陳 妮，王 靜，應(yīng) 豐，李 健，趙 勇

（1.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.新昌縣水利水電局，浙江 新昌 312500）

1 問題的提出

新昌縣作為國家示范縣和全國最早開展水土保持信息化工作的縣區(qū)之一，2011年作為全國第一批水土保持監(jiān)督能力建設(shè)縣通過水利部驗收，切實提升水土保持監(jiān)管能力。2016年6月，新昌縣作為浙江省第一批水土保持目標責(zé)任制和考核獎懲制度試點縣順利完成試點工作，使水土保持工作更加制度化、規(guī)范化和精細化。2017年1月，新昌縣作為全國第一批“天地一體化”監(jiān)管示范試點通過水利部和浙江省水利廳驗收，在浙江省水土保持監(jiān)督檢查工作會議上進行相關(guān)工作典型經(jīng)驗的交流。通過5 a的“天地一體化”監(jiān)管工作，新昌縣水行政部門已基本掌握縣內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)擾動的合規(guī)性信息，新昌縣的生產(chǎn)建設(shè)項目審批率和實施率逐年提高，已達到99%以上。

新昌縣目前已全面完成水土保持業(yè)務(wù)信息化，迫切需要充分運用高新技術(shù)手段向業(yè)務(wù)智慧化過渡。智慧化監(jiān)管是信息化監(jiān)管的深化階段[1-2]，在信息化基礎(chǔ)上促進信息技術(shù)和水土保持監(jiān)管工作的高度融合，加強信息技術(shù)在水土保持監(jiān)管的深度應(yīng)用，實現(xiàn)水土保持信息采集自動化，業(yè)務(wù)管理精細化，決策分析智能化[3-4]。

2 新時代水利改革發(fā)展的總基調(diào)及智慧水土保持監(jiān)管模式

2.1 新時代水利改革發(fā)展的總基調(diào)

當前，中國特色社會主義進入新時代，水利改革發(fā)展面臨新形勢、新任務(wù)、新要求。水利部部長鄂竟平立足水利改革發(fā)展實際，提出“當前和今后一個時期水利改革發(fā)展的總基調(diào)是水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”，準確指出新時代治水的出發(fā)點和落腳點，對今后一個時期治水的重要任務(wù)進行了明確部署。

2.2 智慧水土保持監(jiān)管模式

針對新時代水利改革發(fā)展的總基調(diào)和深化水土保持信息化成果的迫切需要，新昌縣從“強監(jiān)管、補短板”的新思路出發(fā)，提出智慧水土保持監(jiān)管模式，具體為：①基于每年開展的生產(chǎn)建設(shè)項目“天地一體化”監(jiān)管成果，通過強化重點項目監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目造成的人為水土流失，依據(jù)水土保持法律法規(guī)或條文認定不同性質(zhì)、不同主體的人為破壞行為，通過嚴格實施責(zé)任追究和處罰，從而落實“強監(jiān)管”；②深度挖掘每年開展的水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，細分到鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面與其他指標共同考核鄉(xiāng)鎮(zhèn)目標責(zé)任制，提取自然因素和坡耕地因素造成的水土流失，通過規(guī)劃、實施水土保持重點工程、坡耕地綜合治理等治理項目落實“補短板”，著力解決自然因素和坡耕地因素引起的水土流失問題。

3 智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架

根據(jù)提出的智慧水土保持監(jiān)管模式，新昌縣借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能、無人機、3S技術(shù)等先進信息技術(shù)，打造智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以生產(chǎn)建設(shè)項目“天地一體化”監(jiān)管和水土流失動態(tài)監(jiān)測2個監(jiān)測監(jiān)管項目成果為本底資料，打破項目之間的層級界限，實現(xiàn)水土保持成果數(shù)據(jù)的全面共享和高效利用。系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)對水土保持監(jiān)測要素的智能識別，以更加智慧、精細、及時、動態(tài)、開放的方式實現(xiàn)水土流失預(yù)防監(jiān)督和水土流失綜合治理決策，為實現(xiàn)水土流失源頭嚴防、過程嚴管、事后追責(zé)等水土保持管控提供技術(shù)解決方案。

結(jié)合新昌縣水土保持監(jiān)管現(xiàn)狀，提出適應(yīng)新時期智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架（見圖1），由用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、物理層、系統(tǒng)安全維護體系以及數(shù)據(jù)標準化體系構(gòu)成。借助于“一圖、一庫、一平臺”的智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)對水土保持行業(yè)各項業(yè)務(wù)科學(xué)、實時、智能的管控與決策。

圖1 新昌縣智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架圖

4 實踐成果

4.1 搭建水土保持物聯(lián)網(wǎng)

充分利用衛(wèi)星遙感、無人機航拍、物聯(lián)網(wǎng)、5G、高清監(jiān)控等先進技術(shù)手段，構(gòu)建覆蓋面廣、信息精準、高速傳輸?shù)闹悄芨兄到y(tǒng)，實現(xiàn)水土保持智能化定位、識別、監(jiān)督和管理，并借助通信網(wǎng)絡(luò)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全縣水土保持實時數(shù)據(jù)的匯集。

通過在現(xiàn)場布置定點監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)建設(shè)項目建設(shè)過程的實時監(jiān)管，主要包括工程建設(shè)進度、建設(shè)狀況、防治效果、隱患災(zāi)害以及設(shè)計管理等方面。通過無人機定時巡飛，對項目渣場、料場以及溝道等可能發(fā)生災(zāi)害的位置進行實時防范，避免造成人員生命財產(chǎn)安全損害。現(xiàn)場監(jiān)管時，通過可移動的信息采集設(shè)備，技術(shù)人員能夠以最快的速度將反映現(xiàn)場水土流失問題的圖片、影像、文字、視頻以及位置信息上傳至系統(tǒng)平臺。

通過水土保持物聯(lián)網(wǎng)的搭建，數(shù)據(jù)信息自動采集、實時共享得以實現(xiàn)，建設(shè)現(xiàn)場狀況能夠得到及時反饋，有效提高監(jiān)管的時效性。

4.2 構(gòu)建水土保持監(jiān)管數(shù)據(jù)庫

水土保持信息化監(jiān)管的數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)建設(shè)項目“天地一體化”監(jiān)管服務(wù)提供的衛(wèi)星遙感影像、無人機遙測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場視頻和照片、水土保持防治責(zé)任范圍及擾動圖斑解譯等矢量數(shù)據(jù)，水土保持設(shè)計階段的水土保持方案及評審、審批意見，施工期間水土保持監(jiān)測單位提供的監(jiān)測報告和現(xiàn)場照片等資料，水行政主管部門實施項目監(jiān)督檢查的文件及整改意見反饋等文本數(shù)據(jù)。水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括土壤侵蝕、植被覆蓋、地形等柵格數(shù)據(jù)以及土地利用、水土保持措施布局、小流域界線或鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界、治理規(guī)劃和治理布局等矢量數(shù)據(jù)。由此可見，水土保持監(jiān)管數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、來源渠道和數(shù)據(jù)類型多的特點，尤其是部分空間數(shù)據(jù)還需要基于專業(yè)的地理信息或遙感軟件才能查看和分析。因數(shù)據(jù)缺乏整合，在日常監(jiān)管中存在部分信息利用不充分，未能發(fā)揮其實際效益的問題。

系統(tǒng)的項目監(jiān)管模塊，多源數(shù)據(jù)庫的建立以項目為單元，分為基本信息數(shù)據(jù)和動態(tài)信息數(shù)據(jù)?；拘畔?shù)據(jù)主要為水土保持設(shè)計階段的水土保持方案及評審、審批意見、監(jiān)督檢查情況表、監(jiān)測單位信息、設(shè)施驗收情況表、補償費繳納情況及相關(guān)報告等，與全國水土保持監(jiān)督管理系統(tǒng)V4.0填報信息基本一致，并支持兩系統(tǒng)間的信息導(dǎo)入、導(dǎo)出，減少信息重復(fù)錄入的工作量。動態(tài)信息數(shù)據(jù)主要以時間為一級目錄，采用時空數(shù)據(jù)庫以及GIS服務(wù)平臺技術(shù)，分別存儲和顯示不同時間點對應(yīng)的衛(wèi)星遙感影像、無人機遙測數(shù)據(jù)、三維模型、現(xiàn)場的視頻和照片、水土保持防治責(zé)任范圍、擾動圖斑解譯、敏感點等矢量數(shù)據(jù)，以及其他相關(guān)的文檔數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)的區(qū)域監(jiān)測模塊，多源數(shù)據(jù)的建立以監(jiān)測年份為單元，小流域界線或鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界數(shù)據(jù)等基本信息數(shù)據(jù)單獨存放，同樣采用時空數(shù)據(jù)庫以及GIS服務(wù)平臺技術(shù)，分別存儲和顯示不同監(jiān)測年份對應(yīng)的土壤侵蝕、植被覆蓋、地形、土地利用、水土保持措施布局以及治理規(guī)劃布局等動態(tài)信息數(shù)據(jù)。

通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，水行政部門可全面、動態(tài)、便捷地查看新昌縣生產(chǎn)建設(shè)項目實際擾動情況、現(xiàn)場調(diào)查情況以及全縣的水土流失情況等動態(tài)信息，滿足更好地服務(wù)于日常監(jiān)管的要求。監(jiān)管技術(shù)服務(wù)單位可在線實時查看各項數(shù)據(jù)，還可按照監(jiān)管要求輸出所需的標準數(shù)據(jù)，擺脫多平臺信息獲取、空間數(shù)據(jù)成果依賴專業(yè)軟件和技術(shù)支撐的限制，更好地服務(wù)于日常監(jiān)管。

4.3 深化智慧水土保持監(jiān)管應(yīng)用

系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)管、重點部位精準監(jiān)管、水土流失監(jiān)測3大核心業(yè)務(wù)方面精細化管理，同時在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建綜合利用、深度挖掘、智能分析等應(yīng)用模塊，全面實現(xiàn)水土保持監(jiān)管的“可看、可算、可查”。

（1）生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持合規(guī)性智能分析。系統(tǒng)基于2017年12月水利部水土保持司《水利部生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案變更管理規(guī)定（試行）》和《生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持信息化監(jiān)管技術(shù)規(guī)定（試行）》的各項指標要求，結(jié)合日常監(jiān)管需求，主要以二維圖屬和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，依托GIS的空間分析能力，構(gòu)建各項指標合規(guī)性分析模型，深化重點生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)和處理存在的問題。

（2）重點部位監(jiān)管的精準性和時效性提升。在水土保持監(jiān)管過程中，棄渣場等重點部位的監(jiān)管一直是水土保持監(jiān)管的重點。在以往監(jiān)管中，通常依據(jù)現(xiàn)場查勘和經(jīng)驗定性判斷棄渣場等重點部位是否存在水土流失問題，監(jiān)管意見缺乏數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)、圖形計算、地理信息等新技術(shù)，對重點生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測要素實現(xiàn)智能分析?；谌S空間數(shù)據(jù)獲取棄渣場等重點部位的堆渣量、占地面積等，并分級顯示堆渣體的坡度情況，以及棄渣場防護措施實施數(shù)量，實現(xiàn)定量分析棄渣場等重點部位的合規(guī)性情況，為精準監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。同時，對于項目實施區(qū)域的監(jiān)控對象（主要為容易造成水土流失的挖土填埋活動、廢棄渣土的傾倒、防護工程的安全性以及運行狀況等），通過移動通信等技術(shù)手段在重點部位布設(shè)監(jiān)控設(shè)備，系統(tǒng)中可實時監(jiān)測重點部位現(xiàn)場情況，及時監(jiān)管重點部位違法違規(guī)及整改實施情況，提高監(jiān)管的時效性。

（3）移動端APP。系統(tǒng)移動端作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳模塊，功能包括輔助現(xiàn)場圖斑復(fù)核、目標點導(dǎo)航、現(xiàn)場檢查情況的圖片上傳、存在問題上報、區(qū)域位置及面積信息采集。現(xiàn)場調(diào)查的定位精度根據(jù)調(diào)查要求，分別可外接普通GPS采集設(shè)備（定位精度為米級）和高精度GPS外接設(shè)備（定位精度為厘米級）。

（4）水土流失動態(tài)監(jiān)測。以全國水土流失動態(tài)監(jiān)測成果為支撐，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，分析各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤侵蝕強度分布、占比、消長情況，發(fā)現(xiàn)水土流失問題，通過水土保持目標責(zé)任考核指標體現(xiàn)出來[5]，對地方政府和領(lǐng)導(dǎo)干部落實主體責(zé)任，積極發(fā)揮其引領(lǐng)作用，進一步推動“補短板、強監(jiān)管”工作。

（5）智慧水土保持決策。通過水土流失監(jiān)測和信息化監(jiān)管全覆蓋發(fā)現(xiàn)新昌縣水土流失問題，采用更加精細、及時、動態(tài)、開放的方式實現(xiàn)水土流失預(yù)防監(jiān)督?jīng)Q策。基于水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，適當調(diào)整和優(yōu)化水土保持重點工程規(guī)劃和治理布局：對于生產(chǎn)建設(shè)項目擾動區(qū)域，結(jié)合地形、土質(zhì)等數(shù)據(jù)進行水土流失易發(fā)性評價，輔助監(jiān)管優(yōu)先級評估，從而進一步提升監(jiān)管工作部署的科學(xué)性；在生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治范圍以外區(qū)域，在參考治理規(guī)劃、土壤、植被等信息的基礎(chǔ)上，以土地利用、植被蓋度對土壤侵蝕的影響程度為條件有的放矢地踐行“水土保持工程補短板”。

5 結(jié) 語

新昌縣通過踐行新時代水利改革發(fā)展新思路，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為驅(qū)動，構(gòu)建以多源數(shù)據(jù)存儲、信息實時共享、智慧監(jiān)管應(yīng)用為核心的智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。通過系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)新昌縣“全局一盤棋”的智慧水土保持綜合管理。全縣的水土保持項目監(jiān)管、水土保持動態(tài)監(jiān)測等所有數(shù)據(jù)、流程進行統(tǒng)籌管理、分析、利用，使水土保持監(jiān)管工作的層次和決策工作更加智慧和準確，可成為水行政部門有力的管理抓手，為推動社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供技術(shù)支撐。