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澎湃新闻:水利一张图:“图”上点兵 运筹千里——访水利部信息中心主任蔡阳
  2020-10-09 08:39  

  原创 中国测绘学会 中国测绘学会

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  本文内容摘自《中国测绘》2020年第9期

  水是一切生命赖以生存的重要基础。在甲骨文中水字中间弯曲像一条水脉两旁似流水犹如河流。水形成河流、湖泊和海洋。水是自然资源水资源是国民经济发展不可缺少的重要自然资源为地区发展注入“源头活水”造福一方百姓。

  然而水也有反向一面引发水旱灾害。1998年特大洪水让人印象深刻长江发生流域性大洪水松花江发生流域性特大洪水;2010年西南地区发生特大干旱......这都警示人们兴水治水、加强水利建设刻不容缓。

  不可否认大洪水和旱灾暴露出许多水利治理和管理上的短板。面临诸多挑战流域性大洪水如何有效防御?人为侵占河湖水域等问题如何强力监管?

  兴水利、除水害事关人类生存、经济发展、社会进步历来是治国安邦的大事。党中央国务院始终高度重视水利工作大力加快水利建设取得了举世瞩目的巨大成就。水利人也提出“水利工程补短板水利行业强监管”的新时代水利改革发展总基调。

  今年气候异常极端天气事件多发特别是南方地区出现持续强降水防御难度陡然增大。从水利部获悉今年入汛以来多个流域洪水并发洪水量级大、持续时间长。截至8月11日全国有610条河流发生超警戒水位以上洪水较多年平均偏多80%其中179条河流超保证水位、52条河流超历史纪录。特别是南方地区持续强降水大江大河超警长江、黄河、淮河及沂沭泗水系沭河、珠江流域西江和北江、太湖共发生10多次编号洪水。

  事实上面对严峻的防汛形势水利人早已未雨绸缪下好“先手棋”。水利部部长鄂竟平撰文表示“通过科学调度、主动防控在汛情较常年明显偏重的情况下今年的总体灾情影响得到有效控制实现了‘水大损失小’的阶段性成效。”

  “其实早在1998年大洪水之后水利部就加大对包括水旱灾害防御在内的网信建设。”水利部信息中心主任蔡阳告诉记者比如水利部已经完成的全国“水利一张图”建设在此次防汛工作中发挥了重要作用这张“作战图”已成为水利信息化向智慧化发展的重要抓手。

水利部信息中心主任蔡阳

  那么这张“水利一张图”是如何助力防汛抗洪?又是如何破解水利治理和管理短板的?

  小地图大水利

  “长江告急、淮河告急、太湖告急本来已发生旱情的辽河流域也出现汛情……”这个汛期的水雨情让水利人揪心。8月23日在水利部信息中心“水利一张图”大屏幕前蔡阳主任告诉《中国测绘》杂志记者今天汛情稍稍有些舒缓但是仍有许多流域处于超警状态特别是长江流域。今年长江大洪水持续时间特别长从7月2日开始水位一直处在超警中按照流量5万立方米每秒开始编号截至目前长江今年一共发生了5次编号洪水洪水防御形势异常严峻。

  蔡阳表示水利一张图为洪水防御工作提供了全面的“作战图”。该图以统一地图服务为依托融合各业务系统的管理信息、监测信息、视频信息、预报信息和统计信息定制了全国洪水灾害防御专题图为洪水灾害防御提供全面、可靠的信息支撑和防汛会商服务。数据显示图上汇总了全国5.6万条河流、9.86万座水库、9.79万座水闸、98处国家重要蓄滞洪区、12.1万座水文测站等各类水利对象基础信息及关联信息还整合了各类水利管理信息成为水利信息化的重要基础支撑。

  试想一下防汛监测预警工作如果没有信息化手段如果没有智能化自动数据采集如果没有大数据智能分析以及新技术助力全国如此多的河流、水库、水闸、大坝如何有效监管起来?如何做到水库上下游联调联动?

  “与1998年相比那真是有天壤之别。”回忆起20多年前的工作情景蔡阳感触很深“我们这里有很多人都经历过1998年的长江、松花江大洪水。那时水利信息化水平极低也没有三峡工程那时收集齐全国3002个水文报汛站的信息就是一大难题。”蔡阳说那时最快的传递信息方式就靠5位数字码电报传输收到电报先要把数字电文翻译成水情信息。后来经过技术攻关我们研发了电文自动翻译软件速度有了明显提升。即便如此收齐整理全部信息仍需要2—3个小时8点的信息要到10点半才能进行防汛会商洪水可不等人。现在水利信息化能力得到大幅度提高多达12.1万个水文测站监测信息在系统中从全国各地汇集而来从信息汇集、处理、传输仅需15分钟即可完成。“仅就时间效率上看从以前3000个水文测站需要3个小时到现在12.1万个水文测站只需15分钟你算算效率提高了多少倍。”

  1998年预报人员靠纸质地图填报信息用铅笔、直尺在地图上标绘、量测和计算手段落后。现在有了全国水利一张图在一个平台上构建了基础地理、遥感影像、水利基础、业务共享和经济发展多源数据体系河道、堤防、水库、蓄滞洪区、水闸、泵站、水文站以及实时水雨情、工情、旱情、视频监控等水利信息图上应有尽有特别是还包括卫星遥感、无人机等影像资料预报信息。图上共计有55类超过1100万对象的基础信息为“水利工程补短板水利行业强监管”提供着重要基础支撑。

  共享一平台

  其实被水利人视为“作战图”的全国水利一张图不只有一张图它是一个地图集“宝库”既有来自自然资源部的基础地理信息数据也有来自中国资源卫星应用中心的遥感影像数据以及来自发改委、地震局、气象局等有关部门共享的相关数据。同时还有天地图、高德地图等公共地图服务资源。全国河长制管理信息系统、国家防汛抗旱指挥系统、全国水库运行管理信息系统以及结合抗旱降雨、水文、农情等打造的全国旱情一张图等各类业务管理系统的共享信息汇集成水利一张图重要的是不仅有静态信息还有实时动态信息。

  蔡阳特别说到测绘行业基础地理信息对水利信息化起着重要的支撑作用与此同时水利行业形成的水利信息成果反过来共享给测绘地理信息部门用于开展地理国情普查等国家重大测绘工程建设。“全国水利一张图完善了国家基础水信息体系丰富了国家空间数据基础设施内容为全面支撑各类水利业务应用发挥了不可或缺的重要作用。”

蔡阳正在介绍“水利一张图”在河湖治理强监管中的应用

  点击8月23日“实况雨量”按钮全国水利一张图上显示四川地区呈现蓝色和紫色表明这个地方正在降雨。继续点击“48小时”这张未来两天降雨预报影像图呈现出雨水已经北移至东北辽宁一带。从实况雨量到未来9天(前3天降雨预报、中间3天降雨预测以及最后3天降雨展望)在图上一目了然。

  蔡阳介绍说从图上可以及时了解到哪个地方哪条流域未来会有降雨我们就要及早通知那个流域所在的省提醒他们注意做好防范。假如降雨量过大就要注意大江大河的水雨情假如是局部降雨就要提醒防范山洪、泥石流、还要采取相应措施保证水库安全等。

  水利一张图不仅可看还可分析。结合遥感影像、人工智能、大数据等多种技术手段为决策者提供立体式、全方位的洪水全过程分析。“以前汛情分析多是人为主观判断更多是靠有经验的老专家‘把脉’。现在采取多种手段融合结合实时动态汛情信息综合研判对水雨情分析判断越来越精准。”蔡阳表示。

  以水利一张图为洪水防御支撑服务为例从图上了解到7月8日—15日针对鄱阳湖开展动态连续遥感监测和分析借助国产高分辨率卫星影像资料和圩垸基础资料分析鄱阳湖水面变化情况将智能图像识别算法与遥感影像资料结合提取鄱阳湖周边房屋信息与洪水淹没范围进行叠加分析得到鄱阳湖洪水影响范围和程度并与鄱阳湖1998年以来水位最高的历史影像资料进行对比为洪水防御提供全面的信息服务。

  此外水利一张图提升了涉水应急突发事件响应的及时性和针对性推动业务流程进一步优化。水利部信息中心水利数据中心副主任谢文君给记者看他手机上8月22日收到的一条地震信息上面有地震发生的具体地点、经纬度坐标、地震级数、震源深度等震情信息还有根据全国水利一张图分析的结果包括距离震中不同范围内(10、20、30、40、50千米)有多少座水库和电站以及这些水利工程的规模、病险状态、具体位置、名称等信息一应俱全。

  “这些水利业务都是基于水利一张图来实现的。”蔡阳认为统率千军的指挥官完全可以坐在室内进行指挥真正做到足不出户“一张图”上尽览江河湖海全貌。全国水利信息资源整合到一张地图上、一个管理平台上实现了全国水利一盘棋。

  冲破道道难关

  蔡阳坦言真正做到水利一张图数据动态更新、信息共享难度还是非常大的。“这是各行业都会遇到的难题。”

  不可否认曾经水利行业传统分建专用的水利信息化建设模式导致“数据资源分散、信息共享不足、业务协同困难”等问题日益突出。随着水利信息化不断深入这些问题已成为实现信息共享、业务协同的阻碍制约着水利信息化向智慧化发展的脚步严重影响了水利整体效益的发挥。

  蔡阳表示水利工作涉及的河流湖泊、水库大坝等各类对象大多都具有明显空间位置特征水旱灾害防御、水资源管理、河湖管理、工程管理、水土保持等诸多水利业务对测绘地理信息和地图服务的需求也日益迫切各类水利信息系统纷纷围绕电子地图展开建设和应用地图服务在各项水利工作中的应用日益广泛。

  2010年到2012年间水利部门开展了水利历史上对各类水利对象的第一次普查其中利用测绘部门共享的1:5万基础地理信息数据对全国流域面积50平方千米以上的河流进行了全国性普查取得了一些权威性数据。蔡阳有些兴奋地说在此基础上2015年正式建成了对水利业务发展现状、管理行为和变化过程全程记录的“全国水利一张图”实现业务应用驱动的数据动态更新促进水利信息资源整合推动水利信息共享和业务应用协同。2019年升级完成“全国水利一张图(2019版)”进一步推动了水利信息资源整合共享、水利业务协同和智能应用。

  事实上“水利一张图”从设计之初就把数据共享考虑其中。“为了保证数据鲜活保持一张图的现势性我们提出共建共享共用的创新模式把系统接口开放给各级水利部门通过调用方式让各部门协同应用使数据得到持续更新。”蔡阳的这一前瞻性布局为水利一张图的可持续发展敞开了大门。

  “打造这一张图难吗?”记者问。蔡阳不假思索地回答:“当然难了非常难特别是信息共享。为了这一张图我们下了很大功夫这不是那么简单的。”

  蔡阳表示过去大家各自用图的时候喜欢把数据放在自己手上不愿意贡献出来都希望自己的数据是最权威的而且希望别人能拿出数据自己的数据却不给人家想尽办法让自己的数据是最全的。现在的模式是大家都在一张图上调用为一张图贡献数据。现在的难点在于怎么保证数据的现势性这个非常难。

  难!蔡阳已经无法用语言回答数据共享有多难。但他和他的团队仍然迎难而上致力于打破数据壁垒实现资源共享构筑统一平台开展大数据分析赋能水利业务应用加快智慧水利发展进程努力扭转制约水利发展的困局。

  经过几年探索和努力以“水利一张图”为抓手的水利数据共享模式终于初步形成且成效显著并正在向着体系化发展方向迈进。今年汛期“实现‘水大损失小’的阶段性成效”离不开“水利一张图”的支撑。

  谈到数据共享蔡阳表示目前可以从多个渠道获取数据。一是基于各业务系统数据动态更新比如国家水资源管理系统、国家防汛抗旱指挥系统、全国河长制管理信息系统等多个重要信息系统保证数据时实更新;二是依托共建共享体系目前已经通过服务共享方式整合了各流域管理机构和部分省级水利部门的相关信息;三是充分利用新技术手段比如通过一些互联网发布的工程招投标信息可以了解到各地水利工程建设情况通过大数据技术收集过来后推动相关信息及时更新。

  “即便这样还是很难。仍然不能保证一张图中的每一个数据都是‘新鲜’的。”蔡阳表示以前我们的想法是靠系统进行动态更新;靠大数据分析捕捉水利信息。但鄂竟平部长认为这些都不是根本性的根本性的就是靠制度需要采用规定规章来规范。水利部今年出台了《水利信息资源共享管理办法(试行)》要求每年对水利基础数据更新一次水利系统相关单位数据都要上报与随之出台的《水利网信建设与应用监督检查办法》一起形成合力推进数据资源共建共享。

  不管有多难下定决心坚持不懈打造一张“权威、现势、全面、合法、安全、可靠”水利一张图的蔡阳及其团队仍然为这张图在全力以赴……

  强监管有门道

  水利部部长鄂竟平指出加强行业监管是新形势、新任务赋予水利工作的历史使命也是一项涉及面广、触及矛盾深、工作量大、政策性强的系统工程。

  “水利一张图不单只为防汛它还支撑着整个水利业务包括水资源、河湖管理、水土保持等。”在蔡阳看来更关键的是按照“水利工程补短板、水利行业强监管”的水利改革发展总基调和“安全、实用”水利网信工作总要求“水利一张图”要在强监管上起重要支撑作用。蔡阳一直牢记鄂竟平部长所说:“没有强大的信息系统是不可能实施强监管的。”

  打造权威水利一张图全力支撑水利行业强监管。蔡阳表示这两年他们在强监管上做了大量工作发挥了非常好的效应。比如在对水库特别是中小水库强监管上要求水库行政责任人、技术责任人、巡查责任人“三个责任人”必须到岗到位。通过“查、看、问、访、核”等方式进行监管。不同阶段系统会自动给责任人打电话采取自动应答方式考察责任人对水库基本情况的了解还要对他们进行“云”培训。

  “9.8万多座水库约20多万名责任人过去粗放式管理无法及时掌握这一庞大群体的状况和履职尽责情况。现在每一名责任人都纳入到“一张图”上实现了精细化管理。”蔡阳表示。

  水利一张图加快推进河长制尽快从“有名”向“有实”转变。很多河湖河滩乱占、乱建、乱采、乱堆的“四乱”问题突出严重影响了河湖环境。水利部开展了“清四乱”专项行动。基于水利一张图可以对河湖进行动态监测及时准确掌握各地河湖治理保护的真实情况推动河湖治理保护由被动响应向主动作为转变为河湖治理保护和河湖监管提供了重要支撑。此外通过开发的移动端水利一张图针对“四不两直”(不发通知、不打招呼、不听汇报、不用陪同接待、直奔基层、直插现场)督查暗访工作模式下实地暗访信息获知难度大的实际发挥水利一张图宏观、直观、客观的优势提供临近河湖信息主动推送和现场问题数据自动采集支撑河长制督查暗访工作查、认、改、罚的闭环管理。

  有这样一组数据:2018年山东寿光遭受洪水损失90多亿元。痛定思痛寿光开始清理多年淤积的河道。2019年受“利奇马”影响寿光遭受了比头一年更严重的雨洪。由于水系、渠系泄洪排水通道畅通避免了蔬菜大棚大面积过水受淹损失大为减少。“河水流量比去年大了但是水位还降低了1米多这充分说明通过开展河湖“清四乱”专项行动有效恢复了河湖行蓄洪空间显著提高了河湖行蓄洪能力防洪减灾效益明显为保障人民群众生命财产安全发挥了积极作用。”在新闻发布会水利部相关负责人表示。

  结合“天、空、地”一体化监测和信息技术在水利一张图上还初步构建了以自动发现问题为主的遥感四查(即巡查、详查、核查和复查)平台为水利部、流域机构和省级的河湖监管工作提供了有力支撑。

  “你看这是遥感影像图上提取的长江沿线一些采沙场、光伏电场、房屋、养殖场。这张是通过人工解译的可以看到右上角区域没有提取出来被漏掉了而这张是机器自动识别的反而全部提取出来了。”蔡阳指着大屏幕说在巡查阶段利用水利一张图上的遥感影像通过人工智能识别技术可以快速自动找出疑似问题形成疑似问题线索清单。在详查阶段我们也是采用机器自动识别和人工解译复检两种方式。目前对建筑物、采沙场、光伏电厂等主要“四乱”地物机器自动识别正确率达到85%左右再配合人工复检查找可能会有错漏的地方。比如这张影像图上面显示的是长江边上的一个采砂场通过2018年4月、2019年2月、2019年9月三期遥感图像对比可以清晰地看出目前这个地方已经基本恢复原貌水清岸绿。

  “从有名(挂名)向有实(实实在在履职尽责)”水利强监管取得实效。蔡阳表示原来针对这些违法建设占地也有监管部门但工作没有做实具体任务没有落实到位或者这些地方很隐秘不容易发现监管起来有一定难度。现在水利一张图实现了智能智慧监管。工作模式发生了改变由过去被动监管向现在主动发现问题促整改转变由过去粗放式管理向现在精细化管理转变为推进水利治理体系和治理能力现代化再添助力。

  写在江河湖泊上的“水利一张图”用智慧撑起了大江安澜之基;致力于打破数据壁垒、实现资源共享的蔡阳及其团队也在不断创新赋能水利业务应用加快传统水利向智慧水利发展运筹千里。

  文 / 本刊特邀记者 徐红

责编:李霞

 
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