我国水土保持信息化发展成效

张红丽，罗志东

(水利部 水土保持监测中心，北京 100055)

自《中华人民共和国水土保持法》1991年颁布实施以来，我国水土保持工作取得了可喜的成绩，特别是2011年3月1日新水土保持法颁布实施，成为我国水土保持法制建设的又一个新的重要里程碑，标志着我国水土保持事业进入了一个新的发展时期。新水土保持法在全面系统阐述水土保持规划、预防、治理和监督等法律规定的同时，对水土保持监测与信息化工作也提出了新的更高的要求。水土保持工作是水土流失预防和治理的基础，是国家生态文明建设决策和考核的依据，而信息化是水土保持现代化的必然途径和重要保障，是新时期水土保持事业的重要抓手。近年来，各地紧紧围绕水利部党组决策部署和新时期水土保持工作思路，大力践行新时代水利精神，全面推进水土保持信息化持续健康发展，在水土保持信息化顶层设计、信息系统开发、数据库建设和新技术应用等方面均取得了明显成效。

1 水土保持信息化顶层设计与推动成效显著

1.1 水土保持信息化规划与实施方案

为统筹推进全国水土保持信息化工作，引领并指导地方各级规范开展信息化工作，根据《全国水利信息化发展“十二五”规划》《全国水土保持信息化发展纲要(2008—2020年)》，2013年水利部印发了《全国水土保持信息化规划(2013—2020年)》(以下简称《规划》)。作为水土保持信息化工作的顶层设计，《规划》按照国家和水利信息化的总体要求，紧密围绕水土保持发展目标，以需求为导向，统筹规划、统一标准、突出重点、稳步推进、分级建设，加强资源整合，完善工作机制，全面提升了水土保持信息化水平。根据《规划》的总体要求，为进一步加快推进全国水土保持信息化工作，明确2014—2016年水土保持信息化发展目标、工作重点和保障措施，水利部于2014年印发了《全国水土保持信息化实施方案》，明确了水土保持信息化工作紧密围绕水土保持事业发展目标，以信息资源开发利用为中心，以数据库建设和系统开发应用为重点，以需求为导向，加强资源统筹和信息共享，完善水土保持信息化工作发展机制，全面提升水土流失监测预报、水土保持综合治理和监督管理能力，推进水土保持从传统管理方式向信息化、现代化管理方式转变，全面提升全国水土保持信息化和现代化水平。

1.2 政策性文件

为确保地方各级开展信息化工作有制可依、有规可守、有序可循，切实做好阶段性工作目标的政策支撑和保障，按照《规划》确定的工作思路，统筹落实阶段性信息化工作任务，水利部办公厅分别于2014年和2017年印发了《全国水土保持信息化工作2015—2016年实施计划》(办水保〔2015〕88号)、《全国水土保持信息化工作2017—2018年实施计划》(办水保〔2017〕39号)，分阶段明确了工作目标和重点，提出了系统软硬件环境建设、数据库建设、应用系统开发完善及监管示范等方面的任务，指导各级水土保持信息化工作整体有序推进。

2019年，在前两轮水土保持信息化实施计划工作成果的基础上，为全面推进信息技术手段在水土保持监管工作中的应用，将信息化监管工作由试点应用推广到全国范围，由短期实施改变为常态化开展，水利部办公厅发布了《关于推进水土保持监管信息化应用工作的通知》(办水保〔2019〕198号)，对今后一段时期水利部、各省级水行政主管部门开展遥感监管工作提出了新的要求：明确了水利部和省级遥感监管工作的频次，以及对信息化手段应用和监管数据录入的要求；针对生产建设项目和国家水土保持重点工程信息化监管，首次提出了在建及自主验收核查项目使用无人机和移动终端进行现场检查。监管信息化应用是新时期强化水土保持监管的一项十分重要的工作。该文件的发布，对水土保持信息化监管工作起到了积极的推动作用。全国水土保持信息化工作进入了一个全面快速发展的新阶段。

1.3 技术规范及标准

为推进水土保持信息系统及数据资源建设，指导和规范水土保持数据采集、存储和系统运行维护等方面的工作，水利部在水利信息化技术标准的基础上，不断补充和完善水土保持信息化技术标准与相关技术规定。在技术标准方面，现行标准共有4个，涉及数据采集(分类编码)、数据存储、系统运行维护等3个方面。数据采集类标准有《小流域划分及编码规范》(SL 653—2013)[目前已并入《水利对象分类与编码总则》(SL/T 213—2020)]；数据存储类标准主要有《水土保持数据库表结构与标识符》(SL 513—2011)、《水土保持元数据》(SL 628—2013)[已并入《水利信息核心元数据》 (SL 473—2010)]；系统运行维护类标准主要有《水土保持信息管理技术规程》(SL 341—2006)(修订中)。这些技术标准规范了小流域划分、命名、编码规则，水土保持信息分类、应用与发布、安全与维护，以及水土保持数据库建设和数据共享，提高了水土保持信息服务能力和水平。在技术规定方面，针对日益加强的水土保持信息化监管工作，水利部办公厅于2018年1月印发了《生产建设项目水土保持信息化监管技术规定(试行)》(办水保〔2018〕17号)，2018年6月印发了《国家水土保持重点工程信息化监管技术规定(试行)》(办水保〔2018〕107号)，规范并加强了生产建设项目和国家水土保持重点工程信息化监管工作，明确了监管对象、内容、技术方法和要求，保证了监管工作质量，提高了监管水平。这些文件及标准规范的制定，进一步夯实了水土保持信息化工作基础，推进了信息资源共享，指导和促进了水土保持信息化工作的规范化开展。

2 水土保持业务系统开发不断深入

2.1 全国水土保持信息管理系统

为满足新时期水土保持信息化业务发展需求，构建安全便捷的信息系统、及时准确的信息服务体系和科学高效的水土保持决策支撑体系，提升水土保持行业管理和科学决策水平，水利部组织开发了包含监督管理、综合治理和监测评价等业务的全国水土保持信息管理系统。该系统分为上报端和管理端(上报端采用C/S结构，管理端采用B/S结构)，实现了“一级部署、五级应用”，即系统部署在水利部信息中心，水利部、流域管理机构、省、市、县五级水利水保部门通过App和网页访问系统，开展业务工作。2018年，根据“水土保持一张图”的思路，水利部完成了水土保持信息系统升级整合工作，实现了统一认证、单点登录、统一用户访问控制，多项业务应用系统单一入口，不同业务应用之间的数据共享，以及在同一个数据库标准、同一张图上对水土保持信息资源共享和业务协同的全面支撑。

2.1.1 水土保持监督管理系统

水土保持监督管理系统主要服务于生产建设项目水土保持监督业务管理，集水土保持方案管理、项目实施、监督检查、监测监理、设施验收、补偿费征收、行政执法、查询统计等多项业务为一体。通过制定全面、合理和科学的系统数据标准，实现水土保持监督管理业务网络、审批程序的信息环环相扣和各部分业务数据的一致，并形成以水土保持方案、水土保持措施验收、生产建设项目监管和行政执法管理等信息为主的数据库，有效规范各级水土保持监督管理部门及其工作人员的工作行为，提高行政和执法能力，为各级水土保持监督管理部门利用系统数据资源开展综合分析、科学决策提供信息支撑。

2.1.2 水土保持综合治理系统

水土保持综合治理系统主要服务于小流域综合治理、全国坡耕地水土流失综合治理、东北黑土区侵蚀沟综合治理和黄土高原塬面保护、病险淤地坝除险加固、水土保持工程建设以奖代补试点等5类国家水土保持重点工程的项目管理工作。系统主要面向水利部、流域管理机构、省级、市级和县级水行政主管部门五级用户，具有重点治理项目的前期管理、计划管理、实施管理、检查验收等四大阶段业务信息的在线填报、上传、统计和分析功能，实现了对国家重点治理项目以“图斑—项目片区—项目区—县—省—国家”为主线的全过程、信息化、精细化管理。

2.1.3 水土保持监测评价系统

水土保持监测评价系统主要服务于全国水土流失动态监测与公告项目的数据管理。根据全国水土流失动态监测与公告项目的监测内容和任务特点，该系统由水力侵蚀小流域(监测点)、风力侵蚀监测点、水土流失重点预防区和重点治理区，以及生产建设项目集中区等五部分组成。该系统不仅能满足全国水土流失动态监测与公告数据的上报和管理要求，而且尽量兼顾对历史数据的管理和应用，能对项目水土流失动态监测数据进行上报和管理，提高项目管理能力和信息应用服务水平。

2.2 地方水土保持信息管理系统

在水利部统一、共性信息系统开发与应用的基础上，省级水土保持管理部门根据本地业务特色和实际需要，利用省级资金自行开发建设本级信息管理系统。据统计，目前全国共有19个省份建设了省级水土保持信息管理系统，分别为北京市、内蒙古自治区、山西省、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、山东省、河南省、湖北省、广东省、重庆市、四川省、贵州省、云南省、陕西省、甘肃省和宁夏回族自治区。省级信息管理系统主要在水利部需求的基础上，结合省级实际，通过水土保持数据库、数据采集体系、应用支撑平台、业务应用系统、水土保持模型等建设，实现本地区水土保持信息全面整合、共享和综合管理，以及日常业务处理电子化、网络化、流程化。值得说明的是，贵州省开发的信息管理系统除实现以上功能外，还开发了资料分析与集成展示功能，实现了数据的集成展示与共享，建立了“水土保持一张图”，针对具体业务需求开展了基于数据平台的数据分析与预测预报能力构建及业务应用系统开发；河南省信息管理系统搭建了水土流失预报模型、综合治理工程实施效益评价模型及淤地坝安全自动化监测系统，实现了水土流失动态监测线上审核。

3 水土保持数据库建设日趋完善

数据库是水土保持信息化建设的核心，不仅是实现水土保持信息化目标的基本保障，还决定着水土保持信息化能否具有生命力和可持续性。按照水利部党组提出的“以水利信息化带动水利现代化”发展思路，结合全国土壤侵蚀普查、水土流失动态监测、水土保持遥感监管等工作，各级水利部门积极推动水土保持数据库建设，不断丰富和完善数据类型、数据结构，并形成了基础类和应用类数据库。其中，基础类数据库主要是基础地理数据库，应用类数据库包括水土保持监督管理、综合治理、动态监测和遥感监管等方面的数据库。目前，部级水土保持数据存储量为41 TB左右。

3.1 基础数据库

基础数据库是整个数据库系统的基础管理库，其他各数据库的建立均依赖于基础数据库。各业务数据映射到具体的行政区划、流域等基础地理信息上，分为基础地理信息数据库和基础专题数据库。基础地理信息数据库主要包括行政区划、流域分布、河流分布、小流域分布、小流域基本信息、沟道、坡度、植被覆盖度、土壤类型、土地利用等空间信息；基础专题数据库主要包含土壤侵蚀类型区划和水土保持重点防治区划。数据量约为0.02 TB。

3.2 监督管理数据库

监督管理数据库内容主要包含生产建设项目，以及水土保持方案从上报、审批、监督检查到验收评估的过程管理数据。截至2020年底，水利部、省、市、县四级共录入生产建设项目水土保持方案35万余个，数据量约为4.62 TB。

3.3 综合治理数据库

综合治理数据库主要内容包括坡改梯、革命老区、侵蚀沟塬面、丹江口、小流域治理、淤地坝和以奖代补7类项目管理数据，数据量约为0.26 TB。

3.4 监测评价数据库

监测评价数据库内容涉及水利普查数据、2007—2017年国家重点监测区域水土流失动态监测数据、2018—2019年全国动态监测数据、监测点数据和水土保持防治区监测数据等，数据量约为18.34 TB。

3.5 遥感监管数据库

2019年起，地方水行政主管部门利用无人机等遥感手段开展了生产建设项目和水土保持重点工程水土保持信息化监管，陆续形成了省级遥感监管加密，生产建设项目、重点工程信息化监管遥感正射影像、矢量文件及相关基础资料数据库，数据量约为18.23 TB。2019—2020年地方水行政主管部门共开展生产建设项目信息化监管2 408个、国家重点工程信息化监管项目1 091个。遥感监管数据库建立后，地方水行政主管部门或水土保持监测机构可以定期将数据直接传送至国家基础数据库，在提高数据精度的同时，缩短了水土保持基础数据的更新周期，可为国家制定和调整水土保持政策提供最新的参考数据。

4 新技术在水土保持监管工作中持续发挥效力

近年来，水利部持续推进“3S”、移动通信、智能终端、无人机等先进技术手段在水土保持监管工作中的应用，加快实现生产建设项目水土保持信息化监管，构建天地一体、上下协同、信息共享的联动机制，全面提升生产建设项目水土保持监管的科学性、针对性和时效性，提高水土保持监管的现代化水平和能力，为防治水土流失、促进生态文明建设提供了强有力的技术支撑。

2015—2016年，水利部在全国38个示范县开展了信息化监管工作，探索、带动了信息化工作经验的总结和推广；2017—2018年，水利部实现了金沙江干流水电开发集中区等4个重点区域，北京等8个试点省(自治区、直辖市)全域范围，以及其他23个省的23个地市的监管全覆盖，全国覆盖区域达到218万km2；2019年，水利部实现了约550万km2国土面积的监管全覆盖；2020年，水利部完成了覆盖全国国土面积的生产建设活动卫星遥感监管工作。在水利部遥感监管工作基础上，地方各级水利部门增加频次开展省级水土保持遥感监管工作，2019年有13个省份实施了遥感监管，2020年达到31个省份。根据《水利部办公厅关于推进水土保持监管信息化应用工作的通知》(办水保〔2019〕198号)要求，2021年起，中西部地区、东北三省、北京、天津和河北每年至少组织开展2次省级水土保持遥感监管工作，其他省份每年至少组织开展3次。

全国生产建设项目水土保持遥感监管工作建立了“监管流程全覆盖、组织模式全融入、信息上下全贯通、图斑变化全闭环”的信息化协同监管技术模式与体系，以解译客户端、移动终端、管理端等多端协同，部、省、市、县上下联动开展生产建设项目水土保持遥感监管工作，改变了传统“人、车、相机”现场检查方式难以全过程、全方位地监管生产建设项目水土流失情况的局面，并对数据进行“一张图”管理，保障数据的有序化、可跟踪化、可追溯化，实现了遥感监管工作的敏捷性与有效性的统一。通过生产建设项目水土保持遥感监管工作，及时发现并查处违法违规生产建设项目，推动了各级水行政主管部门全面依法履职，实现了从“被动查”到“主动管”的转变。

5 问题与展望

5.1 存在问题

当前，全国水土保持信息化工作正在有序推动当中，信息化监管手段持续发挥效力，但对标水土保持高质量发展及智慧水利建设要求，全国水土保持信息化工作还存在很多问题与不足。一是信息系统功能不完善，应用不充分。由于缺乏专项资金支持，全国水土保持信息管理系统现行建设与应用状况以水土保持业务管理为主，欠缺系统的对数据的智能化分析、处理、加工功能，对业务管理的支撑不足，同时系统应用缺乏约束机制，地方水土保持数据录入不及时且质量不高，系统应用不充分。二是数据资源建设不完善。水土保持基础数据不全面、不完整，特别是一些业务缺乏空间矢量化数据，数字化基础不扎实；数据加工分析能力不足，一些数据停留在原始数据状态，深度分析数据能力不强，不能有效支撑水土保持管理需求；信息化监管遥感影像获取途径不足，影像获取频次不能有效满足当前管理需要。三是智慧化发展程度不够。对标智慧水利发展方向，目前的建设状况与智慧化水土保持建设差距较大，智慧化数据分析、处理、加工能力不足，智慧化业务管理、智慧化预测预报水平较低，难以有效支撑水土保持高质量发展需要。

5.2 下一步展望

进入新发展阶段，当前主要任务是社会主义现代化强国建设。十九届五中全会提出“坚定不移建设制造强国、质量强国、网络强国、数字中国”，这就明确了信息化在新阶段实现国家建设目标中的地位和作用。建设“智慧水土保持”是贯彻落实网络强国、数字中国战略部署，全面推进“智慧水利”建设的关键抓手，要深入贯彻习近平总书记关于网络强国、数字中国的重要论述，以“智慧水土保持”建设为主线，打造数字孪生水土保持，实现物理水土保持与数字水土保持全要素动态、实时、畅通信息交互和深度融合，数字水土保持对物理水土保持进行同步仿真模拟运行，大力提升信息化、数字化、智能化水平，推进实现水土流失动态监测、人为水土流失监管、综合治理规划、淤地坝安全度汛等方面的预报预警预演预案，为土壤侵蚀状况调查、人为水土流失监管和淤地坝安全度汛提供超前、快速、精准的决策支持。