新昌县水土保持信息化监管平台建设

陈 妮，王 静，李 健，应 丰

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

1 背景

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央协调推进“五位一体”总体布局，把生态文明建设摆上更加重要的战略位置。党的十八届四中全会又进一步作出了依法推进生态文明建设的决定，明确用严格的法律制度保护生态环境，约束开发行为，强化生产者环境保护的法律责任，大幅度提高违法成本[1]。随着党中央、国务院“放管服”改革的全面深入推进，在“美丽中国”建设中，坚持问题导向，以严格责任追究为抓手，全面履行水土保持监督管理法定职责，加强和规划事中事后监管，切实转变管理理念和管理方式以及着力提升水土保持社会管理和服务水平已刻不容缓。

新昌县自2015年首次运用“天地一体化”手段开展水土保持监管工作，是全国最早开展水土保持“天地一体化”监管工作的县区之一，目前已取得了一定的监管成效。但随着“天地一体化”监管工作的逐年深入，监管信息采集能力不足、数据管理形式落后、缺乏统一信息管理平台实现多人协同操作等一系列问题也随之暴露出来，制约了监管水平的进一步提升，因此迫切需要充分运用高新技术手段提升监管效能。

2 建设目标

本文结合新昌县水土保持监管工作现状及建设需求，开展了水土保持信息化监管平台建设研究工作，旨在进一步加强信息技术在水土保持监管的深度应用，将信息化监管业务向智慧化过渡[2-3]，从而进一步提高新昌县水土保持监管的工作效率及技术水平。项目借助物联网、移动互联、人工智能、无人机、3S技术等先进信息技术，以多源数据存储、信息实时共享、智慧监管应用为核心，打造新昌县水土保持信息化监管平台。平台具体目标如下：

(1)建成“空-天-地”水土保持智能感知系统，实现水土保持监督监测数据全覆盖及自动采集和快速传输。

(2)打造数据中心，对水土保持数据进行资源整合，实现水土保持数据的管理与共享。

(3)深化水土保持智慧监管应用，以更加智慧、精细、及时、动态、开放的方式实现水土保持核心业务全流程管理[4-5]。

3 总体框架

依据水利部、浙江省相关技术标准和要求[6-7]，为实现粗放式管理向网格化、精细化管理转变，新昌县水土保持信息化监管平台框架设计围绕“以信息采集设施为载体，信息服务为支撑，以信息共享、业务协同、智能应用为核心，信息安全为保障”展开，总体框架由1张物联感知网、1个数据中心、1组智能应用、2套平台运行保障体系构成，如图1所示。

图1 水土保持信息化监管平台框架图

4 建设内容

4.1 构建水土保持物联感知体系

平台充分利用卫星遥感、无人机航拍、5G、高清监控、移动端等先进技术手段，构建形成“空-天-地”全域覆盖的水土保持监测感知网，如图2所示，实现水土保持智能化定位、识别、监督和管理，并借助通信网络上传至系统数据库，实现全县水土保持实时数据的汇集。

利用高分遥感影像对生产建设项目开展全面监管，掌握扰动合规性、水土保持措施落实情况[8]，实现“全覆盖”监管。通过无人机不定时巡飞，对生产建设项目渣场、料场等可能发生灾害的位置进行防范，实现“高频次”监管。通过在现场布置定点监控设备，实现对生产建设项目建设过程的“实时”监管，主要包括工程建设进度、建设状况、弃渣情况、防治效果、隐患灾害等方面的状况。现场监管时，通过可移动的信息采集设备，技术人员能够以最快的速度将反映现场水土流失问题的影像及位置信息上传至系统平台，实现“动态”监管。

图2 水土保持物联感知体系

4.2 建设数据资源中心

面向新昌县水土保持业务对数据资源的需求，对水土保持基础数据资源进行调查并按照统一的标准规范进行梳理。重点针对水土保持监督管理、水土保持监测评价、水土保持公众服务等业务类别，建立水土保持业务与数据之间的对应关系，依据范围和关系，整合形成面向对象、统一语义空间的数据资源，提出水土保持数据资源目录建设、整合入库数据存储和管理及共享交换的技术方案，便于资源共享应用和深层次挖掘，实现统一模型、一数一源共建共享的目标[9-11]。通过大数据分析辅助水土保持宏观决策和业务管理，促进水土保持业务的精细化，提高数据分析辅助水土保持综合监管的能力和水平。

4.3 深化水土保持智慧监管应用

基于水土保持数字化、智慧化理念[2-3，12-14]，新昌县水土保持信息化监管平台围绕水土保持监督管理、水土流失监测评价、水土保持公众服务三大核心业务，由生产建设项目监管、智能分析与决策、水土流失监测和信息服务四大核心业务子系统组成，平台功能架构如图3所示。

4.3.1生产建设项目监管子系统

生产建设项目监督管理子系统以生产建设项目的水土保持监督业务的管理为核心，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流程、审批程序的环环相扣以及过程各环节中业务数据的实时记录，并形成水土保持方案信息、生产建设项目监控信息、行政执法管理信息等水土保持专题数据库，有效地规范水土保持监督管理部门及其工作人员的工作行为，提高工作效率、规范工作方式，从而为水土保持监督管理部门利用系统数据资源，开展综合分析、科学决策提高信息便利条件。该子系统主要包含方案审批模块、后续设计模块、监督检查模块、监测监理模块、补偿费缴纳模块和设施验收模块。

4.3.2智能分析与决策子系统

(1)生产建设项目合规性监管

平台基于《水利部生产建设项目水土保持方案变更管理规定(试行)》(以下简称《管理规定》)和《生产建设项目水土保持信息化监管技术规定(试行)》(以下简称《技术规定》)的各项指标要求，结合日常监管需求，构建各项指标合规性分析模型。对于单个生产建设项目，借助合规性分析模型，根据单项指标超标率(监测值与设计值的绝对差值占设计值的百分比)或变化量(某监测对象监测值的累积变化量)对该项目进行监管预警，如图4所示，实现生产建设项目预警对象信息的综合展示，包括预警对象的位置、属性等信息，及时发现和处理不合规问题，支撑水行政主管部门进行监管决策。

(2)敏感性评价

平台根据《技术规定》《管理规定》等文件要求，实现重点生产建设项目建设前期的敏感区域预警以及过程中的水土保持合规性动态定量分析，如图5所示。基于生态保护红线、永久基本农田、生态公益林、饮用水水源保护区等敏感区数据，预判项目前期弃渣场或者取土场选址与敏感区的位置关系，并提醒选址是否合理，分析在建项目是否落在敏感区的安全辐射范围内，并将影响结果以列表的形式呈现给水行政部门，支持定位查看。

(3)重点部位精准监管

针对以往弃渣场等重点部位的监管缺乏定量数据支撑的不足，平台基于无人机三维数据获取弃渣场等重点部位的堆渣量、占地面积、堆渣体坡度，以及弃渣场防护措施实施数量等，如图6所示，实现定量分析弃渣场等重点部位的合规性情况，为精准监管提供数据支撑。

图3 水土保持信息化监管平台功能模块图

图4 生产建设项目合规性监管

图5 生产建设项目敏感性分析

图6 生产建设项目重点部位精准监管

4.3.3水土流失监测评价子系统

(1)区域水土流失监测成果展示

目前，全国每年开展的以县为单元的区域水土流失动态监测成果，仅以数据形式公布，缺乏图形展示。平台实现了二维地图上叠加显示植被覆盖度、土地利用、土壤侵蚀强度、地形及规划数据，水行政主管部门可直观地查看侵蚀面积分布情况，分析自然因素引起的水土流失成因。区域水土流失监测成果展示如图7所示。

(2)水土流失分析与评价

平台基于县内各乡镇的行政边界数据，将水土流失动态监测成果细分到乡镇层面，实现自动平差并生成统计图(如图8所示)，统计各级土壤侵蚀强度面积和比例，分析各乡镇的土壤侵蚀强度分布、占比、消长情况，发现水土流失问题，并通过水土保持目标责任考核指标体现[15]，对地方政府和领导干部落实主体责任、积极作为有引领作用。

(3)土壤侵蚀因子计算

平台借助深度学习技术，部署了一套改进的全卷积网络算法，用于基于遥感影像自动获取土地利用数据，以改变传统的人工勾绘的方式，极大程度地提高了工作效率。通过集成了像元二分模型以及地形分析模型，平台实现了基于遥感数据自动提取植被覆盖度，以及基于DEM自动提取坡度数据。

(4)生产建设活动评价

对于生产建设活动区域，如土地整理项目、农林开发项目，平台提供土壤侵蚀评价模型，结合土地利用、地形、植被覆盖等数据，进行水土流失易发性评价，辅助监管优先级评估，从而进一步提升监管工作部署的科学性。

4.3.4信息服务子系统

(1)宣传信息推送和管理模块

实现“水土保持进生活”“水土保持进工程”等教育培训资料的管理，实现水土流失综合治理、生产建设项目防治等方面典型经验、图片、视频，以及各地开展水土保持宣传活动的情况通过平台报送、查询。通过多渠道、全方位宣传，增强全民水土保持观念和意识。

图7 区域水土流失监测成果展示

图8 大屏展示界面

(2)服务信息推送与管理

为了在县域范围内统筹处理表土和土石余方，提高表土资源和土石资源利用率，减少弃土弃渣，平台的信息服务支持建设单位填报弃渣以及表土的供求信息，实现不同单位之间的联通、磋商。

(3)信用评价管理

平台按照职责范围，依据新昌县水土保持信用评价制度和《水利部办公厅关于实施生产建设项目水土保持信用监管“两单”制度的通知》(办水保﹝2020﹞157号)开展生产建设项目建设单位、水土保持技术服务单位(含方案编制单位、监测监理单位、验收报告编制单位等)、设计单位、施工单位、监理单位等的水土保持信用评价工作。依据信用评价结果，将相关单位的水土保持违法信息和信用评价结果记入诚信档案，实行联合惩戒。

(4)大屏展示

平台研发了水土保持信息化监管数据的大屏展示界面，如图8所示。通过“一张图”的方式呈现了水土保持监管各个模块的业务数据。大屏实现了与系统平台的界面切换，便于新昌县水行政部门快速、实时、动态掌控水土保持情况，同时满足了会议、展览、业务实时监控等需求。

4.4 建立平台安全维护体系及标准化管理体系

考虑到业务信息和系统服类型，将平台定级为安全等级保护第一级，按照GB/T 22240—2020《信息安全技术网络安全等级保护定级指南》进行信息安全设计。标准化管理体系在梳理现有水土保持信息化行业标准规范的基础上，建立水土保持信息和监管平台相关的管理制度及操作指引等，包括物联感知体系建设规范、数据采集标准、平台的运行维护要求以及用户使用说明等，为平台规范稳健运行提供约束指引。

5 结 语

本文以数字化、网络化、智能化为驱动，以水土保持信息采集自动化、业务管理精细化、决策分析智能化为目标，建设了面向业务管理、领导决策和公众服务的水土保持信息化监管平台。借助于“一网、一图、一库、一平台”的水土保持信息化监管平台，新昌县实现了“全局一盘棋”的水土保持综合管理，水土保持监管工作的层次和决策工作更加科学、实时和智慧。平台具有良好的开放性和兼容性，后续将进一步优化系统流程，深化智能分析决策业务，实现监管问题和预警信息的智能推送以及决策会商。