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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
 [打印]添加时间:2020-10-08   有效期:不限 至 不限   浏览次数:6
     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。”
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    “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。
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    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。
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    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。
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    “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。
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    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。
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    “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。
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    “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。