陳 妮，王 靜，應 豐，李 健，趙 勇

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，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工作典型經驗的交流。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生產建設擾動的合規(guī)性信息，新昌縣的生產建設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)務信息化，迫切需要充分運用高新技術手段向業(yè)務智慧化過渡。智慧化監(jiān)管是信息化監(jiān)管的深化階段[1-2]，在信息化基礎上促進信息技術和水土保持監(jiān)管工作的高度融合，加強信息技術在水土保持監(jiān)管的深度應用，實現(xiàn)水土保持信息采集自動化，業(yè)務管理精細化，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

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、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建設項目“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)生產建設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、不同主體的人為破壞行為，通過嚴格實施責任追究和處罰，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、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能、無人機、3S技術等先進信息技術，打造智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以生產建設項目“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、事后追責等水土保持管控提供技術解決方案。

結合新昌縣水土保持監(jiān)管現(xiàn)狀，提出適應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)務科學、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

充分利用衛(wèi)星遙感、無人機航拍、物聯(lián)網、5G、高清監(jiān)控等先進技術手段，構建覆蓋面廣、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，并借助通信網絡上傳至系統(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)控設備，實現(xiàn)對生產建設項目建設過程的實時監(jiān)管，主要包括工程建設進度、建設狀況、防治效果、隱患災害以及設計管理等方面。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)生災害的位置進行實時防范，避免造成人員生命財產安全損害?，F(xiàn)場監(jiān)管時，通過可移動的信息采集設備，技術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)網的搭建，數(shù)據(jù)信息自動采集、實時共享得以實現(xiàn)，建設現(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)主要包括生產建設項目“天地一體化”監(jiān)管服務提供的衛(wèi)星遙感影像、無人機遙測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場視頻和照片、水土保持防治責任范圍及擾動圖斑解譯等矢量數(shù)據(jù)，水土保持設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)。基本信息數(shù)據(jù)主要為水土保持設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、設施驗收情況表、補償費繳納情況及相關報告等，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)間的信息導入、導出，減少信息重復錄入的工作量。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服務平臺技術，分別存儲和顯示不同時間點對應的衛(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服務平臺技術，分別存儲和顯示不同監(jiān)測年份對應的土壤侵蝕、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建設項目實際擾動情況、現(xiàn)場調查情況以及全縣的水土流失情況等動態(tài)信息，滿足更好地服務于日常監(jiān)管的要求。監(jiān)管技術服務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)軟件和技術支撐的限制，更好地服務于日常監(jiān)管。

4.3 深化智慧水土保持監(jiān)管應用

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

（1）生產建設項目水土保持合規(guī)性智能分析。系統(tǒng)基于2017年12月水利部水土保持司《水利部生產建設項目水土保持方案變更管理規(guī)定（試行）》和《生產建設項目水土保持信息化監(jiān)管技術規(guī)定（試行）》的各項指標要求，結合日常監(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，構建各項指標合規(guī)性分析模型，深化重點生產建設項目監(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，對重點生產建設項目水土保持監(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手段在重點部位布設監(jiān)控設備，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)場圖斑復核、目標點導航、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)場調查的定位精度根據(jù)調查要求，分別可外接普通GPS采集設備（定位精度為米級）和高精度GPS外接設備（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任考核指標體現(xiàn)出來[5]，對地方政府和領導干部落實主體責任，積極發(fā)揮其引領作用，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)水土流失預防監(jiān)督決策?；谒亮魇討B(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，適當調整和優(yōu)化水土保持重點工程規(guī)劃和治理布局：對于生產建設項目擾動區(qū)域，結合地形、土質等數(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)管工作部署的科學性；在生產建設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 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、網絡化、智能化為驅動，構建以多源數(shù)據(jù)存儲、信息實時共享、智慧監(jiān)管應用為核心的智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。通過系統(tǒng)建設，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)文明建設提供技術支撐。