基于“互聯網+”的長江水文監測體系研究

摘要：“互聯網+”與傳統行業的有機融合可推動技術進步、效率提升和組織變革，提升創新力和生產力。本文在梳理傳統水文監測存在的主要問題及原因分析的基礎上，提出了“互聯網+水文監測”的總體架構——即依據互聯網連接水文監測各個環節，構建平臺統一、深度融合的互聯網水文監測綜合管理平臺，實現水文監測全業務流程鏈在線管理。這一平臺能很好地克服現行水文監測各個環節相對獨立、閉塞、未形成有機整體的短板，大幅提高監測產品時效性，更好發揮水文服務功能，積極服務經濟社會建設。

關鍵詞：水文監測；互聯網+；信息化

中圖法分類號：P332 文獻標志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0203

1 引言

隨著信息通信技術的快速發展，我國逐步進入信息化社會，而物聯網、大數據和云計算等技術的出現，又引導信息化社會進入“互聯網+”的跨界融合階段。習近平總書記在2015年第二屆世界互聯網大會上談到“互聯網+”，國務院總理李克強同年在政府工作報告中提出“互聯網+”行動計劃，國務院印發《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，為各行各業實施“互聯網+”計劃進行了頂層設計。“互聯網+”是把互聯網的創新成果與經濟社會各領域深度融合，推動技術進步、效率提升和組織變革，提升創新力和生產力，形成更廣泛的以互聯網為基礎設施和創新要素的經濟社會發展新生態。

隨著移動互聯網、人工智能等新技術、新業務的發展，各行各業正在以互聯網為平臺進行融合創新，進入到了“互聯網+”快速發展的時代。“互聯網+傳統集市”成了淘寶、京東等電子商城，“互聯網+廣告”成了百度，“互聯網+安保服務”造就了360安全衛士，“互聯網+出租車”成了滴滴打車等。而“互聯網+傳統水文監測”正是長江委水文局目前正在圍繞服務安瀾、綠色、和諧、美麗長江，開展的一項重大研究課題。

2 長江水文監測體系現狀

2.1 水文監測站網

水文監測是指通過水文站網對江河、湖泊、渠道、水庫的水位、流量、泥沙、降水、蒸發、水溫、水質、墑情、冰情、風暴潮等實施觀測，并進行分析和計算的活動。根據業務需要，長江委水文局在重慶、漢口、南京、上海等地設立了8個外業勘測局，負責水文監測業務的具體實施，多年來在長江干流及重要支流已建成較完備的監測網絡，截至2017年底，共設立水文站118個、水位站233個、降水量站29個、蒸發試驗站2個、水環境（水生態）監測斷面327個、河道固定斷面4700余個。這些監測站網為長江流域防洪減災、流域規劃、城市建設、環境保護等方面，提供了準確可靠的分析研究和設計成果，收集了較為完整的系列水文測驗資料近2.8萬站年，取得了巨大的社會效益和經濟效益。

2.2 監測業務流程

水文監測產品是長江委水文局主要產品之一。為了保證水文監測產品成果質量，長江委水文局在全國水文行業中首家通過認證并執行ISO 9001∶2000標準，遵循基于PDCA（PLAN DO CHECK ACTION）的模式進行過程控制與管理，形成了由任務下達、設備檢查、外業測驗、內業整編、產品交付等環節構成的水文監測體系。

3 水文監測存在的主要問題及原因分析

隨著長江經濟帶發展戰略深入實施、經濟社會的快速發展和人民美好生活的需要，長江水文監測在服務公眾、時效性等方面還存在著一些短板，主要表現在以下幾方面。

3.1 成果時效性較低

水文資料整編成果是水文監測最終環節，是經濟社會發展和建設的重要基礎資料，對于保障防洪安全、供水安全、生態安全，開展水工程建設、做好水資源管理保護和生態修復等方面具有重要作用。隨著經濟社會的快速發展，特別是最嚴格水資源管理制度的實施、河湖長制管理考核和生態水量管理等工作，對水文整編資料的時效性和質量提出了更高的要求，一般都要求按月提交整編成果。而現有的整編作業模式，一般要在第二年3月完成水文整編成果復審，10～12月完成全國終審并刊印。時效性遠遠不能滿足經濟社會發展的需要。

3.2 公眾認知度與參與度不夠

水文監測產品是一種無形產品，表現為各類圖表數據。而依托于水文監測產品的二次產品主要有工程水文設計成果（如頻率曲線）、水文預報服務產品（各類預見期水文預報）、水資源管理統計報表等，這些產品以往主要服務于流域規劃建設、防汛抗旱等，直接服務民生力度還不夠。譬如，氣象部門的產品可提供與民眾出行、生活直接相關的天氣預報及各種指數（如感冒指數、穿衣指數、洗車指數等）。而水文部門除了在汛期發生大洪水期間提供水情報汛等信息外，其余時段則似乎與民眾生活關系不大，因此“存在感”偏低。

3.3 行業內部管理難度較大

現有監測體系從任務下達、儀器檢查、外業測量、內業整編到產品交付的各個環節，從邏輯層面看是相互聯系的，但在實際操作時卻往往相對獨立。各個環節之間形成一定的信息孤島，內部管理難度較大。比如，水文測站為了合理地安排流量測次，往往需要關注上下游水情變化，了解某測站最近流量測次安排時機及流量大小，這些信息都需要人工進行問詢，十分不便。再比如，對于某站流量測次的安排是否合理，是否按照任務書擬定的要求執行，由于數據未上網，也無法進行動態跟蹤管理、效率低下。

分析問題產生的原因，主要是以下四個方面：一是監測信息鏈路不通暢。從任務下達、儀器檢查、外業測量、內業整理、產品交付整個業務流程中任何一個環節還未全部實現信息化，數據成信息孤島態勢，都會導致水文監測業務信息鏈路不通，信息的傳遞與反饋不暢，無法精準地跟蹤各個環節的進度，不僅會增加內部管理的難度，同時還會大幅影響水文監測產品交付的時效性。二是監測手段時效性不夠。為了滿足最嚴格水資源管理、河湖長制的考核管理以及生態文明建設的需要，需在某些控制斷面實行水量在線監測，但受建站條件、儀器性能、交通通信、投資經費等因素限制，未能實行在線監測，仍然采用傳統監測手段，這也是導致監測數據時效性無法滿足要求的直接原因。三是整編手段待優化。原始監測數據不上網導致無法及時整編，單機版整編軟件無法做到整編成果在線匯交、成果數據庫版本控制難度增大、整編成果無法及時展示，這些都制約了水文監測產品時效性的大幅提高。四是數據深度挖掘缺失。水文監測數據是具有時空二維屬性的結構化數據，在數據挖掘、大數據分析等方面，具有很大的發展空間，尤其是在服務經濟社會發展、貼近民生方面幾乎為空白，還需進行仔細深入的研究。

4 長江水文“互聯網+水文監測”研究

按照ISO9001定義，產品就是向市場提供的能夠滿足消費者或用戶某種需求的任何有形物品和無形服務。水文監測產品實質上是一種無形服務，表現為數據、圖紙、報告等，歸根結底水文監測產品就是數據，是一種信息。而互聯網化就是利用互聯網手段對信息進行有效提取、加工、分發等，這就為傳統水文監測與互聯網進行有機結合創造了條件。

為了補齊長江水文監測體系中存在的短板和低效點，必須改變傳統固有思維，樹立互聯網思維，積極實現長江水文監測與“互聯網+”相結合；充分發揮互聯網在促進水文監測模式升級以及信息化和工業化深度融合中的平臺作用，推動水文監測生產方式和發展模式變革。其重點是構建平臺統一、深度融合互聯網的水文監測綜合管理平臺，實現水文監測全業務流程鏈的在線管理，構筑“互聯網+水文監測”的現代化監測體系。

4.1 “互聯網+水文監測”的必要性

“互聯網+水文監測”順應時代發展的需要。傳統水文監測模式由于為線下模式，導致監測、信息發布等環節時效性無法滿足經濟社會發展的需要。“互聯網+”的核心是“連接”，利用互聯網技術，尤其是移動互聯技術將水文監測的各個環節進行有機串接，作為水文監測技術發展的新引擎、新驅動，必然是順應時代的發展，可更好地為經濟社會服務，更好凸顯社會水文作用。

“互聯網+水文監測”實現傳統水文向智慧水文的蛻變。“互聯網+水文監測”是長江委水文局水文信息化建設從注重部門、專業的局部發展模式向共享、集約的全局發展模式轉變，從以滿足處理日常事務需求為主向提升綜合信息服務能力轉變的需要。利用大數據分析、云計算、人工智能等技術構建“互聯網+水文監測”，將成為未來水文監測的新生態，實現傳統水文向智慧水文蛻變。

4.2 實施“互聯網+水文監測”的原則

實施“互聯網+水文監測”要遵循以下原則：一是要涵蓋全業務流程鏈，建立包括任務下達、儀器檢查、外業測量、內業整編到產品交付的唯一、清晰和完整的流程鏈，將互聯網技術與傳統監測深度融合，避免形成兩張皮。二是基于現代信息通信技術，重點應用移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等信息通信技術。三是平臺統一，采用統一平臺和應用程序，各單位和各業務不再另行采用自編程序。四是與已有系統完全兼容，做到數據訪問接口統一，做到“一數一源”。

4.3 “互聯網+水文監測”頂層設計

4.3.1 構建全流程綜合管理系統，大幅提高監測產品時效性

構建基于“互聯網+”的水文監測綜合管理平臺，打通水文監測全業務流程信息鏈路，利用互聯網技術貫穿水文監測任務下達、儀器檢查、外業測量、內業整理、產品交付整個業務流程，使各環節互聯互通。重點應在以下幾方面加強設計：一是提高原始監測數據的時效性。對于可實施在線監測的站點，開發基于聲學、光學、水力學等原理的多元異構水信息在線監測平臺，并實現監測要素的在線自動整編；對于無法實行在線監測的站點，利用移動互聯技術開發水文測驗APP，將人工監測水文要素進行實時推送，將原始監測數據由原來的“離線”模式升級為“在線”模式，提高其可訪問性。二是對現有平臺實行無縫對接與兼容。對于水文監測涉及到的人員、站點、設施設備等信息，則直接通過標準接口在現有平臺進行實時抓取，避免重復開發，造成信息不對稱。三是研制網絡版整編平臺。改變現有單機版整編模式，實行網絡整編與分布式整編，做到按月整編、日清月結，逐月提交整編成果，大幅提高監測產品時效性，積極為流域水行政管理、經濟社會發展建設提供支撐。四是水文監測還應在互聯網化的基礎上，全面利用數據挖掘、人工智能等技術實現智慧水文，全面推進長江水文科學大數據網絡建設，研究水文信息場景體系架構，逐步推動基于知識圖譜的水文科學大腦建設。

4.3.2 創新水文監測產品形式，積極服務經濟社會建設

水文監測除了提供傳統的各類形式的產品之外，在服務經濟社會方面還應積極創新。在服務最嚴格水資源管理、河湖長制方面，可自動生成各類水資源通報、月報，結合各考核指標，實時生成各類考核成果，按照分級權限管理的要求進行信息推送，為水行政管理機構的處置提供決策支持。在服務城市內澇或防洪方面，利用大數據技術，可根據研究區域內的地形、排水系統和水文氣象數據，結合水文學、水力學模型，進行情景預測預報和實時評估各區域的淹沒風險，并推薦逃生路線和搶險方案。在服務民生方面，可創立各類水文民生指數，并利用微信公眾號、各類新聞移動終端等新媒體進行實時推送。譬如，在汛期可根據水域實時汛情設立洪水指數、內澇指數；在枯季可根據實測水面線設立飲用水口無法取水風險指數；根據水域流速、溫度場分布設立養殖適宜指數等。創立“免費提供簡單服務，付費提供精準服務”的機制，進一步凸顯社會水文的作用。

4.3.3 促進水文監測數據共享，更好發揮水文服務功能

深入貫徹共享理念，加快信息共享步伐，利用各種媒體手段，直面社會公眾，在基礎資料、水雨情信息和預報預警等方面開展多元化共享服務。針對社會難點、熱點和關鍵點問題，在長江經濟帶建設、共抓長江大保護等方面積極跟進，在水庫群聯合調度、河湖長制實施、水域岸線治理等方面主動有為，在應急救災和突發水安全事件中勇擔大任，更好發揮水文服務功能。認真履行公益職能，收集準確全面的基礎資料，繼續做好基礎測報預報工作，為管理決策發揮科學的技術支撐，服務安瀾長江建設。

5 結語

采用互聯網思維提出了“互聯網+水文監測”頂層設計架構，構建平臺統一、深度融合互聯網、全業務流程鏈的水文監測綜合管理平臺，實現水文監測全業務流程鏈的在線管理，構筑“互聯網+水文監測”的現代化監測體系，能很好地克服現行水文監測各個環節相對獨立、閉塞、未形成有機整體的短板，大幅提高監測產品時效性，更好發揮水文服務功能。

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