河南省水土保持信息化發展現狀與展望

張聿鋒，程瑞芳，杜慧娟，吳 鵬

（河南省水土保持監測總站，河南鄭州 450008）

0 引言

水土保持信息化建設是智慧水利建設的重要內容，是保障水土保持生態文明建設提質增效的有力手段。分析并總結河南省水土保持信息化建設的現狀及需求，探索水土保持信息化發展需求，有利于支撐水土保持現代化、助力水土保持高質量發展。

1 河南省水土保持信息化發展現狀

1.1 信息化監管從試點到全面推進

河南省水土保持信息化監管，經歷了由縣級試點、市級推廣、全省覆蓋三個階段。2015 年水利部選定河南省淅川縣作為全國水土保持遙感監管試點縣之一。通過對遙感影像解譯、疑似違規項目分析、現場核查認定，完成了初次水土保持信息化監管嘗試，初步確定了遙感監管技術路線。2017年，作為水土保持遙感監管市級試點，三門峽市開展了全市推廣遙感監管工作，確定了遙感監管解譯標準和核查認定技術流程，取得了顯著效果。2018年以來，遙感監管工作在全省全面鋪開，按照制定的技術規范要求，省、市、縣三級明確分工，對全省范圍內疑似未批先建、未批先棄開展核查認定查處工作，生產建設項目水土保持責任落實情況有了較大改善。

1.2 信息化系統框架初步搭建

為提高河南省水土保持信息化工作水平，2018—2019年，河南省水利廳組織開發了“河南省水土保持信息化基礎平臺”，河南省水土保持信息化系統在現有數據庫的基礎上，建設了“一圖、一庫、六應用”整體業務框架體系：建設省級水土保持一張圖，實現全省涉及水土保持業務的一張圖管理、展示、查詢和分析。以全省水土保持行業為服務對象，綜合包括水土保持重點工程、生產建設項目水土保持監管數據、水土保持監測站網數據和動態監測數據、淤地壩基礎數據、生態文明工程數據等相關數據建設一套水土保持數據庫，打破數據壁壘，在統一數據管理模式下實現數據共享。圍繞水土保持主體業務，建設預防監督管理系統、綜合治理與實施效果評價系統、監測評價系統、水土流失預防系統、規劃實施情況評估系統、業務服務系統等六個應用系統，通過全面整合省級水土保持業務，采集存儲業務數據，結合應用平臺數據處理和模型分析，最終為水土保持決策與科學管理提供信息服務和決策支持，為水土保持行業改革與發展提供信息化支持。

1.3 淤地壩預報預警基礎設施建設基本完成

為實現對重要淤地壩的動態監控和安全風險預警要求，2019 年至2023 年，河南省多渠道利用資金開展淤地壩雨水情監測設施建設；目前全省中型以上256座淤地壩全部安裝了雨水情監測設施，建設內容主要包括雨量、水位、影像等；通過對每座淤地壩預設預警參數，結合氣象預報、防汛預案等數據，開展淤地壩安全自動預警。全省不同建設渠道的淤地壩監測設施通過規范采集數據格式和傳輸數據接口，將監測數據匯總至河南省水土保持信息化基礎平臺，接受并處理信息后及時發送雨量、水位及預報預警信息給相關責任人，初步實現了輔助防汛會商，助力安全度汛的目的。

2 加強水土保持信息化建設符合時代需求

2024 年1 月，中共河南省委辦公廳、河南省人民政府辦公廳印發了《河南省加強新時代水土保持工作實施方案》（以下簡稱《方案》），明確指出，要加快推進水土流失重點治理、依法嚴格人為水土流失監管，確定了河南省近遠期水土流失防治和人為水土流失監管的目標。加強水土保持信息化建設，是完成《方案》提出目標的必然需求。

2.1 水保信息化建設是精細化開展水保生態建設的需求

四十年來，全省水土保持生態文明建設取得了較大成效，水土流失面積逐年降低，但是隨著水土保持率的不斷提升，水土流失治理難度也不斷加大，精細化水土保持防治是未來水土流失治理工作的必經之路和必然選擇；治理前期設計方案標準低、治理過程管理方式相對落后、治理后效果評價缺失等現象仍然或多或少存在，利用信息化手段，開展圖斑精細化管理、精準治理水土流失，是提高水保治理標準的必要需求。

2.2 水土保持信息化建設是提高人為水土流失監管效率的需求

開展人為水土流失監管，是遏制水土流失發展的重要內容，隨著我省經濟社會的發展，人為水土流失逐漸呈現多樣性、復雜性，傳統化手段開展人為水土流失監管工作面臨著監管效率不足、監管內容不全、監管手段落后等問題，面對新形勢，利用遙感等信息化手段開展人為水土流失監管，推進從地面監管到天空監管、從人力監管到智慧監管，是強化我省人為水土流失監管的必要需求。

2.3 水保信息化建設是科學助力淤地壩安全度汛的需求

近年來區域性的極端氣象頻發，迫切需要實現汛期對重要淤地壩庫區及上游來水監測以及安全風險預警，提升淤地壩運行監管能力與應急指揮能力，保衛人民生命財產安全，淤地壩多建在山區，傳統的巡查監測模式效率低，在雨季對于巡查人員來說也存在安全隱患。因此利用數字孿生等技術手段和外接感知設備等硬件建設，完善和強化淤地壩預警預報系統建設，能夠科學判斷淤地壩上游來水、模擬淤地壩泄洪、潰壩等分析，助力汛期淤地壩安全度汛。

3 河南省水土保持信息化發展展望

3.1 利用信息化手段，精準治理水土流失

開展水土保持孿生流域建設，建立水土保持基礎數據底板，疊加以小流域為單元的數字化場景模型、地理高程模型、土地利用、水土流失現狀、水土保持綜合治理措施及成效等數據，以水土流失治理迫切程度和預估治理效果為前提，研究提出智能化分析水土流失治理任務的量化標準和規則算法，為重點治理工程項目區選址準確度與措施布設精準性提供支撐。開展水土流失圖斑落地工作，將水土流失因子經計算形成的柵格數據轉化為矢量數據，并疊加進水土保持基礎數據庫，于數字孿生流域等同步分析，為區域水土流失精準治理提供信息化手段。

完善水土保持工程過程管理系統，實現工程實施進度、實施內容、實施效果的全方位信息化管理，建立實施效果評價體系，從生態治理效果、百姓滿意度等方面反向促進前期工作，水土流失治理實現閉環管理、不斷提升，為科學化、精準化開展水土流失治理提供信息化手段。

3.2 利用信息化手段，嚴控人為水土流失

常態化開展人為水土流失遙感監管。多渠道獲取遙感影像來源，研究人為擾動智能判別系統，以河南省遙感監管歷年數據為基礎，深度分析人為擾動地表影像特征，建立河南省生產建設項目疑似違法違規圖斑解譯標志庫，最終實現生產建設項目擾動圖斑遙感智能識別，結合多元影像來源，及時發現人為水土流失行為，依托水土保持信息平臺，智能分析派發監管任務，從疑似人為擾動圖斑統一發放逐步過渡到發現問題圖斑實時發放，最終實現人為水土流失“早發現、早制止”。

加強對人為水土流失風險的跟蹤監管。開展水土流失重點預防區和重點治理區范圍劃定落地工作，利用遙感、無人機等信息化手段開展重點區域內的生產建設項目水土保持監管，建立水土流失隱患評價模型，根據無人機三維模型獲取的模型參數，實現對重點區域重點工程的水土流失隱患在線評價。建設生產建設項目水土保持視頻監控共享接入系統，針對3級以上棄渣場和重點區域施工現場，將建設單位自主建設的視頻監控，納入河南省水土保持信息化平臺監管系統，精準了解現場施工、棄土堆渣情況及水土流失防治措施，從而推動實現“無風險不打擾、低風險預提醒、中高風險嚴監控”的目標。

3.3 利用信息化手段，助力淤地壩安全度汛

建設淤地壩數字孿生流域數字底版。選擇下游有人員或重要設施的淤地壩開展數字孿生流域建設，采用無人機航攝、機載激光雷達，構建分辨率優于0.5 m數字地面模型（DEM），水下部分采用無人船聲吶測量，構建水下高程模型，關鍵部位BIM 模型。建設淤地壩防汛數字孿生平臺。依托淤地壩數字孿生流域數字底版，結合天氣預報信息和淤地壩雨水情監測信息，開發建設淤地壩防汛數字孿生平臺，構建淤地壩所在小流域數字孿生場景模型，對上游來水、淤地壩泄洪行為等進行數字化模擬，支撐淤地壩四預決策。