张聿锋，程瑞芳，杜慧娟，吴 鹏
（河南省水土保持监测总站，河南郑州 450008）
水土保持信息化建设是智慧水利建设的重要内容，是保障水土保持生态文明建设提质增效的有力手段。分析并总结河南省水土保持信息化建设的现状及需求，探索水土保持信息化发展需求，有利于支撑水土保持现代化、助力水土保持高质量发展。
1.1 信息化监管从试点到全面推进
河南省水土保持信息化监管，经历了由县级试点、市级推广、全省覆盖三个阶段。2015 年水利部选定河南省淅川县作为全国水土保持遥感监管试点县之一。通过对遥感影像解译、疑似违规项目分析、现场核查认定，完成了初次水土保持信息化监管尝试，初步确定了遥感监管技术路线。2017年，作为水土保持遥感监管市级试点，三门峡市开展了全市推广遥感监管工作，确定了遥感监管解译标准和核查认定技术流程，取得了显著效果。2018年以来，遥感监管工作在全省全面铺开，按照制定的技术规范要求，省、市、县三级明确分工，对全省范围内疑似未批先建、未批先弃开展核查认定查处工作，生产建设项目水土保持责任落实情况有了较大改善。
1.2 信息化系统框架初步搭建
为提高河南省水土保持信息化工作水平，2018—2019年，河南省水利厅组织开发了“河南省水土保持信息化基础平台”，河南省水土保持信息化系统在现有数据库的基础上，建设了“一图、一库、六应用”整体业务框架体系：建设省级水土保持一张图，实现全省涉及水土保持业务的一张图管理、展示、查询和分析。以全省水土保持行业为服务对象，综合包括水土保持重点工程、生产建设项目水土保持监管数据、水土保持监测站网数据和动态监测数据、淤地坝基础数据、生态文明工程数据等相关数据建设一套水土保持数据库，打破数据壁垒，在统一数据管理模式下实现数据共享。围绕水土保持主体业务，建设预防监督管理系统、综合治理与实施效果评价系统、监测评价系统、水土流失预防系统、规划实施情况评估系统、业务服务系统等六个应用系统，通过全面整合省级水土保持业务，采集存储业务数据，结合应用平台数据处理和模型分析，最终为水土保持决策与科学管理提供信息服务和决策支持，为水土保持行业改革与发展提供信息化支持。
1.3 淤地坝预报预警基础设施建设基本完成
为实现对重要淤地坝的动态监控和安全风险预警要求，2019 年至2023 年，河南省多渠道利用资金开展淤地坝雨水情监测设施建设；
目前全省中型以上256座淤地坝全部安装了雨水情监测设施，建设内容主要包括雨量、水位、影像等；
通过对每座淤地坝预设预警参数，结合气象预报、防汛预案等数据，开展淤地坝安全自动预警。全省不同建设渠道的淤地坝监测设施通过规范采集数据格式和传输数据接口，将监测数据汇总至河南省水土保持信息化基础平台，接受并处理信息后及时发送雨量、水位及预报预警信息给相关责任人，初步实现了辅助防汛会商，助力安全度汛的目的。
2024 年1 月，中共河南省委办公厅、河南省人民政府办公厅印发了《河南省加强新时代水土保持工作实施方案》（以下简称《方案》），明确指出，要加快推进水土流失重点治理、依法严格人为水土流失监管，确定了河南省近远期水土流失防治和人为水土流失监管的目标。加强水土保持信息化建设，是完成《方案》提出目标的必然需求。
2.1 水保信息化建设是精细化开展水保生态建设的需求
四十年来，全省水土保持生态文明建设取得了较大成效，水土流失面积逐年降低，但是随着水土保持率的不断提升，水土流失治理难度也不断加大，精细化水土保持防治是未来水土流失治理工作的必经之路和必然选择；
治理前期设计方案标准低、治理过程管理方式相对落后、治理后效果评价缺失等现象仍然或多或少存在，利用信息化手段，开展图斑精细化管理、精准治理水土流失，是提高水保治理标准的必要需求。
2.2 水土保持信息化建设是提高人为水土流失监管效率的需求
开展人为水土流失监管，是遏制水土流失发展的重要内容，随着我省经济社会的发展，人为水土流失逐渐呈现多样性、复杂性，传统化手段开展人为水土流失监管工作面临着监管效率不足、监管内容不全、监管手段落后等问题，面对新形势，利用遥感等信息化手段开展人为水土流失监管，推进从地面监管到天空监管、从人力监管到智慧监管，是强化我省人为水土流失监管的必要需求。
2.3 水保信息化建设是科学助力淤地坝安全度汛的需求
近年来区域性的极端气象频发，迫切需要实现汛期对重要淤地坝库区及上游来水监测以及安全风险预警，提升淤地坝运行监管能力与应急指挥能力，保卫人民生命财产安全，淤地坝多建在山区，传统的巡查监测模式效率低，在雨季对于巡查人员来说也存在安全隐患。因此利用数字孪生等技术手段和外接感知设备等硬件建设，完善和强化淤地坝预警预报系统建设，能够科学判断淤地坝上游来水、模拟淤地坝泄洪、溃坝等分析，助力汛期淤地坝安全度汛。
3.1 利用信息化手段，精准治理水土流失
开展水土保持孪生流域建设，建立水土保持基础数据底板，叠加以小流域为单元的数字化场景模型、地理高程模型、土地利用、水土流失现状、水土保持综合治理措施及成效等数据，以水土流失治理迫切程度和预估治理效果为前提，研究提出智能化分析水土流失治理任务的量化标准和规则算法，为重点治理工程项目区选址准确度与措施布设精准性提供支撑。开展水土流失图斑落地工作，将水土流失因子经计算形成的栅格数据转化为矢量数据，并叠加进水土保持基础数据库，于数字孪生流域等同步分析，为区域水土流失精准治理提供信息化手段。
完善水土保持工程过程管理系统，实现工程实施进度、实施内容、实施效果的全方位信息化管理，建立实施效果评价体系，从生态治理效果、百姓满意度等方面反向促进前期工作，水土流失治理实现闭环管理、不断提升，为科学化、精准化开展水土流失治理提供信息化手段。
3.2 利用信息化手段，严控人为水土流失
常态化开展人为水土流失遥感监管。多渠道获取遥感影像来源，研究人为扰动智能判别系统，以河南省遥感监管历年数据为基础，深度分析人为扰动地表影像特征，建立河南省生产建设项目疑似违法违规图斑解译标志库，最终实现生产建设项目扰动图斑遥感智能识别，结合多元影像来源，及时发现人为水土流失行为，依托水土保持信息平台，智能分析派发监管任务，从疑似人为扰动图斑统一发放逐步过渡到发现问题图斑实时发放，最终实现人为水土流失“早发现、早制止”。
加强对人为水土流失风险的跟踪监管。开展水土流失重点预防区和重点治理区范围划定落地工作，利用遥感、无人机等信息化手段开展重点区域内的生产建设项目水土保持监管，建立水土流失隐患评价模型，根据无人机三维模型获取的模型参数，实现对重点区域重点工程的水土流失隐患在线评价。建设生产建设项目水土保持视频监控共享接入系统，针对3级以上弃渣场和重点区域施工现场，将建设单位自主建设的视频监控，纳入河南省水土保持信息化平台监管系统，精准了解现场施工、弃土堆渣情况及水土流失防治措施，从而推动实现“无风险不打扰、低风险预提醒、中高风险严监控”的目标。
3.3 利用信息化手段，助力淤地坝安全度汛
建设淤地坝数字孪生流域数字底版。选择下游有人员或重要设施的淤地坝开展数字孪生流域建设，采用无人机航摄、机载激光雷达，构建分辨率优于0.5 m数字地面模型（DEM），水下部分采用无人船声呐测量，构建水下高程模型，关键部位BIM 模型。建设淤地坝防汛数字孪生平台。依托淤地坝数字孪生流域数字底版，结合天气预报信息和淤地坝雨水情监测信息，开发建设淤地坝防汛数字孪生平台，构建淤地坝所在小流域数字孪生场景模型，对上游来水、淤地坝泄洪行为等进行数字化模拟，支撑淤地坝四预决策。
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