淺析新技術(shù)在黑龍江省水利信息化建設(shè)的應(yīng)用

王笑旻

(黑龍江省水文水資源中心，哈爾濱 150000)

0 引 言

面對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的新挑戰(zhàn)，在新老水問(wèn)題相互交織的背景下，深入落實(shí)“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，加快推進(jìn)水利治理體系和治理能力現(xiàn)代化，為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的水利支撐和保障，加快推進(jìn)治理能力現(xiàn)代化，推進(jìn)水利信息化建設(shè)是十分必要的。

自從20世紀(jì)60年代，日本提出信息化概念以來(lái)，信息技術(shù)得到了飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)信息化已成為全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。美國(guó)在20世紀(jì)90年代提出構(gòu)建信息高速公路計(jì)劃，相繼帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，美國(guó)正式成為全球信息化的領(lǐng)頭羊。

在我國(guó)，早在1984年，鄧小平同志就提出：“開(kāi)發(fā)信息資源，服務(wù)四化建設(shè)?！薄熬盼濉逼陂g，制訂了國(guó)家信息化發(fā)展規(guī)劃，確定了國(guó)家信息化的內(nèi)涵和體系。1997年4月，召開(kāi)了第一次全國(guó)信息化工作會(huì)議，全面部署了國(guó)家信息化工作任務(wù)，確立了“統(tǒng)籌規(guī)劃，國(guó)家主導(dǎo)；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合建設(shè)；互聯(lián)互通，資源共享”的24字指導(dǎo)方針，并提出信息化的奮斗目標(biāo)，即到2000年，形成一定規(guī)模和初步的國(guó)家信息化體系；到2010年，建立健全具有相當(dāng)規(guī)模的、先進(jìn)的國(guó)家信息化體系。

人類經(jīng)歷了數(shù)千年的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和不到300年的工業(yè)發(fā)展階段，在近70年中，在新科學(xué)上迅猛發(fā)展，使人類社會(huì)飛快地進(jìn)入了以知識(shí)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用為基本特點(diǎn)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。而知識(shí)經(jīng)濟(jì)的核心是信息化，數(shù)字信息化是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)形態(tài)，信息是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的主要經(jīng)濟(jì)資源之一，信息技術(shù)滲透到了幾乎所有的社會(huì)領(lǐng)域。

中國(guó)是水利大國(guó)治水大國(guó)，水利的本質(zhì)是興利除害，從現(xiàn)實(shí)水利工作的角度看，客觀水利上目標(biāo)有兩種，①技術(shù)措施。②行政手段。前者為水科技，后者為水行政。水利信息化就是培育和發(fā)展以智能化工具為代表的新的先進(jìn)生產(chǎn)力，從而提高水利行業(yè)的效益。這一定義包含3個(gè)方面：①水利信息化的關(guān)鍵是培育和發(fā)展智能化工具，也就是充分利用信息技術(shù)來(lái)提高水利技術(shù)的智能化程度，進(jìn)而提高水利行政管理水平；②水利信息化的目的是全面提高技術(shù)水平和管理效率，從而提高水利行業(yè)的整體效益；③水利信息化是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一個(gè)必要組成部分。水利信息化需要其它行業(yè)的支持，水利信息化離不開(kāi)各部門的信息化，同時(shí)，水利信息化也對(duì)其他行業(yè)的信息化提供支持。從這個(gè)意義上說(shuō)，信息化建設(shè)必須統(tǒng)籌推進(jìn)，協(xié)同發(fā)展，有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)快速便捷有效反應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1 黑龍江省水利信息化建設(shè)

黑龍江水利信息化建設(shè)的思路可以分為信息管理、信息采集、信息傳輸及信息應(yīng)用四個(gè)部分。信息化建設(shè)普遍應(yīng)用于全省防汛抗旱、水質(zhì)監(jiān)控、水文水資源管理、水土保持等各業(yè)務(wù)領(lǐng)域。初步建立了全省防汛抗旱指揮系統(tǒng)、全省水土保持監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、全省水利科研系統(tǒng)、全省水利電子政務(wù)系統(tǒng)、全省水文綜合服務(wù)系統(tǒng)、全省農(nóng)村水利信息化管理系統(tǒng)等。特別是全省水文綜合服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，通過(guò)搜集整理和分析水文基礎(chǔ)資料，為我省水土保持、生態(tài)和水環(huán)境監(jiān)測(cè)、防洪減災(zāi)、飲水安全保障、水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作提供重要基礎(chǔ)性支撐[1]。

但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和智慧水利建設(shè)提出的新要求，全省水利信息化建設(shè)逐步出現(xiàn)短板。①信息資源共享難。由于各部門、各單位應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)分散，開(kāi)發(fā)利用水平程度不同，整體效益發(fā)揮不足，制約了智慧水利發(fā)展，同時(shí)，缺乏系統(tǒng)共享應(yīng)用的邏輯思路；②信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如與防汛抗旱以及水土保持等方面的信息化建設(shè)相比，一些不發(fā)達(dá)地區(qū)水文水資源信息化的建設(shè)不足；③水利信息化專業(yè)人才稀缺。水利信息化工作涉及計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、水利專業(yè)知識(shí)等多方面知識(shí)，各單位儲(chǔ)備和培養(yǎng)的綜合性人才不足；④缺乏頂層設(shè)計(jì)，如水文信息涉及服務(wù)的行業(yè)多，對(duì)象需求多樣，統(tǒng)籌難度大；⑤新技術(shù)應(yīng)用不足。如移動(dòng)APP技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+水利”、無(wú)人機(jī)技術(shù)等在水利工作中應(yīng)用深度有待進(jìn)一步加強(qiáng)和融合[2]。

2 新技術(shù)在相關(guān)實(shí)踐中的應(yīng)用

《黑龍江省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》對(duì)水利工作提出了更高要求，明確提出要加快水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，全面提升水安全保障能力，全力推進(jìn)水利治理體系治理能力現(xiàn)代化?！毒V要》提出，要加快智慧水利建設(shè)，完善水利信息網(wǎng)，增強(qiáng)水利信息感知、分析、處理和智慧應(yīng)用的能力和水平。

《黑龍江省“十四五”水安全保障規(guī)劃》提出要加強(qiáng)水利信息化建設(shè)，提升水利智慧化水平。按照“強(qiáng)感知、增智慧”的思路，加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與水利業(yè)務(wù)工作的深度融合，積極推動(dòng)“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變。聚焦政府監(jiān)管、江河調(diào)度、工程運(yùn)行、應(yīng)急處置、便民服務(wù)等方面，構(gòu)建江河水系、水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、管理運(yùn)行體系三位一體的網(wǎng)絡(luò)大平臺(tái)，建設(shè)各層級(jí)、各專業(yè)以及相關(guān)行業(yè)的大數(shù)據(jù)，進(jìn)而構(gòu)建業(yè)務(wù)支撐、決策支持、公共服務(wù)的大智慧水利系統(tǒng)。具體而言，要推進(jìn)五大任務(wù)的實(shí)施，①構(gòu)建天空地一體化的水利感知網(wǎng)；②持續(xù)開(kāi)展水利信息網(wǎng)建設(shè)；③建設(shè)水利大腦；④創(chuàng)新協(xié)同的智能應(yīng)用；⑤構(gòu)建有效可控的網(wǎng)絡(luò)安全體系。

近期要強(qiáng)化大數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)、移動(dòng)APP在實(shí)踐中的應(yīng)用，發(fā)揮事半功倍的效應(yīng)，引領(lǐng)其它相關(guān)技術(shù)向深度和廣度開(kāi)拓，全面提升水利信息化建設(shè)水平。

2.1 無(wú)人機(jī)技術(shù)提高水利工作安全性

無(wú)人機(jī)在抗洪搶險(xiǎn)中，改變了以往工作模式，不僅提高了巡查效率，也減小了巡查人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，使防汛搶險(xiǎn)變的相對(duì)安全、高效。如2020年受第8號(hào)臺(tái)風(fēng)“巴威”、第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”和第10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海神”影響，東北地區(qū)出現(xiàn)三次強(qiáng)降雨過(guò)程，大慶青肯泡滯洪區(qū)上游來(lái)水迅猛，滯洪區(qū)水位一度超過(guò)校核水位，主壩異常危險(xiǎn)，駐現(xiàn)場(chǎng)防汛人員利用大疆小型無(wú)人機(jī)Mavic Air 2飛入人車無(wú)法進(jìn)入的險(xiǎn)工弱段進(jìn)行查看，并將現(xiàn)場(chǎng)情況的航拍照片視頻回傳給防汛指揮部，為指揮部專家制定防汛搶險(xiǎn)方案提供了直觀、準(zhǔn)確的第一手資料。

無(wú)人機(jī)在水利工程建設(shè)過(guò)程中，在前期可以對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位的航攝踏查，為項(xiàng)目可行性提供依據(jù)，對(duì)于水利工程需要多次測(cè)繪的工作，可以把無(wú)人機(jī)設(shè)置為遙感飛行平臺(tái)，在機(jī)體上裝載遙感設(shè)備，并利用遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，與“3S”技術(shù)相融合，實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)和數(shù)據(jù)的快速處理。在工程實(shí)施過(guò)程中，無(wú)人機(jī)可以配合現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)在建工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，高效的對(duì)各關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掌控。在工程竣工階段無(wú)人機(jī)也可對(duì)工程進(jìn)行全方位檢查，同時(shí)對(duì)水土保持情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)獲取現(xiàn)場(chǎng)遙感圖像，結(jié)合人工解讀，對(duì)水土保持情況、現(xiàn)狀及發(fā)生特點(diǎn)和趨勢(shì)，進(jìn)行科學(xué)分析，加快水土流失治理，確保水利工程的實(shí)際效用[3]。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)提高水利工作分析能力

水利數(shù)據(jù)隨著時(shí)間流逝其價(jià)值也在衰減，所以數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理非常重要，常用模式有流處理、批處理及兩者結(jié)合三種思路，由于各領(lǐng)域業(yè)務(wù)不同，尚未有通用的水利大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理框架，只能結(jié)合特定場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建。對(duì)水資源規(guī)劃、水利工程規(guī)劃等可以采用批處理模式；對(duì)于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)在線評(píng)估、洪澇事件的預(yù)測(cè)預(yù)警等，可以采用流處理技術(shù)。因此，水利大數(shù)據(jù)處理通常是基于云計(jì)算資源，搭建融合批處理、流處理等多種計(jì)算模式并存的混合計(jì)算模式，以適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的分析計(jì)算。

從本質(zhì)上看，水利大數(shù)據(jù)分析技術(shù)屬于統(tǒng)計(jì)方法、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在海量數(shù)據(jù)挖掘下的新發(fā)展。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法無(wú)法處理大數(shù)據(jù)量、高速增長(zhǎng)、多樣性的水利大數(shù)據(jù)。水利大數(shù)據(jù)分析算法可以從以下方面開(kāi)展研究：①?gòu)臄?shù)據(jù)樣本的角度研究，將水利大數(shù)據(jù)稀疏化為“小數(shù)據(jù)”，“小數(shù)據(jù)”能夠代表“大數(shù)據(jù)”的樣本特征；②從算法本身角度研究，開(kāi)發(fā)適用于水利大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析方法；③從程序并行化角度研究，將數(shù)據(jù)分析算法改造為并行化[4]。

2.3 移動(dòng)APP提高水利工作的便捷性

近年來(lái)，移動(dòng)APP應(yīng)用發(fā)展迅速，其是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合移動(dòng)開(kāi)發(fā)技術(shù)，能夠解決水利工程中巡查、養(yǎng)護(hù)等工作的時(shí)效性問(wèn)題，在數(shù)據(jù)填報(bào)、審批、查詢、匯總方面十分便捷，同時(shí)，與GPS技術(shù)相結(jié)合，能夠精準(zhǔn)掌控工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)工作情況。提升了巡查、養(yǎng)護(hù)等業(yè)務(wù)監(jiān)督的執(zhí)行力，促進(jìn)了事中過(guò)程監(jiān)管的實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了水利工程管理中應(yīng)對(duì)處理突發(fā)問(wèn)題的能力，確保水利工程安全運(yùn)行[5]。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，黑龍江省水利信息化建設(shè)存在的主要問(wèn)題：①數(shù)據(jù)資源分散，沒(méi)有形成系統(tǒng)融合和數(shù)據(jù)共享機(jī)制；②信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不足，建設(shè)進(jìn)展緩慢；③系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用沒(méi)有問(wèn)題的渠道，系統(tǒng)不能及時(shí)更新；④水利監(jiān)控網(wǎng)尚未全覆蓋，影響全省整體評(píng)價(jià)；⑤網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)水平亟待提高，存在漏洞和隱患；⑥信息化管理人才緊缺。

按照黨的十九大報(bào)告中確定的我國(guó)發(fā)展階段戰(zhàn)略目標(biāo)，到2035年要基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，黑龍江省也必須同步跟進(jìn)，要求水利現(xiàn)代化也必須加快建設(shè)，其核心任務(wù)之一就是要全面推動(dòng)水利科技的全面創(chuàng)新發(fā)展，加快對(duì)新技術(shù)在水利信息化建設(shè)中的應(yīng)用，對(duì)我省提出了客觀要求。信息化是當(dāng)今世界的發(fā)展趨勢(shì)，也是衡量國(guó)家綜合實(shí)力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。充分利用新技術(shù)，是水利科技和創(chuàng)新的重要手段，是整個(gè)信息系統(tǒng)框架的基石。