季万才

（1. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京 100038；2. 陕西省渭河综合治理办公室，陕西 西安 710004）

渭河生态区信息化建设框架研究

季万才1，2

（1. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京 100038；2. 陕西省渭河综合治理办公室，陕西 西安 710004）

加快水利信息化建设是水利现代化建设的重要措施，水利信息化已成为防洪减灾、水资源管理、水生态保护和水土保持、水利信息资源共享等的重要手段和技术保障。按照“十三五”时期国家治水新思路和水利信息化发展的要求，为确保渭河生态区健康发展运行，提出渭河生态区信息化建设框架研究，以全天候、全天时天空地监测体系为手段，以三网融合全覆盖信息通信网络的互联互通为神经，以多源多维多尺度大数据云中心为中枢，以文声图像视频全媒体支撑平台为载体，实现渭河生态区全方位业务应用，承载生态区各类水利信息资源，保障智慧水利业务应用与事务管理，构建渭河生态区信息化决策支持服务平台，提高渭河生态区信息管理水平。

生态区；信息化；构架；服务平台

0 引言

在“十二五”渭河综合整治及现有水利信息化工程建设的基础上，按照“十三五”时期创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，围绕“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”和“山水林田湖是一个生命共同体”的治水新思路，把渭河生态区打造成“全国生态文明建设先行示范区”、安澜河、生态河、景观河、文化河、旅游河、致富河的治理目标[1]。在水利信息化建设顶层设计统一技术标准、运行环境、安全保障、数据中心和门户的基础上[2]，结合“十三五”国家水利信息发展围绕防洪减灾、水资源配置、水生态文明建设、水土保持、水利工程管理等水利中心工作，提供全方位、高效率、智能化的水利信息化业务应用，将科技创新作为重要驱动力，深化信息技术与各项水利工作的融合，积极研究大数据、云计算、物联网、移动互联等技术应用，强化信息对水利各业务领域的服务与支撑，推进各类信息化资源整合共享，最大程度发挥水利信息化资源的共享效率[3]。在加强渭河生态区科学化保护管理的基础上，提出渭河生态区信息化建设框架研究，以构建渭河生态区信息化决策支持服务平台，渭河流域河湖联通的水利网络为载体，以全天候全天时天空地监测体系为手段，以三网融合全覆盖信息通信网络的互联互通为神经，以多源、多维、多尺度大数据云中心为中枢，以文声、图像、视频、全媒体支撑平台为载体，以实现渭河生态区全方位业务应用系统承载各类水利信息资源，保障智慧水利业务应用与事务管理，实现渭河生态区河湖安澜，水生态环境优美，水文化旅游产业发达，沿岸产业结构优化、城乡居民富裕的发展目标。

1 渭河生态区信息化现状及存在问题

1.1 信息化现状

“十二五”期间陕西省对渭河流域河道防洪、滩面整治、水质改善、信息化网络光纤敷设等进行了全面系统的综合治理建设，治理效果明显。同时提出划定渭河生态区，在巩固提升综合系统治理的基础上，通过构建渭河生态区信息化决策支持服务平台，加强流域综合运行管理，整合共享水利行业各部门业务系统和流域机构、省级水利部门信息平台。促进渭河生态区水文化水景观旅游、沿渭生态观光农业等各类水利资源信息最大化共享，打造更加及时、准确、有效的水利信息发布和互动交流公共服务平台。为提高生态区水利工程运行效益，系统科学地进行流域水利防涝减灾决策指挥、水资源保护和利用，水环境及水质监测、蓄洪利用、工程防灾减灾预警，开展渭河生态区信息化建设框架研究十分必要。

渭河生态区现有的水利信息工程措施主要有：宝鸡峡渠首引水枢纽至下游渭河潼关入黄口沿河两岸布设的 2.5 BPS 环状光纤网络工程；渭河下游防洪、水情、雨情等信息化发布工程；基于北斗卫星的渭河水资源监测系统；渭河干流林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县等 7 处干支流常规水文要素监测站点工程；渭河干流水情测报系统[4]。

1.2 信息化存在问题

多年来在全国水利信息系统顶层设计，统一标准及组织、技术构架，各有侧重分级实施政策推动下，渭河流域水利信息建设取得了一定进展，目前主要存在以下几个方面的重要问题：

1）缺乏总体架构设计，信息化建设仍然是在被动无序状态下建设。主要表现为条块分割、孤岛丛生、低水平重复投资建设等问题普遍。河流沿岸水利信息化工程体系不完善，除干流水情测报系统独立统一外，现有的干支流水污染、水质、沿岸县（区）雨量等监测数据均未实现流域统一共享管理。

2）重硬件和应用系统建设，轻数据分析和利用。水利信息化管理理念、措施落实，缺乏整套超前长远的大数据信息化综合服务系统。工程运行管理信息化建设、科学研究支撑体系、水文化建设、公众参与流域管理的方式和制度建设等方面还很薄弱，需要进一步加强完善。

3）水利信息资源共享难度大，基本数据库滞后，共享意识淡薄，已成为水利信息化建设的瓶颈，基层不同部门间开发软件不统一，数据格式和标准不统一等造成省级数据共享困难。

4）水利信息化建设新技术、措施更新慢。当今社会科技进步日新月异，信息技术的发展更是突飞猛进，高新技术在信息化建设中的应用还相对较慢，水利信息化提升水平缓慢。

2 渭河生态区信息化建设思路

2.1 建设目标

在水利信息化建设顶层设计“五个一”的基础上，明确“十三五”国家水利信息建设提供全方位、高效率、智能化的水利业务应用，提出渭河生态区信息化应融入国家信息化建设的新常态中。新技术“云大物移智”等将大规模应用，一场以云计算、大数据、物联网、移动应用、智能控制技术为核心的“新 IT”浪潮风起云涌，新管理企业架构理论将得到广泛认可，新重心数据应用将成为信息化建设的核心。以创新为主线指导信息化建设布局，以总体架构方法为指引加强整合，将移动应用、云计算、大数据和物联网，以及数据分析应用为重心提升水利信息化应用层次，以治理机制完善为保障优化管理水平[5]。信息空间安全提升到国家安全层面，“数字水利、智慧水利、云大物移智”等将大规模应用，大数据与云计算的融合将使其走入寻常百姓家，物联网及智能管控技术将取得更深入的应用，构建渭河生态区信息化决策支持服务平台，可保障智慧水利业务应用与事务管理的信息化建设目标[6]。

2.2 总体框架

在现状渭河生态区水利信息化资源的基础上，遵循建设目标及思路，融合省级水资源、水污染监测及防汛指挥系统等已运行的信息模块，采用现代信息技术手段加强运行维护管理，构建“天空地”一体化全天候、全天时、多用途渭河生态区监测体系。融合广电网、电信网、互联网组建生态区三网全覆盖的信息通信网络，建立多源、多维、多尺度大数据云中心，建设包括文字、声音、影像、视频等信息形式的全媒体支撑平台。设计开发服务于防洪抗旱、水资源管理、河道滩区水政、生态湿地保护、水景观利用、沿河旅游发展等生态区全方位的业务应用系统。渭河生态区天空地数据采集处理构架示意图如图1所示，信息化建设框架如图2所示。

3 渭河生态区信息化建设框架内容

3.1 全天候全天时天空地监测体系

天空地监测体系主要包括以下4 部分监测：

1）微卫星组网监测。主要包括发射搭载光谱和雷达成像载荷的 3 颗微小卫星，辅助于目前国内高分计划的卫星资源，实现渭河生态区全天候卫星监测。

图1 渭河生态区天空地数据采集处理构架示意图

图2 渭河生态区信息化建设框架

2）低空无人机监测。主要包括搭载真彩色和红外等成像仪小型无人机 5 架套，用于实时现场视频巡视监控；搭载激光测量仪中型无人机 1 架套，用于真实三维数据采集。

3）地面移动监测。主要包括各类车载视频监控、水政执法单兵监控、各类移动终端、民众手机摄像等，可实现随时随地的全方位可视监控。

4）地面站网监测，主要包括已建和新建的各类水文观测站网、重点工程场所立杆视频监控、重点地段景点瞭望塔式视频监控等。

基于渭河生态区天空地监测体系研究，形成连接省、沿渭各市（区）县的渭河水生态区域物联及视连网络。通过对渭河生态区需要采集及监控的水情、旱情、水质、地下水、水土保持、水环境等监控基础设施的分析采集，对已建、在建、新建的防洪堤，排污口，滩区景观公园，河道彩砂场，湿地水景观，水文化景观，综合开发利用区域，以及影响渭河生态基流的重大水利工程等的运行监控及视频信息的完善与整理，建成实时、准确、高效的渭河生态区信息采集监控体系。

3.2 三网融合全覆盖信息通信网络体系

在现有渭河流域水利信息通信网络框架研究基础上，新增沿渭河沿岸各市（区）县延伸光纤传输网络，引汉济渭工程干线及输配水工程通信网络，渭河流域大中型灌区、支流入渭口湿地、水文化水景观、文化旅游景点、体育休闲健身园区、农业生态观光园等涉水工程通信网络设施融汇结合，形成两纵五横的多链接渭河水生态区及省—市—县的光纤通信宽带传输骨干通信网络链路，与规划关中水系通信网络协调。新建通信链路与现有水利通信链路融合，利用电信网、广电网等现有的公众网络补充，提升水利信息化应用的广度，共同组建连接省、关中市、县各级的渭河流域三网融合的信息通信网络，为业务应用、数据交换、视频信息传输与语音通信提供高速公路。拟新增沿渭市（区）县光纤传输网络 1 批、网络融合组网 1 批、计算多媒体网络 1 处。

3.3 多源多维多尺度大数据云中心体系

利用天空地监测数据，完善流域水文、区域三维、景观真景、现场视频等数据资源，组建全媒体数据存储大数据云计算中心，实现传统数据中心向智慧水利中心转变，构建以数据库为核心，服务与数据一体的渭河生态区云数据平台[4]。数据资源中心由省数据中心和渭河流域沿线各市数据分中心的相关基础信息库、模型组件库等数据库共同构成，在渭河生态区信息汇集、存储、备份、处理和服务的构成中发挥核心作用。通过数据中心及数据库的建设，形成渭河生态区信息资源共享体系，实现信息资源的优化配置，满足业务应用多层次、目标的综合信息服务需要。构筑数据和云计算中心各 1 处，三维及真景数据生产 2 批，信息挖掘开发和资源共享服务各 1 套，以及多源、多尺度、多维数据重建，天空地多源数据融合拼接，水资源环境变化检测，渭河流域多维动态显示等各 1 套。

3.4 文字声音图像视频全媒体支撑平台体系

建设渭河生态区三维地貌、景观真景服务、通用视频控制、全媒体数据交换、资源共享服务、历史人文增强现实增值服务、3D 显示与漫游等平台各1 套。形成统一的应用服务支撑平台，连接基础设施和业务应用，以应用服务器、中间件技术为核心，实现资源的有效共享和业务应用的互连互通。另外为业务应用的功能实现提供技术支撑及多种服务和运行环境，成为实现业务应用之间，业务应用与其他平台之间的信息交换、传输、共享的核心。

4 渭河生态区信息化全方位业务应用系统

4.1 综合决策服务系统

在渭河生态区信息化总体框架研究的基础上，形成服务于渭河生态区建设运行维护管理的区域综合决策服务平台。主要包括：

1）生态区防汛安澜决策体系。以现代的管理理念和工作方式，实现对渭河生态区水系防洪减灾从降雨、洪水预报，到工程调度和抢险救灾等各个环节的科学化、标准化、智能化管理，充分考虑与引汉济渭、东庄水库、沿渭重要支流大型水库等重点水利工程的联合调度，与陕西省防汛抗旱指挥系统工程统一规划建设。

2）智慧渭河生态工程。利用专用卫星、遥感、地理信息系统和虚拟三维数字模拟等技术，建成覆盖渭河流域的三维可视化数字防洪风险分析与错峰调度系统，建立渭河洪水预报、洪水演进、灾害评估的仿真模型，实现水雨情动态监视、洪水淹没虚拟再现，洪水演进模拟仿真、工程险情动态分析、洪水灾害评估决策、防洪预案科学选比、防汛调度科学管理及流域生态区综合管理服务，并进一步增强防汛决策、调度指挥的支持和快速反应能力。

3）水资源管理信息体系。建设以渭河生态区水系水雨情及取水、用水、耗水的实时监测，水质、地表水量、地下水、水保生态的监测，以及水资源调度、综合管理等为核心的水资源调度管理信息体系，充分整合待建和已建的水资源监测、重点水利等工程数据。通过建设渭河流域水网络信息平台，结合防汛抗旱、水保生态要求，实现沿岸各级水工程水资源统一管理，优化调度。

4）水行政执法信息体系。促进水行政执法信息化资源共享，确保直接、全面、准确地掌握生态区水行政违法事件的动态监督及公开公正履行水行政执法职能。提高执法管理工作效率，通过执法案件的网上运行，保证水行政执法的公平和透明。利用信息监测手段提高水行政监察执法巡查效率。

4.2 综合业务应用系统

渭河生态区综合业务应用系统主要包括：

1）大数据决策支持服务。在天空地一体化数据获取平台基础上，构建云存储数据平台，并通过云计算服务平台进行数据挖掘与分析，并以 3D 可视化形态提供政务决策所需要的各种信息、数据和报告，以供科学决策，提高行政科学化水平。

2）电子政务管理体系。电子政务管理系统是通过对综合办公、水系规划计划、财务、人事人才、科技外事等各种信息资源的整合及相应应用系统的开发和建设，使水利行政各部门之间办公信息交换更为快捷、高效，可加强监管力度，提高机构办公透明度，增强公众服务能力。

3）多用途视频会商体系。通过建设渭河生态区流域省市两地视频会商系统，实现对重大事件和突发状况的视频会商，满足召开视频会议的要求。

4）3D 显示与漫游服务。将渭河规划与真景融合，实现渭河规划 3D 增强现实显示与漫游服务，提高决策的民众参与程度、宣传和招商一体化。

5）水利信息公众服务。水利信息公众服务是针对公众关心的渭河生态区各种数据提供的信息查询、移动信息上报、重要信息提醒等服务。

6）生态景观文化及共享服务。集生态区域湿地保护、景观真景再显、休闲娱乐信息、历史文化传承为一体，打造渭河生态区网上文化长廊。实现生态景观文化资源共享服务，生态景观及区域湿地保护、景观真景再显、实时景观视频共享，打造渭河生态区数字网络共享服务。

7）历史人文增强现实增值服务。将渭河历史文化信息与生态区域湿地、景观真景融合，集渭河历史文化增强现实、休闲娱乐信息为一体，打造渭河生态区网上文化增值服务长廊。

4.3 安全保障环境体系

安全保障环境体系主要包括实体运行环境、信息化标准体系、安全保障、建设管理、运行管理、政策法规、运行维护资金和人才队伍等。通过渭河生态区水利信息建设组建符合管理要求的实体运行环境，建立可靠的生态区运行信息化标准、安全体系，完善相关管理法律、法规及办法，建设一支技术能力强、管理高效的生态区水利信息化人才队伍，提高渭河生态区管理业务及对水利信息化管理的认识水平，为渭河水生态信息化管理提供保障。

5 结语

信息化建设中大数据与云计算的融合将使渭河生态区水利信息化应用走入寻常百姓家，通过构建“天空地”一体化全天候、全天时、多用途渭河生态区监测体系，融合利用广电网、电信网、互联网组建生态区三网全覆盖的信息通信网络，建立多源、多维、多尺度大数据云中心，建设包括文字、声音、影像、视频等信息形式的全媒体支撑平台。对开发服务于渭河生态区防洪抗旱、水资源管理、河道滩区水政、生态湿地保护及沿河旅游发展等全方位的业务应用系统，实现渭河生态区智慧水利，为渭河生态区洪畅、堤固、景美、岸绿、健康美丽运行提供保障和服务。实施渭河生态区综合信息建设，能更准确、快捷地服务于生态区建设开发与保护，提出渭河生态区信息化建设框架研究，是促进渭河生态区水利信息现代化的重要措施，对生态区信息建设起到抛砖引玉的作用，是对渭河生态区未来信息化建设方案的一种探索和引导，可为开展渭河生态区信息化建设提供技术参照。

[1] 李家洋，刘三英，季万才. 渭河生态区建设总体规划[M].西安：陕西省水利厅，2016: 16-17.

[2] 艾苹，吴礼福，陈子丹. 水利信息化顶层设计的基本思路与核心内容分析[J]. 水利信息化，2010 (4): 9-11.

[3] 中华人民共和国水利部. 全国水利信息化十三五规划[R].北京：中华人民共和国水利部，2016: 90-93.

[4] 胡彦华. 现代水利信息科学发展研究[M]. 北京：科学出版社，2016: 136-137.

[5] 刘继承. 十三五信息化应用规划编制的建议[EB/OL]. [2016-07-15]. http://articles.e-works.net.cn/planning/ article123132.htm.

[6] 曾焱，王爱莉，黄藏青. 全国水利信息化发展十三五规划关键问题的研究与思考[J]. 水利信息化，2015 (2): 14-16.

Research on framework of information construction in Weihe ecological zone

JI Wancai1,2
(1. Engineering Technology Research Center of Flood Control, Drought Relief and Disaster Reduction, the Ministry of Water Resources, Beijing 100038, China; 2. Weihe Comprehensive Management Office in Shaanxi, Shaanxi 710004, China)

It is an important measure to accelerate the construction of water resources informatization for water conservancy modernization construction. Water resources informatization has become an important means and technical support for flood control and drought relief, water resources management, ecological protection, water and soil conservation, water conservancy information resources sharing. According to requirements of new ideas of national water conservancy and development of water resources information in the 13th Five-Year period, and for ensuring the healthy development of Weihe ecological zone operation, the article puts forward research on the framework of informatization construction in Weihe ecological zone, with all-weather and all day long sky monitoring system as means, with the interconnection of full coverage of information communication network convergence as neuro, with large scale multi-source, multi dimension and multi cloud data center as center, with the sound, image and video media platform as the carrier, realizes a full range business application system of Weihe ecological area, carries all kinds of water information resources ecological zone, guarantees application and transaction management of wisdom water business, builds the information decision support service platform of Weihe ecological areas, improves the level of information management in Weihe ecological area.

ecological zone; informatization; architecture; service platform

TV39

A

1674-9405(2017)01-0067-06

10.19364/j.1674-9405.2017.01.016

2016-07-25

季万才（1978-），男，陕西大荔人，高级工程师，主要从事水利工程前期工作管理。