蔡 阳

（水利部水利信息中心，北京 100053）

以大数据促进水治理现代化

蔡 阳

（水利部水利信息中心，北京 100053）

日前，水利部正式印发《关于推进水利大数据的指导意见》，这标志着水利大数据发展进入一个新阶段。在理解大数据内涵的基础上，分析水利大数据发展的意义及面临的挑战，介绍当前形势下水利大数据发展和应用的基础，提出水利大数据发展和应用重点，阐述水利大数据实施保障。

水利；大数据；数据共享；数据开放

0 引言

当代信息技术与经济社会的交汇融合引发了数据迅猛增长，数据已成为国家基础性战略资源。党中央、国务院高度重视我国大数据的发展和应用，党的十八届五中全会明确提出实施国家大数据战略。国务院《促进大数据发展行动纲要》（以下简称《纲要》）设定了大数据未来 5～10 a 的发展目标和主要任务，其中专门提到利用物联网、云计算、卫星遥感等技术，建立我国水利设施、水资源等资源要素数据监测体系，促进信息共享[1-2]。

为全面推动落实党中央、国务院关于大数据发展的系列决策部署，日前，水利部已正式印发《关于推进水利大数据的指导意见》[3]，这标志着水利大数据发展进入一个新阶段，在此背景下，充分认识大数据在水利改革发展中重要作用，分析水利大数据发展和应用面临的机会与挑战，研究水利数据管理的有效途径，明确水利大数据发展和应用方向，显得尤为必要。

1 推进水利大数据发展和应用的意义

1.1 大数据和水利大数据

从 2008 年《自然》杂志刊登大数据专题、2012 年美国奥巴马政府发布《大数据研究和发展计划》，到2015 年我国《纲要》的发布，大数据成为当前全球关注的热点和焦点之一[4]。大数据的定义随着信息技术和应用的更新发展而不断完善。《纲要》认为：“大数据是以容量大（Volume）、类型多（Variety）、存取速度快（Velocity）、应用价值高（Value）为主要特征的数据集合”，亦即业界普遍认可的判断数据集是否构成大数据的 4 V 基本指标。

大数据实质上是信息技术发展到现今阶段，数据增长与应对数据增长技术之间的矛盾[5]而引发的一种表象或特征。随着信息技术的发展，数据呈爆炸式增长，来源多样，结构多维，更新实时，逐渐具备了形成大数据的条件。但是大数据的战略意义不仅在于庞大的数据信息，而更在于对数据的深度挖掘以支撑管理和决策。大数据时代的来临，为人类认识和改造世界提供了新视野，增加了新方法。利用大数据推动政府管理创新、推进国家治理体系和治理能力现代化是时代发展的必然趋势。

水利在国民经济和社会发展中发挥着重要作用，是大数据产生和应用重要领域之一。水利大数据就是水利活动产生和所需的体量巨大、类别繁多、处理快速并具有潜在价值的所有涉水数据的总称。主要包括：1）水利业务数据。历年水利部通过国家防汛抗旱指挥系统工程、国家水资源监控能力建设、全国水土保持监测网络和信息系统等重大信息化项目，第一次全国水利普查、水资源调查评价等专项工作，以及各项日常工作，产生和积累的水利专业数据。2）其他行业数据。主要包括国土、环保、气象、农业、海洋、城建、统计、工业等部门收集整理的数据和产品。3）遥感影像数据。包括通过与中国资源卫星应用中心专线连接实时接收或按需获取的国内多源卫星遥感影像及购买的国外高分辨率影像数据。4）媒体数据。报纸、电视等传统媒体，以及网站、视频、微信、论坛、博客等新媒体涉及水利领域的民生需求、公众意见、舆论热点等信息。这些数据符合大数据的 4 V 基本指标，对于各级水行政部门的规划、建设、管理和社会各界开展与水利相关的活动，以及满足人民群众对水资源信息日益增长的需求均具有重要价值。

1.2 发展水利大数据的意义

“十三五”时期水利部党组提出，要积极践行新时期中央水利工作方针，把“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念贯彻落实到水利工作始终，统筹谋划好水利发展这篇大文章。大数据是做好新时期水利工作，推动水治理能力现代化，提升水治理能力的重要抓手。“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”，会给水利治理方式带来根本性变革。一方面，大数据能够促进水治理效率的提高。通过数据整合、共享和开放，推动形成水利大数据，促进各个业务部门之间的协同，有利于整合原有的各自为政的水利管理手段形成合力。另一方面，大数据也能够促进水治理能力的提高。通过对水利大数据的分析和应用，能够揭示数据之间的关联，更好地了解现状、发现问题、分析规律、推动落实，提高水利决策的科学性和水利管理的精准性。

1.3 水利大数据面临挑战

“十二五”期间，水利信息化取得长足发展，已形成相对完整的水利信息化综合体系。但是受管理制度、技术规范、认知水平等因素限制，水利大数据的应用发展与实施国家大数据战略要求和水利事业发展新需求相比还存在差距。主要体现在以下几个方面：

1）数据共享困难。在水利行业内部，存在数据共享不充分，信息孤岛依然存在的现象，数据共享制度体系和管理机制尚需建立[6-7]。跨部门、跨行业的数据共享更加不畅，有价值的公共信息资源开放程度低[8]。开展水利大数据应用时，迫切需要环保、农业、国土、林业、民政、交通、气象、城建等行业部门数据，有针对性地指导防汛抗旱、水资源管理、水土保持、农村水利等业务工作，而这些数据获取困难，已成为摆在水利部门面前的一道难题。

2）数据的应用水平低。数据资源普遍存在质量不高，标准规范缺乏，管理能力弱，数据价值难以被有效挖掘利用。同时基于数据的决策支持能力还不强，水利业务与信息技术融合程度不深，业务协同不够，业务与数据联合良性互动机制还未完全形成[9]。

3）水利大数据挖掘分析技术缺乏。由于水利大数据既有水利行业产生的数据，又有从其他行业获取的数据，也有互联网上的数据，还有反映自然现象的遥感影像数据。这些数据来源广泛，业务主体复杂，需求千变万化。针对这些异质、异构、海量、分布式大数据挖掘分析技术缺乏，开展水利大数据技术研究迫在眉睫。

4）数据安全保障能力不足。一方面数据所有权、隐私权等相关法律法规还不健全，另一方面针对大数据的技术安全防范和管理能力还不够，尚未建立起兼顾安全与发展的数据开放、管理和信息安全保障体系[10]，制约了大数据发展。

5）人才队伍建设亟须加强。综合掌握数学、统计学、计算机等相关学科及水利应用领域知识的复合型科学人才缺乏，不能满足发展需要，尤其是缺乏既熟悉水利业务需求，又掌握大数据技术与管理的综合型人才。

为此，应紧紧围绕“十三五”水利改革发展，更新发展理念，加快数据整合共享和有序开放，推进水利业务与信息技术深度融合，强化大数据的安全保障，深化大数据在水利工作中的创新应用，促进水治理体系和治理能力现代化。

2 水利大数据发展和应用基础

水利大数据建设与应用对推进水治理体系和治理能力现代化将发挥积极的促进作用。为进一步夯实水利大数据发展和应用基础，必须立足水利工作与水利现代化发展，加强大数据顶层设计和统筹协调，形成完善的水利数据资源体系，推动水利大数据高效采集和有效管理，积极推进水利数据互联互通、部门共享，促进大数据开放与应用。

2.1 形成水利数据资源体系

水利数据资源是水利大数据发展基础。要形成标准统一、持续更新的水利数据资源体系，须从以下 4 个方面着手：

1）不断提升数据资源获取能力。在加强水利数据资源规划的基础上，明确数据资源采集责任主体，避免重复采集，逐步实现“一次采集，多次应用”。同时利用物联网、移动互联网等新技术，拓宽数据获取渠道，创新数据采集方式，规范数据传输，确保数据及时上报和信息安全。

2）做好各类水利数据资源的整合集成。基于水利对象模型，实现对各类基础、业务、管理、遥感影像和统计等数据及成果资料的有效集成，并汇聚整合形成布局合理、规模适度、保障有力、绿色集约的水利数据中心，实现对各类水利数据的统一管理和应用[11]。

3）建立水利数据资源目录。按照“一数一源”原则，对已有各类水利数据进行系统、全面梳理，摸清家底，逐步建立横向覆盖各业务领域、纵向包括“国家—流域—省”的水利数据资源目录[12]。

4）形成完善的数据更新机制。按照业务职能和分级管理事权，明确数据更新责任主体，建立横向跨业务纵向跨层级在线联动数据更新机制，实现数据同步更新。

2.2 实现水利内部信息联通

打破“信息孤岛”，实现水利系统内部数据互联互通的关键在于构建数据共享平台和建立数据共享交换机制。

流域机构和省级水行政主管部门应加强信息资源整合与共享，建设水信息基础平台（水信息基础平台是指各级水行政主管部门利用计算机基础设施以及数据资源、应用支撑服务软件等构成的统一支持各项业务应用的支撑环境），并与水利部水信息基础平台进行衔接，为实现数据资源传输交换、共享开放、分析挖掘和应用提供统一的支撑服务。同时，各级水利部门构建横向内部数据共享和应用机制，明确信息共享的范围边界和使用方式，借助水信息基础平台，实现各类基础数据、专题数据及数据产品在部门内部共享使用。

对于纵向各级水利部门之间的数据交换，在建立健全数据交换相关制度的基础上，落实数据交换相关主体权利、责任和义务，依托水利信息网和数据交换平台，实现各级水利部门之间数据交换。

2.3 推进部门之间数据共享

推进水利与其他政府部门的数据共享利用和服务，是发展水利大数据的重要内容。一方面要在水利数据资源目录基础上，按照《政务信息资源目录编制指南》要求，编制水利信息资源目录，理清共享数据的内容、范围和共享使用方式，确保共享数据质量、时效和安全。另一方面，各级水利部门要利用水信息基础平台，依托水利信息网，以及国家电子政务内网和外网，与国家共享平台对接，按照水利信息资源目录并依据其他政府部门的信息资源目录，有序开展信息共享服务。

2.4 促进大数据开放与应用

稳步推进水利数据向社会开放，促进可开放数据的社会化应用。建立水利数据开放机制和标准，编制水利数据开放清单，以明晰数据开放相关主体的权利、责任和义务，规范数据开放管理、社会使用、安全和监督检查等行为。依托水信息基础平台，构建水利数据开放服务，并与国家政府数据统一开放平台对接，各级水利部门依据数据开放清单，开展水利数据开放服务。在水利数据向社会开放的同时，及时收集报纸、杂志、电视、广播等传统媒体，以及网站、视频、微信、论坛、博客等新媒体涉及水利领域的民生需求、公众意见、舆论热点等信息，丰富水利大数据。

同时，要规范和引导市场主体、行业组织等社会力量广泛参与水利大数据开发利用，加强水利专题数据产品制作与增值服务，逐步提升水利大数据开发服务水平。

3 水利大数据发展和应用重点

应用是大数据的灵魂。水利大数据建设应紧密围绕新时期水利中心工作，通过大数据创新应用为协调解决水资源、水环境、水生态和水灾害问题，提升水安全保障能力提供有效的大数据支撑服务。

3.1 实施水资源精细管理与评估

以三条红线管理为重点，利用水文水资源、社会与经济、基础地理、网络舆情等数据，研制水资源开发、利用、保护等预警预报大数据模型，初步开展智能、综合、高效的水资源大数据信息服务。基于跨业务、跨行业、跨层级的数据综合，实现水资源精细管理、红线复核、风险预警和效益评估等大数据应用。

3.2 增强水环境监测监管能力

以长江流域为试点，开展流域水环境信息服务。通过天地一体化采集和集成多源社会监督数据，提升水环境监测能力。利用大数据技术，加强对水环境数据的关联分析，实现对流域重要水功能区、规模以上入河排污口、重要饮用水水源地等监测信息评估，增强水环境趋势分析和预警能力，支撑水环境精细化分析和监管。

3.3 推进水生态管理信息服务

以黄河、太湖流域为试点，围绕提升水生态风险防范能力，开展流域生态大数据应用。围绕贯彻落实国务院批复的《全国水土保持规划》，整合现有土壤侵蚀、监督管理和综合治理等各类业务数据，建立统一的信息采集、管理与服务体系。以黄河流域为试点，为生产建设项目“天地一体化”监管、综合治理工程“精细化”管理、土壤侵蚀快速监测评价等工作提供全面信息服务支撑，实施水土保持目标责任考核、提升水土保持监管能力。围绕贯彻落实国务院批复的《全国重要江河水功能区划》，为实施太湖流域水环境综合治理、河岸带生态修复和重要湖泊水华治理提供全面信息服务支撑。

3.4 加强水旱灾害监测预测预警

利用天地一体化动态监测数据，结合社会与经济、基础地理、网络舆情等数据，重点开展集雨水情趋势预测、山洪灾害预警、旱情监测评估、险情监测预警和灾情评估等功能于一体的水旱灾害预测预警新服务。根据城市防洪排涝特点，重点考虑城市地表微地形及主要设施、地下管网、监控视频、网络舆情等数据，开展城市防洪排涝预测预警示范应用。

3.5 支撑河长制任务落实

紧密围绕河长制实际需要，整合现有各种基础、动态监测和监督数据，汇聚其他行业和社会监督数据，建立河长制信息报送和管理、专业的数据分析、统一的数据发布、有效的信息服务，形成河长制信息的统一管理与服务，为全面推行河长制提供有效的信息技术支撑。

3.6 开展智慧流域试点示范应用

以太湖流域为试点，利用新一代现代信息技术，构建政府、企业、社会参与的水利协同治理新模式，全面提升流域感知水平，切实提高信息传输能力，全面改善数据管理水平，整体优化分析决策模型，提升流域综合管理调度控制能力，开展水利大数据服务分析与应用服务。

4 水利大数据实施保障

水利大数据发展和应用是一项创新性工程，为了确保水利大数据可持续发展，需要从完善组织实施机制等 5 个方面统筹规划、全面布局。

4.1 完善组织实施机制

水利大数据发展工作由水利部网络安全与信息化领导小组统一领导。各级水行政主管部门按照水利大数据发展的总体要求，建立水利大数据统筹与实施机制，形成责任明确、分工有序、共同推进的工作格局。

各级水行政主管部门网络安全与信息化领导小组办公室负责水利大数据发展的统筹协调和组织实施，会同有关部门编制水利数据共享目录和开放清单；相关技术单位负责有关数据共享和开放的技术支撑保障工作。政策制度、标准规范和部分平台建设等工作采取统一建设模式，由水利部统筹规划、主导建设。

4.2 健全数据管理制度

各级水行政主管部门的业务管理部门会同相关技术单位，建立并完善水利数据分级分类管理办法，建立健全水利数据管理制度，明确数据生产和管理的责任、义务及数据使用权限，明晰数据管理和使用的考核评价方式，合理界定数据的使用方式与范围，规范数据采集、传输、存储、共享、开放和应用，保障数据一致性、准确性和权威性。

4.3 提升科技支撑能力

在统筹考虑现有布局和利用现有科技资源基础上，推进水利部大数据工程技术研究中心成立和建设。建立多层次、多类型的水利大数据人才培养体系，创新人才培养机制，积极引进大数据高层次人才。鼓励高等院校、科研机构、高新企业联合攻关。充分利用社会资源，重点加强水利大数据获取、存贮、 搜索、分享、分析、挖掘、可视化以及数据安全与隐私保护等领域关键技术的研发与应用，形成安全可靠的大数据技术体系。

4.4 创新投入和发展机制

按照水利大数据发展需求，在充分利用已有项目资金基础上，积极拓宽资金来源渠道，强化资金保障。各级水行政主管部门要加大对大数据发展的经费保障力度，把大数据发展工作所需经费纳入年度预算，积极支持水利大数据的关键技术研发、重大应用示范工程和数据共享开放平台建设等。探索可持续发展机制，支持政府部门和企业合作，鼓励市场主体和社会公众开展水利大数据增值性、公益性开发和创新应用，规范引导社会资本进入水利大数据领域。

4.5 加强大数据安全管理

建立健全大数据安全保障体系，落实网络安全相关法律法规、管理制度、标准规范要求[13]，完善大数据安全的相关配套制度和标准规范。做好顶层设计，加强对水利大数据的安全技术防护和安全管理，明确数据管理和维护责任单位，落实数据安全保护措施，采用安全可靠产品和服务，完善大数据管控、属性管理、身份识别、行为追踪等管理措施，健全防篡改、防泄露、防攻击安全防护体系，加强大数据全生命周期安全管理。提升安全监测、预警和应急处置能力。切实加强对涉及国家利益、公共安全、商业秘密、个人隐私等信息的保护。妥善处理共享开放与保障安全的关系。促进数据共享开放同时，确保数据安全、风险可控。

5 结语

大数据在水利领域发展和应用具有很大潜力和价值。本文在理解大数据内涵的基础上，根据新时期的水利中心工作，提出了水利大数据发展和应用的基础工作及重点任务等。由于大数据在水利领域还处在起步阶段，不管在研究广度还是在研究深度上，都还有巨大的发展空间，为此，各水利部门要结合当前实际情况，提高对水利大数据认识，推进水利业务与信息技术深度融合，深化大数据在水利工作中的创新应用，促进水治理体系和治理能力现代化。

[1] 国务院. 国务院关于印发促进大数据发展行动纲要的通知[EB/OL]. (2015-08-31)[2017-06-20]. http://www.gov.cn/ zhengce/content/2015-09/05/content_10137.htm.

[2] 陈雷. 贯彻网络强国战略思想 开创水利网信新局面[J]. 水利信息化，2016 (4): 1-4.

[3] 中华人民共和国水利部. 关于推进水利大数据发展的指导意见[A]. 北京：水利部网络安全与信息化领导小组办公室，2017.

[4] 程春明，李蔚，宋旭. 生态环境大数据建设的思考[J]. 中国环境管理，2015 (6): 9-13.

[5] 张晁军，陈会忠，李卫东，等. 大数据时代对地震监测预报问题的思考[J]. 地球物理学进展，2015 (4): 1561-1568.

[6] 蔡阳. 关于水利信息化资源整合共享的思考[J]. 水利信息化，2014 (6): 1-6.

[7] 蔡阳. 水利信息化“十三五”发展应着力解决的几个问题[J]. 水利信息化，2016 (1): 1-5.

[8] 张峰. 发展大数据还有三道坎要迈[R]. 北京：2015 中国国际大数据大会，2015.

[9] 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 (1): 14-19.

[10] 詹全忠. 水利网络与信息安全资源整合共享探讨[J]. 水利信息化，2014 (6): 22-26.

[11] 程益联，付静. 水利数据整合共享研究[J]. 水利信息化，2014 (6): 13-17.

[12] 中华人民共和国水利部. 水利信息化资源整合共享顶层设计[R]. 北京：水利部信息化工作领导小组办公室，2015: 3-5.

[13] 中华人民共和国第十二届全国人民代表大会常务委员会. 中华人民共和国网络安全法[A]. 北京：人民出版社，2016: 1-36.

Advancing modernization of water conservation management with big data

CAI Yang
(Water Resources Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China)

Recently, the Ministry of Water Resources officially issued Guidelines on Promoting Big Data Development in Water Conservation, which marks a new stage in the advancement of water conservation big data. Based on the review of the essence of big data, this paper analyzes the significance of the development of water conservation big data and the underlying challenges, introduces the basis of current development and applications of water conservation big data, and proposes the main priorities, elaborates the implementation safeguard of water conservation big data.

water conservation; big data; data sharing; data opening

TP31；TV213

A

1674-9405(2017)04-0006-05

10.19364/j.1674-9405.2017.04.002

2017-07-11

蔡阳（1963-），男，江苏泰兴人，教授级高工，主要研究方向：水利信息化。