河南省河湖信息化监管平台研究与应用

闫长位 ，李松平 ，张 鑫 ，赵海栋 ，赵雪萍 ，苏晓玉

（1. 河南省河长制办公室，河南 郑州 450003；2. 河南省沙颍河流域管理局，河南 漯河 462003；3. 河南省水利科学研究院，河南 郑州 450003；4. 商丘市水利工程管理处，河南 商丘 476000；5. 新乡市天然文岩渠管理处，河南 新乡 453300；6. 河南省科达水利勘测设计有限公司，河南 郑州 450003）

全面推行河（湖）长制，是解决我国复杂水问题、维护河湖健康生命的有效举措。按照《中共中央办公厅 国务院办公厅印发〈关于全面推行河长制的意见〉的通知》[1]和《中共河南省委办公厅 河南省人民政府办公厅关于印发〈河南省全面推行河长制工作方案〉的通知》[2]要求，要建立河湖管理保护信息发布平台，水利部办公厅也印发了《河长制湖长制管理信息系统建设指导意见》[3]和《河长制湖长制管理信息系统建设技术指南》[4]。随着河湖管理现代化的需求，大数据、云计算、物联网和移动互联网等技术逐步应用于河湖管理，河（湖）长制工作开展以来，全国各地先后启动了河湖管理保护信息系统建设，一些专家学者开展了大量的研究。蔡阳[5]分析水利大数据发展的意义及面临的挑战，提出水利大数据发展和应用重点。丰景春等[6]提出河长制综合管理信息系统平台框架与建设要点，针对当前河长制落实和水利信息化建设中存在的一些问题，对下一阶段如何推进河长制综合信息平台顺利建成、加快河长制信息化建设提出了相应的政策建议。李永峰[7]提出建设“互联网 + 甘肃河长制信息管理平台”的总体思路与框架。倪娜娜[8]以辽宁省河长制为依托，开展河长制管理信息系统服务模式研究与应用。这些研究为我国河湖信息化管理打下了良好的基础。由于河湖管理涉及省、市、县、乡、村等多个层级，水利、环保、住建、自然资源等多个行业，以及每个行业里面多个部门，信息孤岛问题难免存在，需求多样不可避免。为破解信息孤岛、适应需求能力差、重复建设、应用周期长等问题，河南省河长制办公室（以下简称河长办）牢牢把握水利改革发展新形势、新机遇、新要求，聚焦水利信息化补短板，突出河湖监管，初步构建了“天、空、地、人”立体化监测网络，建成了河南省河湖信息化监管平台（以下简称监管平台），有力弥补河长制信息化短板，强化河湖监管水平。

1 监管平台建设的总体思路与目标

监管平台建设是全面建立河长制的重要组成部分，是全面落实河长制管理思想的必要手段，通过建设覆盖省、市、县、乡、村的多级河长制信息管理系统，整合现有的监测监控、巡检巡查、社会公众反馈等各种基础数据，利用覆盖完善的传输网络，构建面向各级河长、相关责任人、社会公众的不同层次和纬度的信息管理系统。

在充分利用河南省政务云平台资源及现有水利、水污染监测、自然资源等相关信息资源的基础上，整合现有各种监测、监控视频、遥感及航拍影像等数据，利用高速网络将整合数据快速传至运行于河南省电子政务云平台的河湖信息化监管系统。监管平台系统运行后，根据河南省河长制业务需求适当补充完善相关前端监测采集设施，通过统分结合的方式构建河南省河湖信息化监管与多级业务应用等系统，支持省、市、县、乡、村五级管理，通过统一接口规范等方式提升各级河长制信息管理系统建设的规范化与标准化，实现跨层级的信息共享，面向各级河长、工作人员、社会公众，提供不同层次、纬度和载体的，查询、上报、考核、管理等业务系统，保障河长制“六项任务”间的应用协同，为全面推行河长制工作提供全程信息支撑。

通过监管平台建设，利用信息技术的实时性和高效便捷性，促进项目进度有效执行，实现各地区河长制信息化，从而全面提升河南省河湖管理保护信息化水平[9-10]。

2 监管平台建设的规模与内容

监管平台建设时充分运用新兴的信息技术，依托机制创新，接入相关已建信息采集系统，整合前端监测感知信息，对河南省河道管理提供智能化的支持，并通过数据交换系统实现与外部门数据的对接，包含用户层、业务应用系统平台、应用支撑平台、基础设施等，具体逻辑构架如图 1 所示。

2.1 标准规范体系建设

监管平台建设在国家、行业等水利信息化相关标准框架研究的基础上，并在相关政策法规和共享管理机制的支撑下，重点开展信息资源、应用支撑平台、业务应用、数据接口与交换等标准的研究，形成统一的标准规范体系。监管平台建设需要协调多方资源，并同多方已建系统进行对接，因此需要建设标准规范体系以确保不同系统间数据传输、对接顺畅，保证系统稳定、高效运行。

图 1 逻辑构架图

2.2 信息资源规划与数据库建设

信息资源作为数据支撑层，是监管平台的信息源头和基础，为避免重复建设，保障数据资源的有效共享，充分利用各相关厅局部门已建的基础信息数据库，通过对现有河湖水域岸线、一河一档、一河一策、水环境治理、水污染防治、水生态修复、水政执法监督、视频监控等信息，进行收集、整合与完善，建设实用、可靠、先进的综合数据库，满足河长制信息管理系统信息服务要求。

根据监管平台建设的需要及河湖实际情况与特点，建设基础、业务、监测、空间及非结构化的数据库，由于数据众多，且须与各厅局单位进行数据交换，本研究采用 Oracle 数据库软件，建立高效的数据更新机制，整合信息资源，保证数据的完整性和一致性。建设内容包括数据资源规划、收集整编录入、维护与管理，以及数据库建设等。

2.3 应用支撑平台建设

建立统一的应用支撑平台，为综合信息服务、一河一策、考核监督等业务应用系统提供可靠稳定的支撑，提供基于统一技术架构的业务开发与运行支撑环境，为上层应用建设提供基础框架和底层通用服务，为数据存取和集成提供运行平台，实现信息共享。

在河南省水利厅 GIS 平台、全省一张基础底图的基础上，定制开发河长制地图服务。河南省水利一张图平台仅提供基础及常规水利专题等底图，河长制等各业务系统自身所需业务专题地图需要自行定制。

统一身份认证接口开发是在河南省政务云平台统一身份认证的基础上进行端口对接与开发的，开发 Web 端、移动 App 端及公众平台端的统一身份认证接口服务，可实现与省政务云平台统一身份认证的无缝对接。

统一用户管理接口开发是在河南省政务云平台统一用户管理的基础上进行端口对接与开发的，开发 Web 端、移动 App 端及公众平台端的统一用户管理接口服务，可实现与省政务云平台统一用户管理的无缝对接。

工作流引擎用于业务管理等相关业务流程的定制和执行，通过工作流引擎可以方便、快捷地为相关业务制定流程。工作流引擎能够帮助用户适应流程多变性的需求，并且在流程发生变化时维持易维护性和低成本性。

消息中间件为河南省河长制信息管理系统提供高效、灵活的消息同步，以及异步传输处理、存储转发、可靠传输等功能，在复杂的网络和应用系统环境下确保消息安全、可靠、高效送达。通过与河南省政务云平台沟通，消息中间件需要由自身专门采购。

在数据交换过程中，将不同形式的数据通过Web Service 和 REST 接口调用方式下发或上传到目标系统，从而实现异构系统跨地域、平台、安全认证方式系统之间的数据交换。从技术和业务 2 个核心角度建立数据交换体系架构，实现 IT 能力的服务化，并为 SOA 架构体系的建立打下良好的基础。

2.4 业务应用系统平台建设

业务应用系统平台建设涵盖 Web 端、河长 App及公众平台端 3 个部分，为河长、巡查及公众用户提供相应服务。监管平台部署于河南省政务云，接入河南省水利厅及相关厅局现有系统，以获取相关数据，实现数据资源共享。Web 端、河长 App 及公众平台端基于后端数据库，实现一数一源，保证信息数据的高效互通。

3 监管平台建设特色

河南省是全国唯一跨长江、黄河、淮河、海河四大流域的省份，境内河流众多，流域面积在30 km2以上的河流有 1 839 条，其中流域面积超过10 000 km2的河流有 11 条[11]，靠人海战术实现监管全覆盖需要投入大量的人力、物力和财力。监管平台建设突出“人防 + 技防”，通过构建卫星遥感、无人机监测、视频监控和河长巡河等“天、空、地、人”立体化监测网络，可进一步强化河湖监管，补齐信息短板，推动各级河长的精细化与现代化管理。

3.1 天上遥感

利用卫星遥感对河南省 30 km2面积以上的1 839 条河流和 51 个湖泊的卫星影像图进行遥感核查，广泛获取信息，找出可疑图斑，建立相应属性信息，掌握可疑问题情况，实现天上监控全覆盖，为河长巡河、各级暗访核查提供基础依据。河长巡河前，通过天上遥感发现河湖“四乱问题”并进行现场情况核实，示例问题位置示意图如图 2 所示，卫星影像图如图 3 所示，现场核实图如图 4 所示。

图 2 问题位置示意图

图 3 卫星影像图

图 4 现场核实图

3.2 空中监测

利用无人机机动灵活的特性，对重要敏感区域进行定期或不定期的遥感作业，及时掌握水系、水体、水利工程，以及工厂企业及其排污口的基础信息，对侵占河道和非法采砂等现象做到零死角实时、准确、高精度的监控，为各级河长的监管提供高效、便捷的服务。

3.3 地面监控

将河南省已建河道、水库、山洪灾害等各类视频监控系统融合接入监管平台，在砂石资源丰富的河道新建成 1 920 个河道监控终端，实行 24 h 地面视频实时监控。通过视频监控图像，利用人工智能进行深度学习，对河湖岸线、采砂车船、河湖水量水位、黑臭水体、垃圾漂浮物等进行判断，自动识别河湖管护中异常情况，并通知有关人员及时进行处置，实现应急智慧的功能，实现重要河段、水域地面监控的全覆盖。

3.4 河长巡河

针对河南省 18 个地市、202 个县区、2 200 多个乡镇及上万个行政村庄，近 5 万名河长（巡河员）手机性能参差不一，人员水平高低不同等情况，开发了操作更加简单、兼容性更好的巡河小程序，助推基层河长巡河，对照巡河制度对还未开展巡河的河长及时提醒，督促其履职尽责，实现河长巡河全程信息化，达到问题早发现，早上报，早处理。

4 监管平台应用效果

监管平台的河长一张图、巡河管理、事件管理、专项上报、考核监督、河长手册、协同管理、业务管理、统计分析等功能模块已全面投入使用，增强了河长制监管的针对性、准确性和时效性，打造了智慧化河（湖）长管理体系。

4.1 实现业务管理全覆盖

专项上报、业务管理、统计分析等模块，分别为水体全覆盖、“六项任务”、3 个清单销号、“清四乱”专项、黄河岸线利用项目专项整治、农村河湖填报等，提供录入统计、查询，报表、台账导出等功能，并能自动生成情况报告模板，可为河南省河湖水资源保护、水域岸线管理、水污染防治、水环境治理、水生态修复及执法监管等多领域，提供全方位、多层次、多渠道的综合服务和技术支撑，优化了管理流程，提升了河湖信息化管理水平。

4.2 实现地域职责全覆盖

采用面向对象的多终端联合应用模式，构建了智能化的监管平台，打造了纵向省、市、县、乡、村近 5 万名河长及河长办人员在线协同，横向多业务部门在线协作的“天、空、地、人”立体化全天候监测监控监管体系。目前，省、市、县、乡、村五级注册河长及河长办人员共 48 508 个，录入河流共 5 681 条，划分省、市、县、乡、村五级责任河段共计 56 024 段。2020 年度累计使用平台巡河231 万余次，日平均巡河 5 300 余次，日平均访问20 万人次，实现了地域职责全覆盖。通过微信公众号累计推送新闻公告、政务信息等 1 100 条。

4.3 实现高效办公全覆盖

基于“互联网 +”的智慧监管平台，建立了河南省河湖信息管理的水利一张图，采用大数据技术，将河南省河流管理监测、业务及其他行业的数据进行统一汇总存储，形成河流管理大数据。通过智能移动终端，为各级河长和河长办人员提供河长信息服务、协同管理、巡查管理、统计展示等 Web 端重要服务功能的移动端访问。河长手册模块中录入一河一策 18 篇、一河一档 18 篇、3 个清单 110 个、文件制度 300 余份，实现了电子化，方便了信息查询，有效提高了工作效率。

5 结语

通过利用现有水利、环保、自然资源等部门的相关信息，整合各种监测、监控视频、遥感及航拍影像等数据，建成了支持省、市、县、乡、村五级应用的监管平台，为部门间的数据和信息交流，决策分析、深度挖掘提供辅助支持。监管平台的建设使用，最大限度地发挥了河长制信息公开、河长履职、各级沟通互动的作用，增强了河（湖）长制监管的针对性、准确性和时效性，实现了河（湖）长制管理工作地域人员、职责、业务管理和信息监控的全覆盖，以河长制的信息化助推河长治，为实现“河畅、水清、岸绿、湖净、景美”的美好目标提供现代化的技术基础。由于河（湖）长制工作涉及水利、环保、自然资源、住建等多个行业，加之河（湖）长制工作的重要性、历史遗留问题的复杂性和河湖保护的长期性，决定了河（湖）长制信息化建设不可能一蹴而就，因此要把河长制信息化建设作为重要任务纳入重要日程，充分利用卫星遥感、视频监控、无人机等技术手段加强河湖管护，建立“天、空、地、人”立体化全天候监测监控体系，以信息化推进河湖管理现代化。