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隨著全球變暖和經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，我國水資源供需矛盾日益突出，極端水文事件頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅我國水安全、糧食安全及生態(tài)環(huán)境安全，水環(huán)境污染問題也已經(jīng)嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，影響人們生活環(huán)境。當(dāng)前，傳統(tǒng)水利已難以充分滿足新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需的專業(yè)化、精細(xì)化、智能化的管理要求。發(fā)展智慧水利，正成為水利現(xiàn)代化，快速提升水資源效能的強(qiáng)力抓手和必然選擇。

水利智慧化的意義無需多言，深化智慧水利研究，加快智慧水利建設(shè)已是未來的大方向。那么，智慧水利離我們有多遠(yuǎn)？目前發(fā)展進(jìn)程如何？在“水利工程補(bǔ)短板，水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的改革發(fā)展總基調(diào)下，智慧水利該如何發(fā)展？近日，《中國測(cè)繪》雜志記者走訪了中國水利企業(yè)協(xié)會(huì)智慧水利分會(huì)會(huì)長李紀(jì)人。聽這位水利行業(yè)的老兵談智慧水利，談水利信息化，談新技術(shù)應(yīng)用，受益匪淺。

李紀(jì)人在2019年舉行的智慧灌溉與高效節(jié)水高峰論壇上發(fā)表演講

李紀(jì)人：實(shí)事求是地講，大家都在說智慧水利，但實(shí)際上，與其他行業(yè)相比，水利信息化相對(duì)來說還比較落后，智慧水利更有很長的路要走。目前，水利信息化主要存在兩方面問題：一是信息采集不夠；二是數(shù)據(jù)共享不夠。水利涉及面太多了，比如“硬”的方面，一般都是大的工程，如水庫、大壩、電站；“軟”的方面，像洪水監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、供水、灌溉等，這些數(shù)據(jù)沒有信息化的支撐，難以形成合力。其實(shí)，水利領(lǐng)域有些單個(gè)信息化系統(tǒng)做得都還不錯(cuò)，但就是沒有把它們整合到一起。

我認(rèn)為，到了現(xiàn)在智慧水利發(fā)展階段，更應(yīng)該講究融合共享。水利大數(shù)據(jù)的構(gòu)成，不光是水利本身的數(shù)據(jù)，還包括氣象、測(cè)繪地理信息、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等方方面面的綜合數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)又是相互聯(lián)系，互為支撐的。關(guān)鍵的是，數(shù)據(jù)不能共享，積聚再多數(shù)據(jù)也只是數(shù)據(jù)量大，難以發(fā)揮大數(shù)據(jù)作用。

我了解到，許多從事水資源研究的科研人員想找水利數(shù)據(jù)都很困難。有一些科技人員搞所謂的研發(fā)，只是在別人研究的基礎(chǔ)上，變換下曲線線型，換個(gè)新的說法，偷換概念，就說自己是創(chuàng)新；更有科研機(jī)構(gòu)，整天忙著寫項(xiàng)目報(bào)告、結(jié)題報(bào)告，無心鉆研業(yè)務(wù)，這些都制約著水利科技的進(jìn)步。

水利部領(lǐng)導(dǎo)非常重視水利行業(yè)發(fā)展，了解行業(yè)困境，提出了“水利工程補(bǔ)短板，水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的改革發(fā)展總基調(diào)。補(bǔ)短板中第一個(gè)就是補(bǔ)信息化短板。去年，水利部出臺(tái)了《水利部實(shí)施水利網(wǎng)信水平提升三年行動(dòng)方案（2019-2021年）》，同樣強(qiáng)調(diào)加快補(bǔ)齊信息化短板，提升自身能力建設(shè)，解決水務(wù)監(jiān)管等問題，支撐水利強(qiáng)監(jiān)管。今年3月，水利部印發(fā)了實(shí)施《水利信息資源共享管理辦法（試行）》，重點(diǎn)推進(jìn)水利數(shù)據(jù)目錄服務(wù)體系建設(shè)，完善水利信息資源協(xié)同共享與更新機(jī)制，先期實(shí)現(xiàn)水庫、水閘、堤防、水電站、農(nóng)村供水工程等重要基礎(chǔ)信息動(dòng)態(tài)更新，強(qiáng)化行業(yè)監(jiān)管有關(guān)水利信息資源支撐，這些舉措為水利信息資源共享提供了準(zhǔn)則和依據(jù)。最近，水利整體規(guī)劃也出來了，首先強(qiáng)調(diào)的是監(jiān)測(cè)。水利行業(yè)比較特殊，覆蓋面非常廣，要監(jiān)測(cè)的東西比其他行業(yè)多得多。

李紀(jì)人：數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全國共有水庫9.88萬座，規(guī)模以上水閘10萬多座、泵站9.5萬處，國家蓄滯洪區(qū)98處，建成5級(jí)及以上堤防31.2萬千米。這些水利基礎(chǔ)設(shè)施為調(diào)控洪水、抵御災(zāi)害提供了堅(jiān)強(qiáng)屏障，而數(shù)據(jù)背后是管理手段的信息化和智能化。就水庫而言，全國近10萬座，每座水庫水位有多高、入庫和出庫的流量是多少、用于城市供水需要多少水、發(fā)電要用掉多少水、用于農(nóng)田灌溉又需要多少水……僅一座水庫就包括了如此多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這還沒有考慮洪水來時(shí)的水庫調(diào)度、枯水期水資源的管控、河湖及其岸線的監(jiān)控保護(hù)、水資源和水生態(tài)等數(shù)據(jù)。水利工程安全管理，關(guān)系著民生，關(guān)系著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)安全發(fā)展，哪一個(gè)要素都不能忽視，且一環(huán)扣一環(huán)，缺一不可。

就農(nóng)田水利來講，灌區(qū)管理的主要是水，現(xiàn)在開展的水肥一體化，農(nóng)作物所需的氮磷鉀都是通過灌水捎帶灌進(jìn)去的，那么這些肥料配比各是多少，農(nóng)作物在當(dāng)前的生長期需要多少水，缺的是什么肥，缺多少，土壤含水量是多少……這里面要講求科學(xué)，才能保證糧食安全。

今年7月的一次國務(wù)院常務(wù)會(huì)議，部署了進(jìn)一步做好防汛救災(zāi)工作、推進(jìn)重大水利工程建設(shè)的工作要求，2020年至2022年將推進(jìn)150項(xiàng)重大水利工程建設(shè)，主要包括防洪減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置、灌溉節(jié)水和供水、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、智慧水利等五大類，總投資1.29萬億元。國家在“水利工程補(bǔ)短板”上的投入不斷加大，新中國成立70多年來，國家已經(jīng)投入了大量資金開展大規(guī)模水利建設(shè)，集水庫、堤防、水閘、行洪區(qū)、蓄滯洪區(qū)、分洪河道于一體的防洪抗洪工程體系已基本形成，這些都說明水利在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性和特殊性。

事實(shí)上，1998年發(fā)生大洪水以后，水利行業(yè)做了很多工作，長江的堤防標(biāo)準(zhǔn)有了很大的提高。今年進(jìn)入主汛期后，大江大河洪水并發(fā)，洪水量級(jí)大、持續(xù)時(shí)間長，特別是長江形成流域性大洪水，上游最高水位超過保證8.12米，長江干流寸灘站發(fā)生1905年以來最大洪水，下游洞庭湖、鄱陽湖長時(shí)間維持超警戒水位。在汛情較常年明顯偏重，部分河段流量甚至超過1998年大洪水的情況下，仍然取得了“水大損失小”的階段性成效，這得益于水利部多年來的“未雨綢繆”，得益于持續(xù)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警，從而有效防御了此次特大洪水，為一方百姓撐起了安瀾之基。這也表明，目前水情和工情數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳遞和處理的自動(dòng)化都做得比較好，為洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

李紀(jì)人：我認(rèn)為，智能這個(gè)東西，如果不加“腦袋”進(jìn)去，很難講智能，也很難講智慧。目前水利行業(yè)在信息化方面有明顯的進(jìn)步，但如果你說這些就是智能化，我是絕不茍同的，因?yàn)檫€遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到智能的水平。

智能主要還在第二步，就是你采集來了數(shù)據(jù)以后，怎么進(jìn)行分析推理，怎么進(jìn)行預(yù)測(cè)，怎么進(jìn)行決策，這里面有很多東西可以是智能的，但是目前這方面采用的還都是一些原來的模型，很多數(shù)據(jù)和信息要上升到智慧智能還是有很大距離的。

要做到智能，至少還要有決策的功能，要有預(yù)測(cè)的功能，而預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)智能化是要在掌握自然和人類活動(dòng)規(guī)律以后才能做到。我雖然是智慧水利分會(huì)的會(huì)長，但是我跟任何人、包括你來找我（采訪）叫我一聲會(huì)長，我也會(huì)說，現(xiàn)在水利還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到智慧的水平。目前一些企業(yè)開發(fā)的智能設(shè)備還都是很簡(jiǎn)單的，如影像和圖像識(shí)別、聲音識(shí)別、文字識(shí)別，有些技術(shù)屬于自動(dòng)化的范疇，處于智慧的初級(jí)階段。

我是搞水利出身，也研究遙感在水利上的應(yīng)用，遙感這些新興技術(shù)在水利上用得也都不錯(cuò)。關(guān)鍵是拿到這些數(shù)據(jù)后，有沒有實(shí)現(xiàn)智能的分析和處理，能不能夠從里面提取平常得不到的信息，幾個(gè)信息加起來能不能產(chǎn)生新的信息，只有發(fā)展到這個(gè)地步，才談得上智慧水利。因?yàn)楝F(xiàn)在的決策不像以前是單一目標(biāo)，目前都是多目標(biāo)決策。

多目標(biāo)決策是對(duì)多個(gè)相互矛盾的目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)、合理的選優(yōu)，然后作出決策的理論和方法。多目標(biāo)決策與只為達(dá)到一個(gè)目標(biāo)而從許多可行方案中選出最佳方案的一般決策有所不同，比如水庫調(diào)度就會(huì)用到多目標(biāo)管理決策，這里也有待解的問題，暫且不談。

李紀(jì)人：測(cè)繪是我國國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的尖兵。測(cè)繪在水利中是一個(gè)很重要的基礎(chǔ)工作。我學(xué)習(xí)過測(cè)量課，懂得一些測(cè)繪知識(shí)，可以這么講，水利和測(cè)繪是分不開的，所以中國水利水電科學(xué)研究院與中國測(cè)繪科學(xué)研究院聯(lián)系緊密。水利和測(cè)繪一樣，都是從事最基礎(chǔ)的工作，特別是通過遙感影像，可以解決很多水利問題。基于空間信息，水利一天都離不開測(cè)繪測(cè)量地形數(shù)據(jù)。

更確切地說，以前水利行業(yè)依靠測(cè)繪領(lǐng)域更多一些。現(xiàn)在測(cè)繪地理信息成果都有了，全國基本比例尺地形圖也都測(cè)過了，水利直接把這些成果拿過來用，所有的與空間信息有關(guān)的水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)，比如防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水利部牽頭管理的河湖長制信息管理系統(tǒng)等，無一例外都是基于GIS（地理信息系統(tǒng)）開發(fā)的。河湖長日常巡查到了哪里，以及他走過的路線軌跡、有沒有盡職盡責(zé)，都可以通過電腦上的信息管理平臺(tái)可見，河湖長將現(xiàn)場(chǎng)看到的信息拍照取證，再傳回管理平臺(tái)，問題的處理、督辦也都是通過這個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，真正實(shí)現(xiàn)了“一張圖”上的一體化管理。

由此可見，水利信息化建設(shè)取得了一定成效，為各項(xiàng)水利工作提供了重要支撐，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與智慧化相差就更遠(yuǎn)了。記者：您認(rèn)為中國目前水利智能化設(shè)備產(chǎn)品有哪些技術(shù)突破？李紀(jì)人：目前還沒有看到哪家企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)更出色，基本都差不多。現(xiàn)在，有的地方在用無人船檢測(cè)水質(zhì)有些亮點(diǎn)。無人船在河湖里，一邊跑，一邊測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水體污染，及時(shí)處理，有針對(duì)性地選擇投放哪種藥物和多大的量。

在測(cè)流速方面，現(xiàn)在已經(jīng)用上了超聲波、雷達(dá)，雖然新技術(shù)改變了原來耗時(shí)耗力又危險(xiǎn)的傳統(tǒng)流速測(cè)量手段，但是如果不進(jìn)行比對(duì)校正的話，其精度還不如傳統(tǒng)方法。

再來看降雨監(jiān)測(cè)。現(xiàn)在監(jiān)測(cè)手段很多，除了自動(dòng)測(cè)報(bào)的雨量計(jì)外，微波衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)、GPS，還有我國自主的北斗衛(wèi)星，都可以加入雨量監(jiān)測(cè)的行列。

李紀(jì)人：我喜歡搞實(shí)際工程項(xiàng)目和應(yīng)用研究，一直在從事洪水預(yù)報(bào)調(diào)度的實(shí)際工作，另外也一直在水利遙感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)で笸黄苿?chuàng)新，比如剛才說到的降水監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)等。

數(shù)據(jù)采集和信息提取是信息化的前提，而遙感技術(shù)又是數(shù)據(jù)采集和信息提取的主要手段之一。為此，遙感技術(shù)在水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管方面有著很好的應(yīng)用。近年來，水利遙感應(yīng)用走上了發(fā)展快速路，在水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)、水土流失調(diào)查、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管等方面開始了業(yè)務(wù)化應(yīng)用，在水資源管理、水環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面也取得了明顯成效，比如洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)、旱情遙感監(jiān)測(cè)、水資源遙感監(jiān)測(cè)、水生態(tài)遙感調(diào)查、水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)、水土保持遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、水政執(zhí)法遙感等。

近期開展的地下水監(jiān)測(cè)方面，遙感技術(shù)在地下水中的應(yīng)用研究已有半個(gè)世紀(jì)的歷史，但很長時(shí)間以來一直應(yīng)用在通過地質(zhì)、地貌、植被找尋地下水。最新研究結(jié)果表明,土壤含水量和地下水儲(chǔ)量變化是引起陸地水儲(chǔ)量變化的主要原因,而地表水、雨雪的變化對(duì)陸地水儲(chǔ)量的變化影響較小。結(jié)合重力衛(wèi)星（GLDAS）數(shù)據(jù)，就可以估算出地下水儲(chǔ)量的變化。我國在長江、黃河、海河、黑河等流域的應(yīng)用研究表明，利用重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)地下水儲(chǔ)量的變化、地下水年開采量進(jìn)行估算是可行的，新的重力衛(wèi)星可在更小的空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水儲(chǔ)量變化的監(jiān)測(cè)。

再比如水深監(jiān)測(cè)，研究結(jié)果表明，同一水體哪兒深哪兒淺，遙感可以解決得很好，水深在15米內(nèi)，而且水體含沙量不是很高時(shí)，遙感對(duì)水深的定量反演誤差能控制在1米以內(nèi)。

你問我近期智慧水利分會(huì)在做哪些方面的工作？智慧水利分會(huì)去年才成立，主要是利用這個(gè)平臺(tái)組織推進(jìn)領(lǐng)域內(nèi)企事業(yè)單位間的交流、合作、信息共享，宣傳和推薦先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，協(xié)助專利技術(shù)轉(zhuǎn)化，共同推進(jìn)智慧水利的發(fā)展。每年都要辦多個(gè)主題的高峰論壇和培訓(xùn)班，企事業(yè)單位參與度很高，每次都在500人以上。目前，還有許多工作需要進(jìn)一步規(guī)范落實(shí)，比如技術(shù)培訓(xùn)、標(biāo)準(zhǔn)制定、軟件測(cè)評(píng)、信用評(píng)價(jià)、優(yōu)秀企業(yè)和企業(yè)家評(píng)選、成果評(píng)價(jià)等。