時間：2020-10-12來源：
智慧，是一種大腦思維活動，是對周圍運動變化事物的正確感知、理解、思考和分析的能力。水利，是指人類為了生存和發展需要，采取各種措施，對自然界的水資源進行控制和調配，以防治水旱災害，開發利用和保護水資源。
智慧與水利結合會是什么狀態？有觀點說，智慧水利就是利用先進的信息技術，實現水利設施的智慧化管理和運行，提升水資源利用效率和水旱災害的防御能力，促進人水和諧，實現水利可持續發展。
隨著全球變暖和經濟社會快速發展，我國水資源供需矛盾日益突出，極端水文事件頻繁發生，嚴重威脅我國水安全、糧食安全及生態環境安全，水環境污染問題也已經嚴重制約著國民經濟和社會發展，影響人們生活環境。當前，傳統水利已難以充分滿足新時代經濟社會發展所需的專業化、精細化、智能化的管理要求。發展智慧水利，正成為水利現代化，快速提升水資源效能的強力抓手和必然選擇。
水利智慧化的意義無需多言，深化智慧水利研究，加快智慧水利建設已是未來的大方向。那么，智慧水利離我們有多遠？目前發展進程如何？在“水利工程補短板，水利行業強監管”的改革發展總基調下，智慧水利該如何發展？近日，《中國測繪》雜志記者走訪了中國水利企業協會智慧水利分會會長李紀人。聽這位水利行業的老兵談智慧水利，談水利信息化，談新技術應用，受益匪淺。
李紀人在2019年舉行的智慧灌溉與高效節水高峰論壇上發表演講
記者：作為智慧水利分會會長，您對智慧水利有哪些獨到的見解？
李紀人：實事求是地講，大家都在說智慧水利，但實際上，與其他行業相比，水利信息化相對來說還比較落后，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；二是數據共享不夠。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，像洪水監測預報、水庫調度、供水、灌溉等，這些數據沒有信息化的支撐，難以形成合力。其實，水利領域有些單個信息化系統做得都還不錯，但就是沒有把它們整合到一起。
我認為，到了現在智慧水利發展階段，更應該講究融合共享。水利大數據的構成，不光是水利本身的數據，還包括氣象、測繪地理信息、農業、經濟社會等方方面面的綜合數據，這些數據又是相互聯系，互為支撐的。關鍵的是，數據不能共享，積聚再多數據也只是數據量大，難以發揮大數據作用。
我了解到，許多從事水資源研究的科研人員想找水利數據都很困難。有一些科技人員搞所謂的研發，只是在別人研究的基礎上，變換下曲線線型，換個新的說法，偷換概念，就說自己是創新；更有科研機構，整天忙著寫項目報告、結題報告，無心鉆研業務，這些都制約著水利科技的進步。
水利部領導非常重視水利行業發展，了解行業困境，提出了“水利工程補短板，水利行業強監管”的改革發展總基調。補短板中第一個就是補信息化短板。去年，水利部出臺了《水利部實施水利網信水平提升三年行動方案（2019-2021年）》，同樣強調加快補齊信息化短板，提升自身能力建設，解決水務監管等問題，支撐水利強監管。今年3月，水利部印發了實施《水利信息資源共享管理辦法（試行）》，重點推進水利數據目錄服務體系建設，完善水利信息資源協同共享與更新機制，先期實現水庫、水閘、堤防、水電站、農村供水工程等重要基礎信息動態更新，強化行業監管有關水利信息資源支撐，這些舉措為水利信息資源共享提供了準則和依據。最近，水利整體規劃也出來了，首先強調的是監測。水利行業比較特殊，覆蓋面非常廣，要監測的東西比其他行業多得多。
記者：水利行業的特殊性在哪里？每年要監測的數據量有多少？
李紀人：數據顯示，截至2018年底，全國共有水庫9.88萬座，規模以上水閘10萬多座、泵站9.5萬處，國家蓄滯洪區98處，建成5級及以上堤防31.2萬千米。這些水利基礎設施為調控洪水、抵御災害提供了堅強屏障，而數據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、發電要用掉多少水、用于農田灌溉又需要多少水……僅一座水庫就包括了如此多的監測數據，這還沒有考慮洪水來時的水庫調度、枯水期水資源的管控、河湖及其岸線的監控保護、水資源和水生態等數據。水利工程安全管理，關系著民生，關系著社會和經濟安全發展，哪一個要素都不能忽視，且一環扣一環，缺一不可。
就農田水利來講，灌區管理的主要是水，現在開展的水肥一體化，農作物所需的氮磷鉀都是通過灌水捎帶灌進去的，那么這些肥料配比各是多少，農作物在當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，才能保證糧食安全。
今年7月的一次國務院常務會議，部署了進一步做好防汛救災工作、推進重大水利工程建設的工作要求，2020年至2022年將推進150項重大水利工程建設，主要包括防洪減災、水資源優化配置、灌溉節水和供水、水生態保護修復、智慧水利等五大類，總投資1.29萬億元。國家在“水利工程補短板”上的投入不斷加大，新中國成立70多年來，國家已經投入了大量資金開展大規模水利建設，集水庫、堤防、水閘、行洪區、蓄滯洪區、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濟中的重要性和特殊性。
事實上，1998年發生大洪水以后，水利行業做了很多工作，長江的堤防標準有了很大的提高。今年進入主汛期后，大江大河洪水并發，洪水量級大、持續時間長，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，長江干流寸灘站發生1905年以來最大洪水，下游洞庭湖、鄱陽湖長時間維持超警戒水位。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”，得益于持續的監測預報預警，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，目前水情和工情數據采集的自動化、數據傳遞和處理的自動化都做得比較好，為洪水預報和調度提供了堅實的基礎。
記者：也就是說，咱們水利行業在信息采集上的智能化做得比較好，對嗎？
李紀人：我認為，智能這個東西，如果不加“腦袋”進去，很難講智能，也很難講智慧。目前水利行業在信息化方面有明顯的進步，但如果你說這些就是智能化，我是絕不茍同的，因為還遠遠沒有達到智能的水平。
智能主要還在第二步，就是你采集來了數據以后，怎么進行分析推理，怎么進行預測，怎么進行決策，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，很多數據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，要有預測的功能，而預測預報智能化是要在掌握自然和人類活動規律以后才能做到。我雖然是智慧水利分會的會長，但是我跟任何人、包括你來找我（采訪）叫我一聲會長，我也會說，現在水利還遠遠沒有達到智慧的水平。目前一些企業開發的智能設備還都是很簡單的，如影像和圖像識別、聲音識別、文字識別，有些技術屬于自動化的范疇，處于智慧的初級階段。
我是搞水利出身，也研究遙感在水利上的應用，遙感這些新興技術在水利上用得也都不錯。關鍵是拿到這些數據后，有沒有實現智能的分析和處理，能不能夠從里面提取平常得不到的信息，幾個信息加起來能不能產生新的信息，只有發展到這個地步，才談得上智慧水利。因為現在的決策不像以前是單一目標，目前都是多目標決策。
多目標決策是對多個相互矛盾的目標進行科學、合理的選優，然后作出決策的理論和方法。多目標決策與只為達到一個目標而從許多可行方案中選出最佳方案的一般決策有所不同，比如水庫調度就會用到多目標管理決策，這里也有待解的問題，暫且不談。
記者：請您談談測繪在水利信息化中的應用。
李紀人：測繪是我國國民經濟和國防建設的尖兵。測繪在水利中是一個很重要的基礎工作。我學習過測量課，懂得一些測繪知識，可以這么講，水利和測繪是分不開的，所以中國水利水電科學研究院與中國測繪科學研究院聯系緊密。水利和測繪一樣，都是從事最基礎的工作，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繪測量地形數據。
更確切地說，以前水利行業依靠測繪領域更多一些。現在測繪地理信息成果都有了，全國基本比例尺地形圖也都測過了，水利直接把這些成果拿過來用，所有的與空間信息有關的水利業務系統，比如防汛抗旱指揮系統、水利部牽頭管理的河湖長制信息管理系統等，無一例外都是基于GIS（地理信息系統）開發的。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，都可以通過電腦上的信息管理平臺可見，河湖長將現場看到的信息拍照取證，再傳回管理平臺，問題的處理、督辦也都是通過這個平臺實現的，真正實現了“一張圖”上的一體化管理。
由此可見，水利信息化建設取得了一定成效，為各項水利工作提供了重要支撐，但是還遠遠不夠，與智慧化相差就更遠了。記者：您認為中國目前水利智能化設備產品有哪些技術突破？李紀人：目前還沒有看到哪家企業的產品技術更出色，基本都差不多。現在，有的地方在用無人船檢測水質有些亮點。無人船在河湖里，一邊跑，一邊測，可以及時發現水體污染，及時處理，有針對性地選擇投放哪種藥物和多大的量。
在測流速方面，現在已經用上了超聲波、雷達，雖然新技術改變了原來耗時耗力又危險的傳統流速測量手段，但是如果不進行比對校正的話，其精度還不如傳統方法。
再來看降雨監測。現在監測手段很多，除了自動測報的雨量計外，微波衛星、多普勒雷達、GPS，還有我國自主的北斗衛星，都可以加入雨量監測的行列。
記者：您作為中國水利水電科學研究院副總工程師最近在做什么？作為智慧水利分會的會長又在忙些什么？
李紀人：我喜歡搞實際工程項目和應用研究，一直在從事洪水預報調度的實際工作，另外也一直在水利遙感技術應用領域尋求突破創新，比如剛才說到的降水監測、地下水監測等。
數據采集和信息提取是信息化的前提，而遙感技術又是數據采集和信息提取的主要手段之一。為此，遙感技術在水利行業強監管方面有著很好的應用。近年來，水利遙感應用走上了發展快速路，在水旱災害監測、水土流失調查、生產建設項目監管等方面開始了業務化應用，在水資源管理、水環境監測等方面也取得了明顯成效，比如洪澇災害遙感監測、旱情遙感監測、水資源遙感監測、水生態遙感調查、水環境遙感監測、水土保持遙感監測與評價、水政執法遙感等。
近期開展的地下水監測方面，遙感技術在地下水中的應用研究已有半個世紀的歷史，但很長時間以來一直應用在通過地質、地貌、植被找尋地下水。最新研究結果表明,土壤含水量和地下水儲量變化是引起陸地水儲量變化的主要原因,而地表水、雨雪的變化對陸地水儲量的變化影響較小。結合重力衛星（GLDAS）數據，就可以估算出地下水儲量的變化。我國在長江、黃河、海河、黑河等流域的應用研究表明，利用重力衛星數據對地下水儲量的變化、地下水年開采量進行估算是可行的，新的重力衛星可在更小的空間范圍內實現對地下水儲量變化的監測。
再比如水深監測，研究結果表明，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，而且水體含沙量不是很高時，遙感對水深的定量反演誤差能控制在1米以內。
你問我近期智慧水利分會在做哪些方面的工作？智慧水利分會去年才成立，主要是利用這個平臺組織推進領域內企事業單位間的交流、合作、信息共享，宣傳和推薦先進技術和產品，協助專利技術轉化，共同推進智慧水利的發展。每年都要辦多個主題的高峰論壇和培訓班，企事業單位參與度很高，每次都在500人以上。目前，還有許多工作需要進一步規范落實，比如技術培訓、標準制定、軟件測評、信用評價、優秀企業和企業家評選、成果評價等。
