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空间大数据跑上地质云、国土云,国家地下水监测工程“亮”了

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2019-02-22
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摘要 : 近期,从2019年全国地质调查工作会议上传出消息,由自然资源部中国地质调查局组织实施的国家地下水监测工程已于2018年全面完成。

近期,从2019年全国地质调查工作会议上传出消息,由自然资源部中国地质调查局组织实施的国家地下水监测工程已于2018年全面完成。

  该工程总体由自然资源部与水利部共同承建,涉及国家级地下水专业监测站点20466个。据了解,自然资源部方面共建成监测站点10168个,所有站点全部安装了一体化自动监测设备,实现全国监测区地下水监测数据自动采集、实时传输和数据接收,并与水利部门地下水监测数据实时共享。

  上个世纪八十年代初,原地质矿产部组织了第一次全国地下水资源评价工作。进入二十一世纪后,考虑到气候变化、人类工程经济活动及地下水开采量急剧增长等因素的影响,原国土资源部又组织开展了新一轮的全国地下水资源评价工作,并于2003年10月对外公布了调查结果。

  调查显示,当时我国约有一半城市市区的地下水污染比较严重,由污染造成的缺水城市和地区日益增多,而且地下水污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。同时,地下水超采还在全国形成了区域地下水降落漏斗100多个,诱发地面沉降、海水入侵等问题。这其中又以华北平原最为典型,其深层地下水形成了跨越冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗,有近7万平方公里的地下水位低于海平面。此外在全国城市中,还有46城由于不合理开采地下水发生了地面沉降,上海、天津、太原三城的沉降中心累计最大沉降量超过2米。

  鉴于当时十分严峻的地下水利用状况,相关部门开始思考地下水的可持续利用和保护。很快,2004年中国地质环境检测院委托编制了《国家级地下水工程项目建议书》,并报送发改委。

  2008年10月,水利部和国土资源部联合召开《国家地下水监测工程项目建议书》专家评审会议,建议书顺利通过了专家组评审。之后历经发改委数轮审批,国家地下水监测工程的建设工作于2015年年中逐步启动。

  自然资源部中国地质调查局地质环境检测院2015年7月公布的一份文件显示,国家地下水监测工程建设周期三年,建设任务包括:

  国家地下水监测中心1个、流域中心7个、省级(含新疆生产建设兵团)监测中心和信息节点63个、地市分中心280个;新建及改建地下水监测站点20401个(注:实际完成略高于该数据)、相应配套地下水位信息自动采集传输设备20401套;改建地下水均衡试验场2个、地下水与海平面综合监测站1个;建设典型平原区地下水模拟与应用平台2套。

  建设范围包括31个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团,涉及全国七大流域、 16个水文地质单元的重点地下水监测区,监控面积约350万平方公里。

  投资方面,根据《国家发展改革委关于国家地下水监测工程初步设计概算的批复》,核定该工程总投资222218万元,其中国土资源部门111956万元。

  据泰伯网了解,除已经完成的2万多个监测站点外,目前该项目还在北京八大处公园外建立了国家地下水监测中心。

  自然资源部中国地质调查局国家地下水监测工程首席专家李文鹏介绍,2万多个监测孔,全部通过自动监测,把水位、水温等数据通过网络信号、移动信号传送到该监测中心。另外,该中心还有化学分析实验室,能够对地下水完成100多项指标的分析。

  利用物联网、大数据等技术,这一系统每年产生近9000万条地下水水位、水温、水质数据。利用这些数据,就可以实现对我国地下水资源的及时监测。

  针对比较偏远的监测站点,国家地下水监测工程还应用了北斗通信技术,解决了无信号网络覆盖或信号较弱地区的监测数据传输问题。目前使用这一技术的地下水监测站点主要分布于我国新疆、内蒙古、青海、西藏等省份边远地区。

  据李文鹏介绍,监测站点有两种传输模式,“一是基于移动通信的物联网技术,技术成熟,用电量小,费用便宜,经济可靠,但不适用于通信信号差及无信号地区;二是基于北斗卫星通信的方法,设备费用较高且需要防雷、防盗,但技术成熟,能在无通信信号地区实现数据传输,全覆盖而且保密性强,是未来对地观测理想的信号传输模式”。

  过去我国地下水的监测站点比较少,很难准确、及时的了解地下水资源的开发、保护状况。国家地下水监测工程建成后,这种局面有望得到逐步解决。

  李文鹏表示,过去我们对地下水的水质了解很有限,哪里的水好、哪里的水差,属于城市污染还是农业的面源污染,都不太清楚。包括地下水资源多了还是少了,也不是很了解。而该工程对地下水的监测,则是判断水资源开发方案正确与否的一个重要途径。

  该工程由两大部门共同承担,数据收集、传输也分布于两个数据平台之上,所以数据的共享对于检测工作至关重要。据了解,针对整个监测信息的互通,两个部门制定了信息共享办法,水位、水温以及水样的化学分析等数据是实时共享的,对于水质和一些研究成果原则上是一年度一交换。

  另外,地下水监测数据不仅会在水利部与自然资源部之间进行共享,未来还将有可能在自然资源系统之内的几大数据平台进行共享,同时也将向公众开放。

  “数据已经在地质云上转载了。地下水监测的数据,以后不仅要在地质云、国土云,甚至还要在国家地理信息公共服务平台上共享。”

  谈及系统内的这几大数据平台,李文鹏认为,平台之间不一定要合一,重要的是互相之间保持开放,“我的会员能够访问你,你的会员能够访问我,这样就可以了”。他认为,测绘和地质调查都是生产数据,数据生产的平台可以是多样化的、分布式的,但数据应用与发布平台应该更统一。

  <访谈>

  泰伯网:目前国家地下水监测工程已经完成,它的建设、建成和运行情况是怎样的?

  李文鹏(国家地下水监测工程首席专家):

  这个项目是国家发改委批的,自然资源部和水利部共同立项开展的,总共投资22亿多,一家大概11个亿左右。

  全国总共建设了20466个监测站点(监测井),其中自然资源部负责10168个,剩下的由水利部负责建设。监测站点基本分布在平原、盆地和人类活动区,监控面积大概350万平方公里,两家分布的面积差不多。但两家在设计上遵照不重复的原则,避免了监控区域和建设上产生交叉。

  2018年底工程的建设任务就全部完成了,这是最主要的一个任务。另外还有一个任务,两部门要建立一个国家地下水监测中心。

  监测中心位于北京八大处公园南门外的点石公园办公区,目前也已经建成。中心办公面积8千多平方米,我们用了其中的5千多平方米,其他的由水利部使用。

  我刚才说的2万多个监测孔,全部通过自动监测,把水位、水温等数据通过网络信号、移动信号传送到监测中心。所以,监测中心具有接收、分析、数据汇总的功能,这是其一。第二,我们还有化学分析实验室,能够对地下水完成100多项指标的分析,主要指标包括无机的35项、有机的65项,该分析完全可以达到国家对地下水评价的要求。

  为了做好监测工作,除了国家监测中心外,每个省还有一个分中心,国家中心与各省分中心都有十兆的裸光纤连接。当然,情况并不是他们建一个中心、我们建一个中心这么简单,事实上两者是联动的,分中心完全可以在国家中心上登录,这里用到了物联网、大数据等技术。

  另外,为了做好地下水资源评价,我们还在郑州和乌鲁木齐(具体在昌吉市)建设了地下水均衡试验场,以研究地表径流补给地下水以及地下水蒸发等整个均衡系统。在秦皇岛我们还重新完善了一个海平面的变化监测站。

  以上是自然资源系统的主要建设内容。水利部和我们不同的是,它们以浅层水为主,我们是以深为主。

  这是两个部门的硬件建设,在软件方面,两部门有联席会议制度等机制来加强部门间的沟通。针对整个监测信息的互通,最近两部门还签署了一个信息共享办法:比如自动监测到的水位、水温等,以及对水样进行的化学分析,这类监测数据是实时共享,随时交换。那么对于水质和一些研究成果原则上是一年度一交换,或者需要时也可以及时交换。

  泰伯网:为什么要建设这么大的一个工程,它建成后会产生什么样的经济和社会效应?

  李文鹏:

  实际上,它既是民生工程,也是生态环保工程,当然也是为水资源管理和自然资源管理服务的。

  就地下水来说,尤其在广大农村地区,它是重要的饮用水源,地下水的好坏直接影响民生。过去几十年,我们对地下水水质的了解很有限,到底哪里坏、哪里好,是城市污染还是农业的面源污染,分不清楚。另外,地下水资源是多了还是少了?

  水和其他的东西不一样,它是流动的、变化的,对地下水实时、准确的监测,对于开发和保护地下水非常重要。所以,我们的监测,是判断水资源开发方案正确与否的一个重要途径。

  另外,它对于自然资源部的自然资源管理也是不可或缺的信息。现在这些数据已经用于自然资源审计,包括离任审计、环保督查等方面,这都是重要的职责。

  以前一个省只有二三十个监测井。现在好了,要搞破坏的话,有2万多个孔在监控着。

  尽管如此,目前监测井的分布还是很稀疏,350万平方公里2.2万个点,平均175平方公里才1个点。所以我们把它称为一期工程,未来还想再做补充。另外,目前省级自然资源系统也有1/3的省份在加强这方面的工作。

  泰伯网:监测数据自动收集后,最终会怎样使用?除了两个部门之间的共享,有没有可能向公众开放?

  李文鹏:

  我们的信息共享分几个层次。

  首先不仅是两个部门间的共享,实际上对国务院各个部门都是共享的,包括地方政府。只要他们有需求,通过正规的渠道,全部信息都是无条件的共享。

  第二个共享层次是对社会、对科学研究方面的,因为项目刚刚建完,这方面的工作正在做。比如水位、水温这类不会引起社会问题的数据,我们都将准备实施公开。但是也不可能一个盘全给拷走,我们有APP,你可以下载你关心的地区。如果需要数据进行系统的科学研究,我们参照气象资料的管理办法,有申请才给。

  对于社会公众,近两年的数据或者最近的数据,完全可以通过APP来了解。另外,每个井都有一个二维码,一扫就知道这里的地下水大概什么情况,包括水位、水温等信息。

  泰伯网:APP发布了吗?

  李文鹏:

  还没有发布,名字还没有。APP会有两个,一个是公众可以下载的,一个是业务人员用的,里面的数据会更全面。老百姓了解的,就是一些监测结果。

  泰伯网:地调局有个地质云,此外自然资源系统内还有一个大的数据平台“国家地理信息公共服务平台”,未来您认为这些平台有没有整合在一起的可能?

  李文鹏:

  数据已经在地质云上转载了。地下水监测的数据,以后可能还要在国土云,甚至是国家地理信息公共服务平台上共享。几个平台完全可以协商,毕竟都在自然资源系统内。

  但我觉得,不一定非要做成一个平台。平台之间应该互相开放,我的会员能访问你,你的会员能访问我,这样就可以了。

  最近我们还要做一个水文地质与水资源调查监测平台。说是平台,实际上是地质云的一个子系统,它和地质云是无缝连接的。

  我认为,生产数据和发布数据是两个层次。搞测绘的生产数据,搞地调的也生产数据,但最终面向公众的平台应该将数据应用和发布融合在一起。生产数据和应用发布数据,我觉得不应该强求合到一起,数据生产平台只要和发布平台连接起来就可以了。

  数据生产可以更分布一些,但在发布的层面应该更统一一些。

  泰伯网:地下水的监测数据会定时发布报告吗?

  李文鹏:

  数据方面,能实时发布的就实时发布了。然后每年有一个地下水情况的数据报告,每五年有一个总结报告,每十年我们想和水利系统联合做一个水资源评价。基本上就是每年有一个报告,五年有一个总结报告,十年有一个水资源评价报告,这是我们现在的设想。

  泰伯网:关于地下水的监测数据该怎么来应用?有没有这方面的规划?

  李文鹏:

  应用的话,我们正在讨论这个问题,感觉仅仅靠现在这点监测数据还远远不够。未来我们在国家没有那么多钱继续建设监测井的情况下,我们还会加强统测工作(短时间内对地下水位观测点进行一次测量)。

  统测的话,我们想每年做7万个点(地下水位观测点),是现在已建成观测站点的三倍多。这样,我们每年至少搞一次统测,再加上长期动态监测,就能摸清地下水的变化情况,摸清地下水的状况,就可以回答很多政府和社会关心的重大问题,比如水资源的盈余、开发状况的好坏等等。

               来源:泰伯网

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