官厅密云水库上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告

'官厅密云水库上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告(送审稿)-88- -88- 前言2001年5月23日国务院批复了（国函[2001]53号）《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》，该规划项目重点是解决北京地区社会经济发展中的水资源短缺、水环境污染和生态失衡问题，利用5年的时间实施完成规划的目标。官厅、密云水库上游水土保持监测系统是《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》明确的建设项目之一。根据国家计委和水利部的安排，2001年8月，水利部海委上报了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统一期工程可行性研究报告》和《官厅、密云水库上游水土保持监测系统一期工程初步设计报告》，并于2001年9月17日通过了由水利部组织的审查，2001年11月由水利部批复实施，2002年6月完成了一期工程的招投标工作，现正在实施过程中，计划在2003年8月竣工。在官厅、密云水库上游水土保持监测系统一期工程建设的基础上，开展二期工程建设将进一步补充和完善水土保持监测系统的内容和功能，尽快实现“两库”上游水土保持项目管理、监督实施，加快水土流失动态监测的科学化、信息化进程，进一步提高管理水平，促进上游地区水土保持治理和治理项目的开展，确保规划总体目标实现具有重要意义。-88- 2002年6月，水利部海委有关部门就官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程可行性研究项目交换了意见。并委托天津市中水科技咨询有限责任公司和水利部海委规划设计室开展二期工程可行性研究报告的编制工作。在一期工程的基础上，编制完成了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程可行性研究报告》（征求意见稿），征求了有关单位领导和专家的意见，进行了修改，于2002年9月，完成了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程可行性研究报告》（送审稿），海委有关领导及部门对该报告提出一些具体的意见，原则同意报告的总体内容，同时还征求了河北、山西两省的规划计划和水土保持部门的意见，两省对监测系统建设也提出了一些具体意见，并组织了专家咨询，形成了宝贵的意见和建议。根据多方的意见和建议，编制单位对“报告”再次进行了修改，最终编制完成了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程可行性研究报告》（报批稿），于2003年3月12日通过了由水利部组织的审查，2003年5月由水利部正式批复。按照海委的要求，根据《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程可行性研究报告》的内容和批复意见，于2003年5月，编制单位组织力量进行了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告》编制。2003年5月编制完成了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告》（送审稿），在编制过程中，征求了海委有关领导和专家意见，进行了反复的斟酌和修改，最终编制完成了《官厅、密云水库上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告》（报批稿）。在编制过程中，得到了海委有关领导和部门的支持和帮助，得到了河北、山西等省（市）协助，得到了有关人员的协助，在此表示感谢。-88- 目录1综合说明12基本情况52.1区域概况52.1.1自然地理52.1.2社会经济62.1.3水土保持72.2存在问题82.2.1水土流失治理任务艰巨82.2.2监测、监督与管理手段落后92.3项目建设的必要性103系统总体设计123.1系统建设目标123.2系统建设原则123.3系统建设任务143.4系统总体结构143.4.1采集层153.4.2数据层173.4.3应用层183.5信息流分析203.5.1信息流的分层203.5.2信息流的渠道203.5.3信息流的流转21-88- 3.6容灾设计与恢复223.6.1备份手段233.6.2恢复措施234“两库”上游监测网络244.1监测站网体系结构244.2各级监测站点的职责254.2.1流域监测中心站254.2.2省（市）监测总站264.2.3地市监测分站264.2.4“两库”上游监测分中心站264.3监测内容264.4监测技术方法274.4.1地面观测284.4.2定量监测284.4.3遥感监测284.4.4调查监测284.4.5开发建设项目水土保持监测295二期工程建设目标和任务305.1二期工程建设目标305.2二期工程建设任务306二期工程建设内容316.1信息采集316.1.1概述316.1.2遥感信息采集326.1.3非遥感信息采集33-88- 6.2水土保持遥感动态监测426.2.1监测范围426.2.2监测内容426.2.3遥感影像处理436.2.4专题信息提取与监测456.2.5质量控制506.2.6野外调查验证516.2.7数据成果526.3数据库系统建设546.3.1概述546.3.2建设原则546.3.3体系结构566.3.4数据分析576.3.5数据库分类586.3.6平台管理系统606.4信息管理系统建设626.4.1概述626.4.2查询显示子系统636.4.3统计分析子系统646.4.4重点治理项目管理子系统666.4.5系统集成666.5水土保持治理与监测关键技术研究676.5.1水土流失监测模型676.5.2“两库”上游水土保持生态修复典型调查与评价686.5.3面源污染监测研究70-88- 6.5.4官厅水库上游泥沙调查研究726.6二期工程投资估算746.6.1编制依据746.6.2二期工程投资估算757系统建设与运行管理797.1建设管理797.1.1管理体制797.1.2技术管理797.1.3质量管理体系807.1.4项目建设监理807.1.5资金管理807.2运行管理817.2.1运行管理任务817.2.2运行管理原则817.2.3运行管理机构817.2.4运行管理办法827.2.5系统开发管理827.2.6技术人员培训837.2.7运行管理资金838项目实施效果评价848.1评价依据848.2建设投资与运行成本计算848.3效益分析868.4国民经济盈利能力分析87-88- 1综合说明为解决北京地区水资源短缺和水环境污染问题，国务院于2001年5月23日，正式批准了《21世纪初期首都水资源可持续利用规划总报告》（国函[2001]53号），（以下简称《规划》）。为落实《规划》，晋、冀、京三省市和海委已开展实施了水土保持、农业节水改造工程项目和水质水量监测等能力建设项目。水土保持监测系统建设是《规划》中所明确的重要能力建设项目。该项目的建设实施，对于实现官厅、密云水库（以下简称“两库”）上游水土保持项目管理、监督实施以及水土流失动态监测的科学化、信息化，进一步提高管理水平，促进上游地区水土保持治理和水土保持治理项目的开展，确保《规划》总体目标实现具有重要作用。根据《21世纪初期首都水资源可持续利用规划总报告》的要求，晋、冀、京三省市和水利部安排了水土保持监测、农业节水改造工程和水质水量监测等能力建设项目的实施，按照国家计委和水利部的统一安排，海委委托天津市中水科技咨询有限责任公司和水利部海委规划设计室完成了“两库”上游水土保持监测系统一期工程的可研和初设以及二期工程的可研，通过了水利部审查，已经正式批复。在此基础上，进行了“两库”上游水土保持监测系统二期工程初步设计报告编制。“两库”-88- 上游水土保监测系统建成后，能够动态地了解和掌握区域内水土流失现状和水土保持项目实施情况，提高水土保持监督和管理手段和水平，为水土保持规划治理、项目管理、效果评价、管理决策、监督管理和宣传等提供服务。“两库”上游水土保持监测系统建设是属于海委21世纪首都水资源可持续利用的投资项目，主要是考虑海委水土保持监测和管理方面的能力建设，不重复考虑晋、冀、京三省市水土保持方面的能力建设，三个省市水土保持监测系统建设也是21世纪首都水资源可持续利用项目之一，由各省市统一安排，分别建设和管理。本系统建设的主要内容有：“两库”上游分中心站的建设，“两库”上游基本信息的采集和处理，数据库管理系统的建设，监测和管理支持系统的开发。工程总投资为3789.38万元，分两期实施完成。一期工程用一年时间完成(2002年7月～2003年7月)；二期工程计划用一年半时间完成(2003年11月～2005年4月)。一期工程主要以水土保持监测系统基础建设为重点，主要完成“两库”上游水土保持监测分中心站土建工程以及应用软件和设备的购置；“两库”上游三维数字模型建立；以密云水库上游地区为试点建立水土流失定量监测模型；完成密云水库上游定量监测模型所要求的有关信息的采集和处理；数据库系统建设（包括遥感图像数据库、水情泥沙数据库、土壤信息数据库、土地利用数据库）；进行“两库”-88- 土壤侵蚀遥感调查，建立遥感调查本底数据库。一期工程初步设计于2001年9月17日通过了审查，并于2001年11月由水利部批复，从2002年3月开始技术设计和招投标工作，2002年7月开始施工，计划2003年8月前完成。一期工程总投资为1677.45万元，其中“两库”上游水土保持监测分中心站土建450.00万元，监测分中心站设备269.98万元，应用软件97.50万元，设备调试费15.92万元，数据库开发及信息采集和处理268.21万元，定量模型建立和子系统开发179.24万元，遥感调查50.00万元，专题研究80.00万元，其它费用186.72万元，预备费79.88万元。二期工程在一期工程建设的基础上，建立和完善官厅密云水库上游水土保持监测系统，达到系统总的要求。二期工程主要完成一期工程未进行的官厅密云水库上游有关信息的采集和处理，水土保持遥感动态监测，数据库系统建设（包括小流域治理项目数据库、开发建设项目水土保持数据库、地面观测信息数据库、社经数据库），信息管理系统的开发，水土保持治理与监测关键技术研究。二期工程总投资估算为2111.93万元。其中信息采集593.50万元，水土保持遥感动态监测531.50万元，数据库系统建设217.90万元，信息管理系统开发75.00万元，关键技术研究350.00万元，其它费用243.46万元，预备费100.57万元。运行管理机构：在保证不增加人员编制的前提下，设立“两库”上游水土保持监测分中心站，直属海河流域水土保持监测中心站，运行管理人员由内部调配。项目编制依据：《中华人民共和国水法》；《中华人民共和国水土保持法》；《中华人民共和国水土保持法实施条例》；-88- 《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-1993）；《国务院关于21世纪初期（2001～2005年）首都水资源可持续利用规划的批复》（国函[2001]53号）；《官厅密云水库上游水土保持监测系统可行性研究报告的批复》（水利部[2003]号）；《21世纪初期（2001～2005年）首都水资源可持续利用规划总报告》；《水土保持监测技术规程》；《水土保持生态环境监测网络管理办法》（《中华人民共和国水利部令》第12号）；《全国水土保持监测网络与信息系统可行性研究报告》；《官厅密云水库上游水土保持监测系统可行性研究报告》。-88- 2基本情况2.1区域概况2.1.1自然地理官厅水库上游为永定河水系山区，地处内蒙古高原向华北平原过渡带，总面积45585平方公里。地理位置界于东经112o00"至116o20"，北纬38o50"至41o10"之间。境内山系属燕山、阴山、恒山和太行山余脉，山峦叠嶂，沟壑纵横，盆地间布。地势自西北向东南倾斜，一般海拔高度为800～2500米。地貌类型包括中山、低山、丘陵和盆地，差异甚大。官厅水库以上，永定河水系由桑干河、洋河、妫水河及其支流汇集而成。桑干河发源于山西省宁武县管岑山北坡，流经大同盆地、册田山峡、阳原盆地、石匣里山峡入永定河；洋河上游有三源（东洋河、西洋河、南洋河），分别发源于内蒙古前旗、兴和和山西省阳高县，于河北省柴沟堡汇合后称为洋河，经张家口在河北省怀来县朱官屯与桑干河汇流后入官厅水库；北京市延庆县的妫水河直接入官厅水库。境内气候干燥、寒冷、多风、少雨，多年平均降水量400毫米。降水量不仅空间变化大，而且年内分布极不均匀，7～9月汛期雨量占全年降水量的70%，多局部暴雨。多年平均气温6～8摄氏度；温差大，无霜期一般为110～150天。冬春西北风盛行，风速亦大。官厅水库上游主要的土壤类型为栗钙土，次为褐土和少量棕壤土，较贫瘠。植被属半干旱森林灌丛、旱生灌丛和少部分草原类型。-88- 密云水库上游为潮白河水系山区，地处内蒙古高原与燕山地槽的地质过渡带内，总面积15351平方公里。地理位置界于东经115o25"至117o35"，北纬40o20"至41o37"之间。境内阴山余脉和燕山山脉横贯水系北部和南部，山峦叠嶂，群峰挺立，悬崖峭壁，沟谷纵横。地势自西北向东南倾斜，海拔高度由1800米降为150米。地貌类型包括中山、低山、丘陵和谷地，差异甚大。密云水库以上主要河流有白河和潮河。白河发源于河北省沽源县，经赤城、延庆、怀柔流入密云水库。潮河发源于河北省丰宁县，经滦平、密云流入密云水库。多年平均降水量521毫米，空间分布上自西北向东南由407增加到797毫米；年内分布也极不均匀，6～9月汛期雨量占全年降水量的80%。年际间变化较大。密云水库上游主要土壤类型为棕壤和褐土。植被以针阔叶混交林为主。2.1.2社会经济官厅水库上游在行政区划上分属北京、河北、山西、内蒙古，共33个县(旗、市、区)（见表2.1.1）。其中：北京1个县，河北11个县（市），山西17个县（市），内蒙4个县（市、旗）。总人口650.82万人，其中城镇人口206.92万人,耕地面积1554.42万亩。七十年代以前，该区域内经济活动以农业生产为主，农作物有玉米、谷子、马铃薯、莜麦、小麦、豆类、荞麦、胡麻等。由于该区域内有丰富的煤炭等矿产资源，八十年代后，采煤、电力、化工、造纸、制药等工业也有了很大发展。-88- 密云水库上游共涉及河北省的沽源、赤城、崇礼、怀来、宣化、丰宁、滦平、兴隆、承德市和北京市的密云、怀柔、延庆等12个县（见表2.1.2）。其中，密云水库上游的河北省部分总人口68.55万人，其中城镇人口5.54万人。耕地面积164.87万亩。境内无大的工业用水户，农业用水量占的比重较大。农作物主要品种为玉米、谷子、小麦、稻谷、莜麦等。表2.1.1官厅水库上游行政区划一览表省（市、自治区）所辖市、县、区名称个数内蒙古兴和县、丰镇市、凉城县、察右前旗4山西大同市、阳高县、天镇县、浑源县、广灵县、左云县、大同县、右玉县、灵丘县、朔州市、应县、怀仁县、山阴县、平鲁区、宁武县、神池县、代县17河北张家口市、尚义县、万全县、怀安县、蔚县、阳原县、涿鹿县、张北县、崇礼县、怀来县、宣化县11北京延庆县1表2.1.2密云水库上游行政区划一览表省（市）所辖市、县名称个数河北崇礼县、怀来县、宣化县、赤城县、沽源县、丰宁县、滦平县、兴隆县、承德市9北京延庆县、密云、怀柔32.1.3水土保持1983年，永定河上游经国务院批准列为水土保持重点治理区，一期重点防治工程包括河北、山西、北京和内蒙古的18个县（旗、市、区），水土流失面积为18028km2-88- 。到1992年底，第一期治理工程结束，并通过水利部专家小组的验收，1993年，国务院批准开展第二期治理工程。截止到1998年，共完成治理面积近10000km2。1989年3月，水利部和国家计委根据国务院领导的指示决定将赤城、丰宁、滦平三个县和密云、白河堡两水库周边（涉及密云和延庆两县）列为水土保持重点区，流失面积为7946.17Km2。经过一期工程治理（7年），共完成治理面积1280.40km2。“两库”上游虽然经过了十几年来的治理，使上游地区的生态环境有所改善，但是随着流域经济和社会的全面发展，人类活动的加剧，上游山区的生态境恶化局面仍未得到改变。2.2存在问题2.2.1水土流失治理任务艰巨官厅水库上游山区是海河流域各水系中水土流失最严重的地区之一，其流失类型以水蚀为主，部分地区风蚀亦较重。根据1998年全国第二次卫星遥感解译成果，官厅水库上游水土流失总面积为22599平方公里，占山区总面积的50%。严重的水土流失不仅酿成了耕地减少，肥力下降，生态环境恶化，水利工程淤积和群众生命财产受到威胁的恶果，成为当地群众长期贫困的根源，而且加剧了官厅水库的淤积。据统计到1998年，官厅水库已淤积6.46亿立米，影响了首都的供水和防洪安全。-88- 1983年国家将永定河上游（系指三家店以上）列为全国水土保持重点治理区。十几年来，在北京市的延庆、河北省的蔚县、涿鹿、怀来、宣化、尚义、崇礼、万全、怀安、阳原、张家口市郊区、山西省的阳高、天镇、浑源、大同市新荣区和内蒙古的丰镇、兴和等17个市、县、区开展了重点治理，获得了较好的经济、社会和生态效益。但由于每年投入的国家补助经费有限，治理速度慢、标准低、范围小（开展重点治理的县仅占上游山区县的一半），截止至1998年底，仍有18311平方公里的水土流失面积有待治理。此外，该地区十年九旱、生长期短，对林草成活率、保存率和效益的发挥影响很大，增加了治理的难度和补治补种工作量。密云水库上游的水土流失也很严重，主要是水蚀，源头部分地区有轻、中度风蚀。主要侵蚀源位于主河道上游河谷阶地的黄土覆盖区，由于这种土壤崩解能力强，抗侵蚀性差，沟蚀发展剧烈。根据1998年全国第二次卫星遥感解译成果，密云水库上游水土流失总面积为8104平方公里，占总面积的48.3%。据统计到1998年，密云水库已淤积1.41亿立米。1989年密云水库上游（包括密云水库周边）被列为全国水土保持重点防治区，治理范围包括：河北省的赤城、丰宁、滦平和北京市的密云县以及白河堡水库周边。1992年以后由于种种原因，该重点防治区的国家和地方补助经费时断时续，使治理工作不能按计划开展，截止至1998年底，仍有6667平方公里的水土流失面积有待治理。2.2.2监测、监督与管理手段落后-88- 目前水土保持监测存在的主要问题：一是技术力量和经费不足，工作面较小，监测内容不全，水保试验观测相对薄弱。二是现有的技术装备不能适应监测信息化的需要。科研站所的观测试验设备、设施落后，监测试验研究工作处于半停顿状态。三是各种类型的人为水土流失监测以及滑坡、泥石流、风蚀沙化的监测尚属空白。水土保持监督与管理方面存在的主要问题：一是人为水土流失监督手段和方法落后，不适应新形势的要求；二是规划设计等前期工作及科研工作较为薄弱；三是治理项目实施管理水平较低；四是信息化工作需加大力度，以便于水土保持治理、监督等工作水平的提高。2.3项目建设的必要性1.《系统》建设是改善流域水环境，实现首都水资源可持续利用的需要“两库”上游是首都北京的重要水源地，目前，这两块水源地最大的环境问题仍然是水土流失问题，它直接关系到“两库”的水量和水质。长期的治理，尽管从宏观上、定性上表明了治理的效果，但是由于缺乏科学的监测和预测，对“两库”上游水土流失底数不清，而且在一定程度上造成了规划治理不科学和人、财、物的浪费现象。只有建立准确的定量监测系统，才能将上游水土流失与首都水资源之间的关系研究深、研究透。从而为上级部门宏观决策和制定政策提供可靠依据。2.《系统》建设是《21世纪首都水资源可持续利用规划》水土保持项目管理的需要-88- 《21世纪首都水资源可持续利用规划》项目投资巨大，《规划》安排官厅水库上游水土流失治理面积11910km2，总投资13亿元；密云水库上游水土流失治理面积3883km2，总投资6.1亿元。国家领导对水土保持项目十分重视，国家计委和水利部领导要求海委和有关省市要确保按规划实施，并保质、保量完成治理任务，同时要搞好项目的监督管理验收和实施效果的监测。《系统》建设是实现治理项目的监督管理和实施效果监测的基础，可以满足项目管理的需要。3.《系统》建设是水土保持法律、法规、规定的基本任务《中华人民共和国水土保持法》第二十九条；《中华人民共和国水土保持法实施条例》第二十二条；中华人民共和国水利部第12号令《水土保持生态环境监测网络管理办法》，都对建设水土保持监测网络做出了明确规定。4.《系统》建设是实现水土保持监测、管理、决策科学化、规范化、信息化和现代化的要求伴随科技发展进入信息化时代，水土保持事业需要建立相应的信息管理系统，对水土流失区生态环境相关信息数据的采集、传输、处理、分析、存储、交流等进行系统的管理，确保信息数据的准确、及时、完整。以满足水土保持生态环境建设和制定政策的需要，进一步拓展社会化服务的内容。在“两库”上游率先建立该《系统》，将为实现海河流域水土保持的现代化管理奠定基础。-88- 3系统总体设计3.1系统建设目标根据《21世纪初期(2001～2005年)首都水资源可持续利用规划》的项目安排，利用3年左右的时间，建设完成“两库”上游装备精良、技术领先、管理科学、操作简便的水土保持监测系统。具体是：建立“两库”上游监测分中心站，保证“两库”上游水土保持监测系统的正常运行；以密云水库上游为试点，建立水土流失定量监测模型；利用遥感监测和调查监测等方法，实现“两库”上游水土保持项目动态监测；建立数据库系统，对“两库”上游监测与管理信息进行动态管理，为水土保持的监督与管理提供可靠的数据信息服务。整个系统建成后，能够动态地了解和掌握区域内水土流失现状和水土保持项目实施情况，提高水土保持监督和管理手段和水平，为水土保持规划治理、项目管理、效果评价、管理决策、监督管理和宣传等提供服务。3.2系统建设原则为使水土保持监测达到预期的目的，作为管理的一种重要手段，在建设水土保持监测系统时，应遵循以下原则：1.分期实施，建管合一。系统建设涉及领域广泛、内容繁杂、工程量大，为了保证系统工程的质量，必须进行分期实施，逐步完善；建设管理和运行管理要紧密结合，确保系统建成后能够顺利地运行维护。-88- 2.有效利用，避免重复建设。充分利用已建成的水文监测网络和防汛通讯网等，密切合作，互相提供有关资料；充分考虑和利用全国水土保持监测网络和信息系统建设投资，避免重复投资；充分利用区域内有效的水土保持监测站点，直接获取相关的监测信息，不再重复建设。3.先进性。采用先进的技术和方法，实现对水土流失的有效监测，通过网络化，从监测点、监测站到地（市）、省、流域，形成监测网络，对区域水土保持治理和人为水土流失实施有效监督管理。4.实用性。采用遥感监测和普通的常规地面监测相结合的方法，达到数据采集的科学、准确和真实全面。5.规范化。从监测点、县、地（市）、省到流域机构均要采用统一的方法、技术路线、指标、设备、成果、数据格式、监测平台等，以便实现监测信息的共享和监测任务、监测成果的上传下达。6.协同性。“两库”上游水土保持监测系统建设，应服从《全国水土保持监测网络和信息系统建设规划》,应贯彻“数字海河”的设计理念，与全国水土保持监测网络和水利信息化融为一体，更好地体现其综合性和时效性。7.一致性。“两库”上游监测网络建设，是全国水土保持监测体系、流域监测网络的强化和补充，起到突出重点，示范先行的作用。-88- 3.3系统建设任务1.建成官厅密云水库上游水土保持监测分中心站，与流域中心站以及有关省（市）监测总站、地市监测分站、常规监测站点一起，形成完善的“两库”上游监测网络体系；2.通过卫星遥感调查，建立“两库”上游水土流失本底数据库，宏观了解区域内水土流失的现状；3.建立官厅密云水库上游三维数字模型，提供1:50000的地理信息平台；4.建立官厅密云水库上游小流域治理项目、土壤土地利用等数据库，为“两库”上游规划治理、项目实施及监督管理提供信息服务，动态了解“两库”上游水土保持工程实施进度、治理效益等情况；5.利用高精度的卫片或航片，实施“两库”上游水土保持遥感动态监测，详细了解水土流失程度、类型等变化和治理工程项目实施情况，为监督和管理提供科学的依据；6.建立水土流失定量监测模型，实现区域内水土流失动态定量监测，并作出分析评价；7.开发信息管理系统，改变原有落后的管理方法和手段，提高水土保持的监督和管理水平。3.4系统总体结构-88- 官厅、密云水库上游水土保持监测系统是21世纪初期首都水资源可持续利用项目的重要组成部分，同时它的体系结构设计贯彻“数字海河流域”的思路理念，满足海河流域水利信息化建设的总体要求。系统的建设是在标准和安全体系基础上，通过采集区域内的有关数据信息，并通过数据库进行分类管理，最终为有效监测区域内水土保持监测和管理提供服务。根据当前信息技术的发展趋势，以及官厅、密云水库上游水土保持监测系统的需要，系统总体设计采用以B／S为主，C／S为辅的方式。对静态的地理信息的录入和维护、动态信息的收集和过滤、专题信息的录入和维护、信息的统计和分析、系统的维护管理等均采用C／S结构；动态和静态信息查询、可视化以及社会化信息服务采用B／S体系结构，这两种结构共享同一数据库中的数据。系统的总体结构分三层：采集层、数据层、应用层，具体详见图3.4。3.4.1采集层采集层就是“两库”上游水土保持监测系统的信息采集系统，是进行水土流失监测、统计分析、专题分析、决策支持的基础。信息采集系统负责“两库”上游遥感信息、土壤信息、土地利用信息、小流域治理信息、水情泥沙信息、地形信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息、周年实测信息、社会经济信息的采集等。这些信息经过各种传输方式（如公网、水利专网、人工等）传送到“两库”上游监测分中心站，通过预处理或处理后分类存储到数据库中。入库方式包括一次性数据入库与实时数据动态入库两种方式。-88- 信息采集系统采集层社会经济信息地形信息土地利用信息土壤信息遥感信息开发建设项目水保信息周年实测信息地面观测信息小流域治理信息水情泥沙信息公网、水利专网、人工等传输基于GIS的信息处理系统数据库系统数据层数据库模型库参数库信息管理系统查询显示子系统统计分析子系统水土保持定量监测子系统三维可视化子系统重点治理项目管理子系统多媒体汇报演示子系统应用层图3.4官厅密云水库上游水土保持监测系统的总体结构-88- 3.4.2数据层数据层主要包括信息处理系统和数据库系统，是“两库”上游水土保持监测系统的支撑层，所有采集到的信息都需要由其进行处理和管理，然后提供给各应用子系统，形成具体的信息产品，最终提交给用户。同时数据层还将管理由应用子系统分析计算生成的结果，这些结果以数据的形式被管理。该层次也是管理人员维护整个系统的主要切入点。在数据库的前端有一个信息处理系统，主要由以GIS为主的应用软件和有关硬件设备组成的，专门负责信息的处理。按照信息采集技术要求和数据库数据格式要求，把所有信息处理达到规定格式后，分类存储到数据库中进行管理和维护。数据库系统由数据库、模型库、参数库组成，管理着在水土保持监测系统中所涉及的所有信息、模型与参数。其中：数据库负责信息的管理与维护，所管理的信息包括遥感影像、地形信息、土壤信息、土地利用信息、社会经济信息、水情泥沙信息、小流域治理信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息、遥感调查结果、模型定量计算结果等，还包括土地条件、基本技术、注意事项、灾害防治和相关的法律法规等方面的数据和信息；模型库负责水土流失定量监测方程、各个水土流失因子模型、水力侵蚀分级模型、水土流失评估等专业分析模型的管理；参数库负责对所有模型参数的管理、小流域对象的描述信息的管理。-88- 数据层中所管理的这些信息是七个应用子系统分析计算的信息来源，所有这些信息为整个系统提供数据支持，为分析计算、多媒体演示汇报、网络信息发布等提供服务。3.4.3应用层应用层就是指信息管理系统，信息管理系统在子基础平台上构建六个应用子系统，采用可伸缩、可扩展的开发方式，并将各子系统的分析计算结果存入子基础平台中，实现信息的共享。应用层是“两库”上游水土保持监测系统的表达层，含六个应用子系统。即：1.查询显示子系统：以数据库为基础，利用有关计算机技术，能够灵活、快捷、准确地实现系统基础资料、定量监测实时动态结果、各类历史资料的查询与检索；以报表、图形、专题图等各种方式将子系统内的各类数据和信息直观地表达出来；并能做到空间查询、属性查询、空间加属性查询；能够以不同大小区域进行信息查询。2.统计分析子系统：通过一些分析工具，实现统计信息的综合分析、专题信息的空间化表达、土壤侵蚀的动态监测分析评价。-88- 3.水土流失定量监测子系统：通过水土流失定量监测模型，经过率定的诸因子算式及监测模型运算，逐个计算出各像元的年均流失量，最终获得全区的流失总量。本系统还可通过二次开发，实现从系统数据库中提取有关信息，结合参数库中全息化描述对象的参数与水土流失定量监测模型的各项因子参数，根据用户的专题需求，对数据、模型与参数进行有效的组合，建立土壤侵蚀强度分级模型，确定土壤侵蚀分级参数，各个因子参与模型的运算，结合实测资料的标定和检验信息，进行土壤侵蚀分级，同时将分级结果制图输出。4.三维可视化子系统：提取系统数据库中的遥感影像数字、区域全要素数字地图、数字栅格地图、小流域对象的各种属性信息，利用计算机技术进行图形图像的精确几何配准，根据专题需求对信息进行重新组合，生成三维数字模型与三维数字景观图像；利用动态模拟技术实现不同方案的三维模拟飞行及在三维环境下的动态实时信息的查询与检索。5.重点治理项目管理子系统：本系统调用小流域数据库及相关数据库中的信息，实现“两库”上游水土保持重点治理工作项目管理的自动化办公。系统要能方便地管理项目的规划、设计、审批、施工进度。预报情况及效益等信息，能够以图、表、影像等方式展示，有良好的用户界面及查询、浏览、打印或增加数据功能。6.多媒体汇报演示子系统：采用计算机的多媒体技术动态演示项目概况和监测区域的基本情况，演示水土流失监测系统的现状和发展目标及监测系统技术方法与主要计算过程。全方位地展示水土流失监测系统的面貌，为各级领导了解和支持监测系统的建设和发展提供详尽的基础信息；并实现系统综合分析信息、监测结果信息的演示；子系统还有演示结果输出的功能，自动播放数据格式可存放在光盘上进行播放。-88- 3.5信息流分析3.5.1信息流的分层信息流主要指水土流失数据的采集、传输、处理、存贮、应用及产品发布的流动方向。“两库”上游水土保持监测系统中所有信息同“数字海河流域”信息一样从采集层的实时数据采集开始、通过数据层（数据库、模型库、参数库）、应用层（六大业务应用子系统）、信息层，到信息发布，共有五个步骤。通过遥感、小流域治理实测、常规地面观测、GPS野外采集和专家知识及模型与参数搜集等方式进行信息积累，进入数据层，处理成规定的格式，形成规范化管理模式，再到信息统计报表分析、专题分析、三维可视化分析、多媒体汇报演示、水土流失动态监测分析等专题应用层次上的再加工，最后直到形成各类统计报表、统计图、专题图以及三维虚拟现实、三维模拟飞行、三维动态查询检索、土壤侵蚀分析评价、防治措施效益评价等等终端信息，到达各类用户的整个信息流体系。3.5.2信息流的渠道有关土壤侵蚀方面的信息流从采集、存贮、发布的流动途径有两种：一是结合非遥感信息、标桩实测信息、径流小区实测信息，经过水土流失各项因子算式及监测模型运算，逐个计算出各像元的年均流失量，最终获得全区的流失总量及一系列的因子像元图、专题统计分析图表、土壤侵蚀强度评价图等。-88- 二是利用遥感、GPS等技术手段获取的实时信息，在参考非遥感信息的基础上，依靠现有的数据基础和技术支持，进行植被覆盖度、土壤侵蚀类型和土壤侵蚀强度信息的提取、分类、分级，形成全新的土壤侵蚀遥感快速调查的方法。在此基础上，通过子系统的模型库和参数库，采用土壤侵蚀强度数值分析方法，进行土壤侵蚀类型的分类和分级，生成各类土壤侵蚀专题图件，如：水土流失现状图、水力侵蚀强度图、风力侵蚀强度图、土壤侵蚀类型图、土壤侵蚀综合分析评价统计图表等。同时水土流失定量模型可以利用遥感监测和GPS实测得到的最新结果（如植被覆盖度、小流域治理等）进行定量计算，从而定量地反映工程措施等的治理效果。3.5.3信息流的流转水土保持监测系统的信息流共包括两个方面的内容，一个是数据的采集、处理、入库，另一个是数据的分析调用。对于数据的入库流程，主要在数据采集层，如土壤、土地利用、地形、雨水情、泥沙信息通过各种采集监测手段产生，然后通过人工报送的方式，上传至数据层，通过处理和汇总分析，数据存入数据库；对于模型库来讲，模型的更新、增加、修改，主要是通过模型库管理系统来进行工作：参数库内容的增加、修改和更新通过参数库管理系统进行。在子基础平台内部，实时采集信息通过更新数据库的方式转为历史数据，放入基础数据库中。-88- 数据的分析调用主要是通过应用子系统的运行来完成，进行业务应用问题分析时，启动参数库，在参数库中找到能够解决问题的对象，依据对象在数据库中的全息化描述，及业务问题的功能需求，在模型库中启动功能模型，依据模型对对象参数的要求，由参数库给予模型参数变量值，对于模型中需要的常量值则由数据库提供。最后通过模型运算，结果返回子基础信息平台中的综合分析数据库中，方便其它业务系统的调用，保证信息共享，同时也保证了信息的透明。在进行水土流失情况的分析评价时可以调用子基础平台的所有数据、模型系统的运算结果，并可以根据问题进行类比、统计分析。业务系统生成信息产品都可以通过支持网络的多媒体汇报演示和子基础平台之上的检索与查询的方式，进行交换和发布。3.6容灾设计与恢复在官厅密云水库上游水土保持监测系统中存储了大量水土流失与土壤侵蚀方面领导层的决策发挥着重要的作用。因此，该系统还应具备良好的灾害防护能力。容灾设计是一种保证任何对资源的破坏都不至于导致数据完全不可恢复的预防措施。容灾设计完全是针对偶然事故的预防计划。容灾设计措施在整个备份制度中占有相当重要的地位，因为它关系到系统在经历灾难后能否迅速恢复。容灾恢复操作通常可以分为两类：第一类是全盘恢复，第二类是个别文件恢复。为了防备数据丢失，在做好详细的容灾设计计划的同时，还要定期进行灾难演练。-88- 3.6.1备份手段在对数据库进行备份时，应采取定期备份和实时备份相结合的手段。对于数据库服务器应该定期进行停机维护，此时可以对整个数据库进行一次静态备份。其目的是当数据库遭到破坏时，可以缩短恢复所需时间。同时，数据库还应该启动实时备份进程，将数据库所发生的所有操作备份到归档文件中。这些归档文件也可以转储到磁带上。精心进行实时备份的目的是保证数据库遭到破坏时可以恢复到破坏的前一刻。3.6.2恢复措施1.全盘恢复：全盘恢复一般应用在服务器发生意外灾难导致数据全部丢失、系统崩溃或是有计划的系统升级、系统重组等，也称为系统恢复。2.个别文件恢复：在日常操作中，个别文件恢复可能要比全盘恢复常见得多，利用备份系统的恢复功能，我们很容易恢复受损的个别文件。-88- 4“两库”上游监测网络4.1监测站网体系结构《全国水土保持监测网络与信息系统建设可行性研究报告》已由国务院批复，计划安排用5年的时间分两期进行实施，第一期2001年至2003年，第二期2004年至2005年，海河流域在二期实施。海河流域设置流域中心站、省（市）监测总站、地市监测分站（12个），各级监测站行政隶属于同级水行政主管部门。其中“两库”上游地区所涉及的站点，有河北、山西、北京三个省市总站；还有河北省监测总站下管的承德市监测分站和张家口市监测分站；还有山西省监测总站下管的大同市监测分站和朔州市监测分站。根据“两库”上游水土保持监测和管理工作的需要，同时遵循“突出重点、示范先行、逐步发展、不断完善”的建设原则，率先建立“两库”上游监测分中心站和重点区常规监测站点，“两库”上游监测分中心站隶属于流域监测中心站，重点区常规监测站点隶属于所在地市监测分站，服从并纳入全国水土保持监测网络与信息系统。流域中心站、“两库”上游区域内所涉及的省（市）监测总站和地市监测分站、“两库”上游监测分中心站、常规监测站点形成“两库”上游水土保持监测网络体系，详见图4.1。在全国水土保持监测网络与信息系统未建成之前，“两库”-88- 上游水土保持监测网络体系中，利用已建成的水文监测网络和防汛通讯网或同步建设的水质水量监测系统的传输网络实现各监测站之间的信息传输。其中“两库”上游水土保持监测分中心站与水质水量监测分中心站设在一起，与流域监测中心站的传输网络由水质水量监测分中心站一并考虑。全国水土保持监测中心“两库”上游监测分中心站流域水土保持监测中心站冀、晋、京水土保持监测总站张家口、承德、朔州、大同监测分站常规监测站点县级水保站调查、统计固定观测图4.1“两库”上游水土保持监测网络体系结构4.2各级监测站点的职责根据《全国水土保持监测网络与信息系统建设可行性研究报告》要求，结合“两库”上游水土保持监测系统的具体情况,各级监测站点的具体职责如下。4.2.1流域监测中心站-88- 负责本流域有关监测工作的组织、指导及预报工作，参与国家水土保持生态系统监测管理和协调工作，负责组织和开展跨省际区域、对生态系统有较大影响的开发建设项目的监测工作。对区域监测数据进行综合分析处理，上报全国水土保持监测中心。4.2.2省（市）监测总站具体负责本省（市）监测工作的组织、指导，掌握全省（市）各类水土流失动态变化，负责对省际范围内重点防治区监测分站的管理，负责对监测数据处理和综合分析，并报送上级监测部门和业务主管部门核查、备案，为定期公告本省（市）水土保持监测成果提供技术支撑；承担国家及省级开发建设项目水土保持设施的监测工作。4.2.3地市监测分站按水利部、流域及省级水土保持生态环境监测规划和计划，对列入国家及省级水土流失重点预防保护区、重点治理区、重点监督区的水土保持动态变化进行监测、汇总和管理监测数据，编制监测报告并上报有关部门。4.2.4“两库”上游监测分中心站“两库”上游监测分中心站专门对永定河和潮白河流域开展重点监测，组织开展“两库”上游的水土流失、水土保持工程项目遥感监测和调查监测等，负责对“两库”上游监测数据处理、管理和综合分析。4.3监测内容根据“两库”上游区域具体情况分析，监测的主要内容为：-88- 1.区域不同侵蚀类型（风力侵蚀、水力侵蚀）的侵蚀面积、侵蚀程度、水土流失量、潜在危险等；还应包括崩塌、崩岗、滑坡、泥石流等。2.区域水土流失防治措施效益，尤其是“两库”上游列入《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》的重点小流域治理效果监测。防治措施主要包括水土保持林、灌、草、及其它措施的面积、治理沟道、水系及坡面工程的数量及质量等基本情况。防治效益主要包括蓄水保土、减少河流泥沙、增加植被盖度、增加经济收益、增产粮食等。3.开发建设项目在生产建设和运行初期的水土流失及其防治状况；建设项目占用地面积、扰动地表面积，项目挖方、填方数量及面积，弃土、弃石、弃渣量及堆放面积，地形、地貌、水系的变化情况，以及项目区林草覆盖度等；项目建设前后水土流失程度变化情况等。4.区域其它监测项目。小流域特征值、水情泥沙、土地利用、主要灾害、水土流失及治理、社会经济和土壤改良等。4.4监测技术方法-88- 在全面总结水土流失及其防治、监督和监测工作经验的基础上，根据水土保持监测工作的现状、特点和发展要求，监测方法既要体现监测工作的科学性，又体现监测技术的先进性和可行性。采用的监测方法主要包括地面观测、定量监测、遥感监测和调查监测。同时，对开发建设项目水土流失采取专门的监测方法。具体如下：4.4.1地面观测地面观测适用于地面水蚀的监测（坡面小区的观测、控制站监测等）、风蚀监测和其它类型的土壤侵蚀现象监测（泄溜、滑坡、崩塌、崩岗、泥石流等）。地面观测方法就是在不同类型区选择有一定代表性的地区，建立若干观测站点，依靠人工、利用仪器和设备，通过持续的地面观测，获取水土流失及其防治效益的数据。4.4.2定量监测定量监测适用于不同范围水土流失监测，能够对不同区域的水土流失状况进行量化。其监测方法就是利用水土流失定量监测模型进行分析计算，获得不同区域的土壤侵蚀量和土壤侵蚀现状图，并进行土壤侵蚀分类和强度预报。4.4.3遥感监测遥感监测适用于大范围水土保持监测，具有较强的宏观性和时效性。其监测方法就是利用遥感信息源，通过影像处理软件、GIS技术进行解译，并经野外调查验证，获取区域土壤侵蚀及其防治效益状况。这些信息可以为水土保持宏观规划、制定水土流失防治措施、加强水土保持监督管理提供决策依据。4.4.4调查监测-88- 包括询问、收集资料、典型调查和抽样调查等方法，获取公众、专家对相关政策与法规、对水土流失及其防治的了解、认识与评价；总结水土流失及其防治方面的经验、存在的问题和解决的办法；了解和掌握与水土保持有关的社会经济情况，弥补统计资料的遗漏与不足；收集水土流失因子（包括气候、水文、土地利用、土壤、植被、地质、地貌）资料及与水土保持有关的社会经济数据、图件和遥感资料等；取得水土流失典型事件及灾害性事件资料，小流域综合治理和水土保持政策法规执行情况和新的治理经验调查，以及用于全国重点流域治理调查、重点示范流域调查及重点城市和开发建设项目水土流失及其防治调查；对宏观的遥感调查解译结果进行验证。4.4.5开发建设项目水土保持监测开发建设项目水土流失主要是指矿业开采、企业建设、交通运输、水工程建设、电力建设、荒地开垦、林木采伐及城镇建设等一切可能引起水土流失的项目。由于这些项目造成的水土流失具有历时短、弃土弃渣弃石量大、对江河与城市建设影响大的特点，需要通过设立典型观测断面、观测点、观测基准等，对生产建设和运行初期的水土流失及其防治状况进行监测。监测指标主要为：地形、地貌、水系的变化情况，建设项目占用地面积、扰动地表面积，项目挖方、填方数量及面积，弃土、弃石、弃渣量，以及项目区林草覆盖度。监测方法主要采用定位观测、实地调查和遥感监测方法。-88- 5二期工程建设目标和任务5.1二期工程建设目标官厅密云水库上游水土保持监测系统二期工程建设，按照系统建设的原则，在一期工程建设的基础上，进一步补充和完善水土保持监测系统的内容和功能，尽快实现“两库”上游水土保持项目管理、监督实施以及水土流失动态监测的科学化、信息化，进一步提高管理水平，促进“两库”上游地区水土保持治理和治理项目的开展，达到总体目标要求。5.2二期工程建设任务1.补充建立官厅密云水库上游小流域治理项目、开发建设项目水土保持、地面观测信息、社会经济数据库，并进一步完善数据库系统，为“两库”上游规划治理、项目实施及监督管理提供信息服务，动态了解“两库”上游水土保持工程实施进度、治理效益等情况；2.利用高精度的卫片，实施“两库”上游水土保持遥感动态监测，详细了解水土流失程度、类型等变化和治理工程项目实施情况，为监督和管理提供科学的依据；3.进一步开发和完善信息管理系统，改变原有落后的管理方法和手段，提高水土保持的监督和管理水平；4.开展项目区的监测研究工作，为到整个系统的建设提供必要的技术支持。-88- 6二期工程建设内容6.1信息采集6.1.1概述水土保持监测信息种类繁多，涉及行业和部门广，传输方式各异，实现全自动化采集难度大、投资高，需根据信息源情况选择采集方式和传输方式。主要通过卫星、人工、现有的通讯网络和计算机网络（水利专用网、Internet公网）系统进行信息采集和传输。信息采集主要是采集项目区的基础资料和监测历史资料，根据官厅密云水库上游水土保持监测系统的监测和管理需要，结合区域的实际情况，采集的信息包括遥感信息、土壤信息、土地利用信息、小流域治理信息、地形信息、水情泥沙信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息和社会经济信息等，把采集的信息进行处理或预处理后，存入数据库进行分类管理，为官厅、密云水库上游水土保持监测系统提供最基础、准确、可靠的数据。-88- 采集的信息可以分为遥感信息和非遥感信息两大类，其中遥感信息包括遥感数字影像，非遥感信息包括土壤信息、土地利用信息、自然地理信息、水情泥沙信息、小流域治理信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息、社会经济信息等。按数据存储又可分为基础类信息、专业类信息，其中基础类信息包括遥感数字影像、地形信息、土壤信息、土地利用信息、社会经济信息等；专业类信息包括水情泥沙信息、小流域治理信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息等。一期工程信息采集主要为了满足水土流失定量监测模型建立的需要，进行密云水库上游土壤信息、土地利用信息、水情泥沙信息的采集，还有“两库”上游TM遥感数字影像、1:50000地形图的采集。根据整个系统监测和管理的需要，二期工程对区域内的有关信息要进一步补充完善，需采集官厅水库上游土壤信息、土地利用信息，需采集“两库”上游小流域治理信息、地面观测信息、开发建设项目水土保持信息、社会经济信息等，还应采集“两库”上游SPOT5遥感数字影像和1:10000地形图。6.1.2遥感信息采集1.采集范围采集的范围为官厅、密云水库上游的永定河流域和潮白河流域，涉及北京、河北、山西、内蒙的41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60886平方公里。2.采集内容及方法根据水土保持遥感动态监测的精度要求，卫星影像采用SPOT5的全色影像（地面分辨率2.5米）与多光谱影像（地面分辨率10米），经融合处理，以获得空间分辨率及光谱分辨率都较高的影像数据，为水土保持遥感动态监测提供必要的信息源。SPOT5全色影像和多光谱影像在监测区内各50景，1:10000标准图幅数为2700幅。直接委托卫星遥感部门进行编程获取监测区的SPOT5卫星遥感数字影像，采集的内容如下：⑴SPOT5号卫星的全色影像（地面分辨率2.5米）50景；-88- ⑵SPOT5号卫星的多光谱影像（地面分辨率10米）50景。3.传输方法采用人工方式进行信息传输。4.信息流程遥感信息流程详见图：卫星遥感图像处理部门“两库”上游水保监测分中心站5.技术要求⑴SPOT5卫星遥感数字影像必须是监测年（2003年或2004年）5～6月份的；⑵遥感数字影像应进行辐射纠正、大气纠正、几何精纠正，同时对SPOT5号星的全色影像和多光谱影像应进行融合处理具体详见6.2水土保持遥感动态监测。6.1.3非遥感信息采集非遥感信息采集是为了掌握区域内土壤、地形、植被、社会经济等基本情况，了解区域内水土流失治理、水土保持实施情况，为水土保持监测与管理提供必要的信息。6.1.3.1土壤信息采集1.采集范围-88- 官厅水库上游永定河流域，涉及北京、河北、山西、内蒙33个县区（详见表2.1.1），总面积为45535平方公里。2.采集内容及方法对采集区土壤进行重新普查存在费用高、时间长等问题，在八十代初农业部组织进行过全国第二次土壤普查，采用直接采集的方法收集区域内第二次土壤普查资料，包括土壤类型及其理化分析资料。3.信息流程第二次全国土壤普查获农业部门“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法采用人工方式进行信息传输。5.技术要求⑴所收集的土壤类型图应扫描矢量化，纳入统一的投影坐标系统，以分县为单位进行统一管理，并建立拓朴关系，每个图斑均应具有其分类编码及所属县等属性，确保入库后能按县进行空间加属性查询显示。⑵全国第二次土壤普查的土壤类型图分类系统按《全国第二次土壤普查技术规范》，采用五级制，即土纲、土类、亚类、土属、土种，但由于各县普查技术水平不同，分级系统不统一，故需统一分类系统。-88- ⑶根据《全国第二次土壤普查技术规范》，土壤理化分析资料应包括物理性质（含水量、容重、孔隙度、粒径组成及其分级）和化学性质（酸碱度、有机质、氮素、磷素、钾素）。6.1.3.2土地利用信息采集1.采集范围官厅水库上游永定河流域，涉及北京、河北、山西、内蒙33个县区（详见表2.1.1），总面积为45535平方公里。2.采集方法及内容土地利用信息采集与土壤信息采集存在类似的问题，90年代前后由国家土地管理局主持过全国以县为单位的土地利用现状调查，根据分析比较，可采用直接收集的方法获取土地利用现状调查的资料和1:50000土地利用图。3.信息流程人工调查、收集土地管理部门“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法采用人工方式进行信息传输。5.技术要求土地利用现状调查的资料（含图件）以县为单位进行统计，采用二级分类。具体详见下表：-88- 一级分类农业用地林地草地果园水域未利用地其他用地二级分类水田水浇地梯坪地坡耕地乔木林灌木林经济林疏幼林人工天然荒山荒坡其他难利用地城镇村庄道路其他6.1.3.3社会经济情况1.采集范围采集的范围为官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，包括北京市的山区部分，涉及北京、河北、山西、内蒙41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。2.采集内容及方法收集区域内的有关政府部门统计发布的以县为单位的社会经济数据，和列入21世纪初期首都水资源可持续利用规划期间的重点治理小流域的社会经济数据。社会经济信息应包括总面积、人口、劳力、人口密度、人口素质、人均土地、耕地面积、人均耕地、农业产值、农业人均年产值、农民人均年收入、粮食总产量、粮食单产、人均占有粮、人均居住面积等，以及与系统有关的政策法规、水利文献等。3.信息流程人工调查收集政府统计部门“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法-88- 采用人工方式进行信息传输。5.技术要求所收集的区域内社会经济及其相关信息应以县和小流域为单位进行统计，同时转换为数字成果，确保入库后能按流域、行政区划、小流域进行查询。6.1.3.4地形信息采集1.采集范围采集的范围为官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，包括北京市的山区部分，涉及北京、河北、山西、内蒙41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。2.采集内容及方法根据6.2水土保持遥感动态监测的要求，需直接购置最新的1:10000地形图，从地形图上获取控制点坐标，对SPOT5遥感数字影像进行几何精纠正。3.信息流程测绘部门“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法采用人工方式进行信息传输。6.1.3.5小流域治理信息采集1.采集范围-88- 采集的范围为官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，涉及北京、河北、山西三个省市。2.采集内容及方法收集列入21世纪初期首都水资源可持续利用规划期间的105个项目区的重点小流域（约300条）已有的规划、可研、初步设计、施工进度、竣工验收、效益监测等资料和图件。3.信息流程人工调查、收集、归纳报送区、县水保部门地市水土保持监测分站省（市）水土保持监测总站“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法采用人工方式进行信息传输。5.技术要求⑴-88- 小流域治理项目各阶段的资料和图件应以县、项目区、小流域为单位汇总。规划阶段主要包括小流域治理规划报告、自然条件情况表、农村产业结构现状表、水土流失现状表、土地利用现状表、水土保持防治措施现状表、土地利用规划指标表、重点监督区调查规划表、水土保持防治措施规划表及投资估算表、规划图等；可研阶段主要包括小流域治理可研报告、气象特征表、土地坡度和耕地组成情况表、农村产业结构现状表、水土流失现状表、土地利用现状表、水土保持综合治理措施现状表、水土保持综合治理措施的指标和数量汇总表、水土保持综合治理措施进度计划和投资估算表、小流域边界图等；初步设计主要包括小流域的初步设计和施工组织设计报告、气象特征表、土地坡度组成情况表、农村产业结构现状表、水土流失现状表、土地利用现状表、水土保持综合治理措施现状表、水土保持综合治理措施的指标和数量汇总表、水土保持综合治理措施进度计划与投资概算表、水土保持措施直接经济效益表、水土保持综合治理措施蓄水保土效益表、小流域边界图等；施工阶段主要包括小流域的施工组织设计报告和竣工验收报告和施工图件，各种指标表和初步设计相同。⑵采集小流域图件应包括面积、边界、位置等要素，应扫描矢量化，纳入统一的投影坐标系统，并基于1:50000的电子地图进行处理，生成小流域的位置图，同时应保证小流域的面积和位置的准确。6.1.3.6地面观测信息1.采集范围采集的范围为官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，包括北京市的山区部分，涉及北京、河北、山西、内蒙的41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。2.采集内容及方法-88- 收集项目区内有关径流小区的实测汇编资料，水保试验站的观测和试验资料，滑坡和泥石流监测或调查资料，以及各区、县水保部门的已有的水土保持、水土浪失监测信息。3.信息流程调查监测区、县水保部门固定观测常规监测点张家口、承德、朔州、大同水土保持监测分站省（市）水土保持监测总站“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法遥测站和分中心站之间采用超短波通信和卫星通信，中心站和监测站采用现有的通讯网络和计算机网络（水利专用网、Internet网）。5.技术要求所收集信息应以区、县为单位进行统计汇总，确保入库后能达到查询显示的要求。6.1.3.7开发建设项目水土保持信息1.采集范围-88- 采集的范围为官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，包括北京市的山区部分，涉及北京、河北、山西、内蒙的41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。2.采集内容及方法直接收集1990年以后，区、县水土保持监督部门在册的开发建设项目（重点是采矿行业、交通运输业、电力行业、冶金行业、水利水电工程、建筑及城镇建设）造成水土流失情况、水土保持方案及实施情况。3.信息流程(见下图)区、县水土保持监督部门施工单位张家口、承德、朔州、大同水土保持监测分站省（市）水土保持监测总站“两库”上游水保监测分中心站4.传输方法采用人工方式进行信息传输。5.技术要求⑴开发建设项目产生水土流失量、水土保持方案编制及实施、验收等信息应按县为单位进行统计，确保信息入库后能正常查询显示。⑵图件应扫描矢量化，并基于1:50000电子地图进行处理，生成水土保持开发建设项目位置图，同时应保证位置的准确。-88- 6.2水土保持遥感动态监测遥感技术是进行水土保持动态监测的主要手段，主要监测土壤侵蚀的类型、强度及空间分布，以及水土流失防治措施与效果。根据《21世纪初期首都水资源利用规划》，京、晋、冀开展以小流域为基本单元的大规模水土保持生态建设，并对其进行动态监测、预报，及时了解和掌握水土流失的变化情况。《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）要求，小流域（包括大型建设及开发项目区）监测的比例尺不小于1:10000。为了全面监测以小流域综合治理为重点的水土保持生态环境建设，满足小流域监测比例尺1:10000的精度要求，必须选取高分辨率的遥感数字图像为基本信息源。随着遥感技术的快速发展，SPOT5号卫星所提供的数字图像具有地面分辨率为2.5米的全色影像和地面分辨率为10米的多光谱影像，并通过选取最佳波段组合的多光谱影像与高分辨率全色影像融合，产生兼有高分辨率和多光谱信息的遥感影像，达到小流域监测的精度要求；同时也是“两库”上游水土保持监测系统长期运行的重要保证。6.2.1监测范围监测的范围是官厅、密云水库上游的永定河流域和潮白河流域，涉及北京、河北、山西、内蒙41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。6.2.2监测内容1.土地利用类型及结构、植被类型及覆盖度。-88- 2.小流域水土保持防治措施数量：水土保持林、经果林、种草、封山育林、沟坝地面积、治沟工程和坡面工程的数量。3.水土流失面积、强度及分布。6.2.3遥感影像处理监测区内SPOT5号星的全色影像和多光谱影像各50景，1:10000标准地形图2700幅。6.2.3.1影像纠正影像的纠正包括大气纠正、辐射纠正、几何精纠正及正射纠正。几何精纠正采取从最新的1:10000地形图上获取控制点坐标来完成，其投影系统与一期工程保持一致；利用1:50000数字高程模型（DEM）对影像进行逐点数字微分纠正，通过对影像上像点位移的逐点改正，生成1:10000的假彩色数字正z射影像图。对于正射影像产品，其平面的误差来源包括内部几何误差、大地控制点误差和高程影响误差，对于不同比例尺（1:10000和1:50000），其误差见下表6.2.1。表6.2.1不同比例尺地形图和DEM进行正射纠正的误差比例尺误差1:100001:50000几何纠正误差内部几何误差0.5p0.5p大地控制点误差0.9p4.02p高程影响误差0.2p1.0p总的平面误差1:10000地形图加1:10000DEM1.05p(2.63m)1:50000地形图加1:50000DEM4.3p(10.75m)1:10000地形图加1:50000DEM1.44p(3.6m)-88- 通过比较分析，采用1:10000地形图进行几何精纠正及1:10000DEM进行正射纠正，其最终平面误差为1.05个象元，相当于实地2.63米，采用1:10000地形图进行几何精纠正及1:50000DEM进行正射纠正，其最终平面误差为1.44个象元，相当于实地3.6米，二者相差0.97米。根据《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）规定，纠正后图面误差不应大于0.5mm，对于1:10000的正射影像，相当于实地5米。因此，利用1:50000数字高程模型（DEM）对影像进行逐点数字微分纠正，可以满足水土保持监测精度的要求。6.2.3.2影像融合将经过正射纠正的多光谱影像与全色影像融合，得到空间分辨率及光谱分辨率都较高的正射影像，经色彩调整及影像增强等处理后，镶嵌拼接，得到正射影像图。6.2.3.3影像处理流程遥感影像处理的流程详见图6.2.1。6.2.4专题信息提取与监测6.2.4.1土地利用信息1.土地利用分类系统-88- 土地利用现状主要依据土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素来确定，既是水土保持生态环境建设成果的反映，又是土壤侵蚀强度分级的依据。土地利用分类系统参照全国农业区划委员会《土地利用现状调查技术规程》（1984年9月），并结合监测区水土保持生态环境建设的实际情况而制定。分类系统详见表6.2.2。表6.2.2土地利用分类表一级分类二级分类1耕地11梯田12水浇地13平旱地14坡耕地15沟坝地16滩地2经济林3林地31乔木林32灌木林33未成林造林地34苗圃4草地41天然草地41人工草地43荒草地5居民点及工矿用地51城镇及农村居民点52工矿用地6交通用地（重点治理小流域范围内）7水域71河流水面72湖泊水面73水库水面74坑塘水面75沟渠8未利用土地81盐碱地82沙地83裸土地84裸岩、石砾地85其它2.土地利用信息提取在GIS软件对栅格数据和矢量数据的综合处理功能和分层管理功能的支持下，利用SPOT5数字图像，通过人机交互判读方式直接获取土地利用信息，并参考各县20世纪90年代前后由国家土地管理局主持的全国以县为单位的土地利用现状调查成果和“两库”上游21世纪小流域综合治理初步设计报告中的土地利用现状图，生成土地利用图。-88- 大气纠正辐射纠正正射纠正融合全色影像地形图多光谱影像几何纠正正射纠正扫描矢量化大气纠正等高线图辐射纠正生成DEM几何纠正制作正射影像图6.2.1遥感影像处理流程6.2.4.2小流域信息提取与监测“两库”上游水土保持生态环境建设是以小流域为基本单元进行治理，小流域也是水土保持遥感动态监测的重点。全面采集列入《21世纪初期（2001-2005年）首都水资源可持续利用项目》的小流域综合治理设计文件，对其中的小流域综合治理措施总体布置图或小流域水土保持工程规划图进行扫描矢量化，在与1:50000DLG或DEM进行粗配准后修改，最终达到小流域面积和小流域边界与原设计保持一致，尤其是小流域面积。经矢量化后的小流域措施总体布置图或水土保持工程规划图将作为背景资料备查，它是检查工程进度和工程验收的基本依据。-88- 提取小流域界并转绘于融合后的SPOT5数字图像上，采用人机交互方式，对小流域内的治理措施（包括生物措施、工程措施、农业措施）进行判读，凡没有列入土地利用分类系统的内容，一律采用《水土保持综合治理规划通则》（GB/T15772-1995）中的附录E表示；各类治理措施在1:10000比例尺图上几何尺寸大小，分别以点状符号、线状符号或面状图斑方式依比例尺或不依比例尺表示。小流域管理以县为单位，按一定的模式排列：县级行政代号（6位）+项目区代码（2位）+小流域代码（2位），纳入水土保持监测系统，达到数据更新、查询、检索和显示的目的。6.2.4.3土榱侵蚀信息提取与监测1.土壤侵蚀分类分级系统根据水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-1996）和区域内土壤侵蚀现状，侵蚀类型将采用两级划分法。一级类型主要根据起主导作用的侵蚀外营力类型与性质来划分，如水力、风力、重力和工程侵蚀等；二级类型采用侵蚀强度为指标划分。具体详见表6.2.3。表6.2.3土壤侵蚀类型及其强度的组合分类一级类型强度等级（二级类型）1水力侵蚀11微度12轻度13中度14强度15极强度16剧烈2风力侵蚀21微度22轻度23中度24强度25极强度26剧烈根据水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-1996）中的三种容许侵蚀量及区域特性，本区域水力侵蚀容许侵蚀量选用500t/km2·a，风力侵蚀容许侵蚀量选用200t/km2·a。-88- 考虑到本区域暂时还难以获取足够的土壤侵蚀模数，可以依据水利部水土保持监测中心制定的《全国土壤侵蚀遥感调查技术规程》（1999年4月1日）中侵蚀强度分级参考指标。土壤侵蚀强度分级标准详见表6.2.4，水力侵蚀强度分级参考指标详见表6.2.5。可以考虑风速、土壤质地、植被盖度、耕作、牧业活动等土地利用情况自定风力侵蚀分级的详细指标，风力侵蚀强度分级参考指标详见表6.2.6。表6.2.4土壤侵蚀强度分级标准级别水力侵蚀风力侵蚀平均侵蚀模数（t/km2·a）平均流失厚度（mm/a）平均侵蚀模数(t/km2·a)平均流失厚度（mm/a）微度侵蚀<5000.37<200<2轻度侵蚀500～25000.37～1.9200～25002～10中度侵蚀2500～50001.9～3.72500～500010～25强度侵蚀5000～80003.7～5.95000～800025～50极强度侵蚀8000～150005.9～11.18000～1500050～100剧烈侵蚀>15000>11.1>15000>100表6.2.6风力侵蚀强度分级参考指标级别床面形态（地表形态）植被覆盖度（非流沙面积）微度侵蚀固定沙丘、沙地和滩地>70%轻度侵蚀固定沙丘、半固定沙丘、沙地70-50%中度侵蚀半固定沙丘、沙地50-30%强度侵蚀半固定沙丘、流动沙丘、沙地30-10%极强度侵蚀流动沙丘、沙地<10%剧烈侵蚀大片流动沙丘<10%-88- 表6.2.5水力侵蚀强度分级参考指标类别强度分级含义参考指标植被盖度地形坡度坡耕地微度侵蚀无土壤侵蚀或不明显﹥75%﹤50轻度侵蚀土壤侵蚀比较明显30-45%50～8050～8045-60%50～15060-75%50～250中度侵蚀土壤侵蚀十分明显﹤30%80～15080～15045-60%150～25060-75%﹥250强度侵蚀土壤侵蚀强烈﹤30%150～250150～25030-45%250～35045-60%﹥350极强度侵蚀土壤侵蚀十分强烈﹤30%250～350250～35030-45%﹥350剧烈侵蚀土壤侵蚀极为强烈﹤30%﹥350﹥3502.土壤侵蚀强度人机交互判读根据上述土壤侵蚀强度分类、分级系统，在已完成土地利用和小流域信息提取的基础上，通过地形坡度（由1:50000DEM生成）、地表组成物质、坡地径流小区观测资料等直接或间接影响土壤侵蚀因子的人机交互判读方式，确定土壤侵蚀类型及强度。其信息提取流程如图6.2.2。-88- 在官厅水库上游黄土丘陵沟壑区分布较广，是产生水土流失的重点区域，根据SPOT5数字图像的可解性，应对黄土丘陵沟壑区划分出三种截然不同的侵蚀状态，即沟沿线以上的梁峁坡、沟沿线以下与坡足线之间的沟坡和沟（谷）底。它们各自具有不同的动力性质和形态特征，应根据其各自的侵蚀形态特征，分别确定侵蚀强度等级。SPOT5影像DEM野外调查及相关资料分析土壤图地质图小流域初步设计资料土地利用土壤侵蚀类型植被盖度地表组成物质坡度土壤侵蚀强度人机交互判读植被盖度、土地利用、小流域治理土壤侵蚀强度参考指标要素分析土壤侵蚀类型及强度分析小流域防治措施及统计数据强度分类数据土壤侵蚀类型、强度及分级数据土壤侵蚀强度图形编辑GIS数据库土地利用类型及统计数据图6.2.2遥感信息提取流程-88- 6.2.5质量控制1.几何精度控制：包括遥感图像深加工时像点位移控制、图像镶嵌精度控制、专题信息提取时图斑界限跟踪精度控制、制图综合取舍质量控制、在GIS中制图精度控制、投影转换的变形控制等。2.数据精度控制：主要取决于解译误差率的高低，必须建立判读标志，解译人员必须参加判读标志的确定。启用有经验、责任心强、熟悉作业区域的判读人员，培训上岗，减少判读属性上的错误。3.解译精度要求：图斑属性判对率应大于90%；图斑界线的走向和形态与影像特征的允许误差为1个像元，即单元界线的最大误差不能超过1个像元；按成图比例尺，最小图斑面积为1mm2，在1:10000比例尺下，相当于10mx10m的单元；图斑定性和定位要准确矢量图内弧段应封闭，图斑应标注，图形应建立严格的拓朴关系，图幅接边及其判读应在规定误差内；质量检查采用随机抽样方法，各级检查图斑数不得少于总图斑数的5%；自查误差应不大于10%，复验误差应不大于8%，审核误差应不大于5%。4.成果质量要求：图幅接边应保证图斑属性接边正确，图斑界线接边误差小于0.5个像元；矢量图内弧段应封闭，图形应建立严格的拓扑关系；每个图斑只能有一个代码，不能出现重码、漏码、邻斑同码等问题；成果图绘制按《水利水电工程制图标准水土保持图》（SL73.6-2001）规定执行。-88- 6.2.6实地调查验证土地利用、小流域治理以及土壤侵蚀等内容的室内人机交互预判中间成果，必须经过野外实地调查，核对解译标志，验证其准确性，并经修改、补充和完善，才能作为最终成果提交，进入数据库。1.调查范围野外调查范围为官厅、密云水库上游的永定河和潮白河流域，共41个县、市。重点为北京、河北、山西省列入21世纪初期首都水资源可持续利用规划期间的重点治理小流域和区域内水土保持重点治理县、市。2.调查方法调查利用便携电脑，采用人机交互的数字作业方式，实时标记调查内容，实时修改室内预判成果。3.调查内容⑴重点治理小流域的各项治理措施，尤其是在影像上难以直接判读的措施（如鱼鳞坑、塘坝等）；⑵建立植被盖度、土地利用、小流域治理内容、土壤侵蚀分类分级的解译标志；⑶把初步预判成果与实地情况及当地水保专家信息相结合，逐一确定图斑属性；⑷实地拍摄植被盖度、土地利用、小流域治理内容及对确定土壤侵蚀类型及强度有代表性的典型照片。-88- 6.2.7数据成果1.成果内容⑴1:10000假彩色数字正射影像图。⑵1:10000土地利用图及其统计成果。土地利用应按流域、县、小流域为单位逐级统计；行政界线以国家于2002年12月公开发布的为准。⑶1:10000土壤侵蚀图及其统计成果。土壤侵蚀强度分级应按流域、县、小流域为单位逐级统计。⑷1:10000小流域治理措施实施现状图及其统计成果。小流域治理措施应按流域、县、项目区和小流域为单位，逐级统计工程措施和生物措施的数量。2.成果要求⑴土地利用、土壤侵蚀及小流域治理措施等专题内容应分层管理，各专题层中每个实体均应具有特征属性代码；⑵土地利用、土壤侵蚀及小流域治理措施等专题应保证其内容的一致性和合理性，即各专题之间不能出现矛盾，同时各专题之间图斑界线一致的地方必须严密重合；⑶卫星遥感影像及各专题数据均以县为单位进行管理；⑷所有统计数据必须进行平差，且所有图件数据及统计数据均进入数据库，进行统一管理。-88- 6.3数据库系统建设6.3.1概述为了有效地管理所采集的各种信息和专题分析计算的结果，并为系统的应用层提供数据支持服务，按系统总体设计的要求，在信息采集系统和信息管理系统之间构建一个包括信息处理系统和数据库系统的数据层，信息处理系统在一期工程中已经建立起来，二期工程重点考虑数据库系统的建设。数据库系统包括数据库、模型库、参数库和平台管理系统，它作为整个系统的核心，负责管理系统中的所有数据信息、模型和参数的存储、管理和交换，并确保其一致、同步、安全、完整、规范、透明、共享。数据库系统除了进行数据的存储、更新、维护、备份等日常维护工作外，还需要考虑到数据的易用性和安全性，为此要进行数据库维护管理模块的设计。数据库管理模块运行于服务器端，包括安全性管理、完整性管理、并发控制管理、数据字典管理、数据备份管理、数据恢复管理和数据一致性管理。6.3.2建设原则为了提高数据库系统开发质量和效率,针对水土保持监测系统的具体情况,数据库系统建设应遵循以下原则:1.层次分明，布局合理各类信息自下而上，逐层浓缩、归纳、合并，减少冗余，提高共享程度。2.保证数据库的结构化、规范化和编码标准化-88- 根据充分、详细的数据分析，并依据相关的编码规范和数据格式，设计每一个数据库时，必须保证整个数据库系统设计的完整性和协调性。3.数据的独立性和可扩展性数据库中的数据将独立于应用程序之外，保证数据库结构的变化不影响程序，反之亦然。同时为适应应用系统的不断变化，在数据库设计中要考虑其扩展接口，保证数据库的延续性。4.共享数据的正确性和一致性共享数据将采用分层管理的办法，在同时面向多个应用程序和多个用户的时候，必须保证数据的正确性和一致性。5.保证数据库的稳定、安全和可靠数据库是整个信息系统的核心，不能因为某一个或某几个数据库的临时故障而导致整个信息系统的瘫痪或故障死锁。采用B/S或三层C/S结构，可以使客户端不直接与数据库产生联系，从而保证数据库的安全性。6.与现有数据资料的兼容性现有的资料构成复杂、种类不一，在设计数据库时要考虑到数据库的兼容性和利用现有资料数据的能力。7.数据库设计标准化数据库的设计要遵循相关的国际、国内和行业标准，要参照数据库各种规范才能保证各地数据库之间的互联互通。8.数据库的恢复功能数据库应提供对于已经有一定程度损坏的数据的恢复功能。-88- 9.数据库的同步更新需要保持数据库内容的及时更新，保证客户端与服务器中的数据同步，保证各地数据库之间的数据同步。6.3.3体系结构数据库系统的体系结构将采用如图6.3.3所示的结构，实现数据、参数和模型三者的分别存储。信息采集系统信息传输信息处理系统平台管理系统数据库系统数据库模型库参数库信息管理系统图6.3.3数据库系统体系结构图1.数据库与模型库、参数库之间的关系-88- 数据库存放系统内部所有相关的数据，模型库存放所有相关的模型，参数库存放系统所涉及的所有管理对象、对象间的关系和与对象有关的功能模型的参数。模型库中的同一模型可以适用于多个管理对象，参数库为不同的模型提供计算所需的参数。信息管理系统以业务流程的逻辑关系，调用参数库的对象，获取对象的编码或相关信息，从数据库调用组织分析处理所需的数据，根据数据描述的详细程度选择相应的模型，再从参数库获取该模型的相应参数，以完成业务计算。2.信息采集系统与数据库系统的关系信息采集系统所采集的所有数据信息通过各种传输信道进入信息处理系统，处理为规定的数据格式存储到数据库中，并按照各种分类分别存储。3.信息管理系统与数据库系统的关系信息管理系统依赖于数据库系统提供各种数据信息、模型和参数，而数据库中的综合分析类数据库则存放信息管理系统的各种分析结果。4.平台管理系统与数据库系统的关系平台管理系统实现对数据库系统内部的数据库、模型库和参数库的管理，负责与信息管理系统、各种数据源的数据交互的管理，协调处理运行数据库系统的进程，为信息管理系统提供所需要的基本信息服务。6.3.4数据分析-88- 系统所涉及的数据按表现形式可以划分为数据表格、矢量图形、图像数据、文本数据、音频数据、视频数据等；按数据内容可以划分为遥感数据、土壤数据、土地利用数据、小流域治理数据、地形数据、水情泥沙数据、地面观测数据、开发建设项目水土保持数据、社会经济情况数据、DEM和三维数字模型数据、水土保持定量模型计算结果数据和元数据等；按结构特点划分为空间数据和属性数据两大类，遥感数据、土壤数据、土地利用数据、小流域治理数据、地形数据、开发建设项目水土保持数据、DEM和三维数字模型数据等包含空间数据和属性数据，水情泥沙数据、地面观测数据、社会经济情况数据等只包含属性数据。6.3.5数据库分类数据库按照数据用途分为三类：基础类数据库、专业类数据库和综合分析类数据库。基础类数据库包括遥感图像数据库、土地利用数据库、土壤信息数据库、地形信息数据库、社会经济数据库；专业类数据库包括水情泥沙数据库、小流域治理项目数据库、开发建设项目水土保持数据库、地面观测信息数据库；综合分析类数据库包括模型计算结果数据库、遥感监测数据库、多媒体演示结果数据库。详见图6.3.5。1.基础类数据库遥感图像数据库主要存储项目区内各种遥感影像信息源，包括DRG、TM影像、SPOT5影像、航空像片等信息。土地利用数据库包括土地利用调查资料、土地利用图、土地覆盖图、流域植被分布图等信息。-88- 土壤信息数据库包括土壤理化性状数据、土壤类型数据、有机质含量、颗粒机械组成、土壤图等信息。地形信息数据库包括项目区内各种行政界线图、流域边界图、小流域区划图、小流域边界图、水系图、交通图、居民点图、测站分布图、水利工程图、DEM等信息。社会经济数据库存储项目区内有关政府部门统计发布的社会经济数据，包括人口、耕地、房屋、公共设施、财产信息等，以及与系统有关的政策法规、水利文献等。数据库综合分析类数据库专业类数据库基础类数据库模型计算结果数据库多媒体演示结果数据库遥感监测数据库社会经济数据库地形信息数据库土壤信息数据库土地利用数据库遥感图像数据库小流域治理项目数据库地面观测信息数据库开发建设项目数据库水情泥沙数据库图6.3.5数据库的分类图2.专业类数据库水情泥沙数据库包括降雨量、水位、泥沙含量、泥沙总量、泥沙悬总比等信息。小流域治理项目数据库包括项目区内重点治理小流域的规划、立项、施工进度、竣工验收等资料、图纸、图像。-88- 开发建设项目水土保持数据库包括水土流失情况、水土保持方案、实施进度、验收情况、水土保持监督信息等。地面观测信息数据库包括标桩实测、径流小区观测数据、水土保持效益等所有常规地面监测点观测的信息。3.综合分析类数据库模型计算结果数据库包括三维数字模型生成结果、定量监测模型分析计算所得到中间和最终结果、小流域监测模型得到的结果等信息。遥感监测数据库包括水土流失遥感调查和水土保持遥感监测所获取的数据、土壤侵蚀强度图、水土流失现状图和防治强度预报图、正射影像图等信息。多媒体演示结果数据库包括每次多媒体汇报演示信息。6.3.6平台管理系统数据库建设是整个系统建设的重点，它是数据共享透明、应用快速响应的关键，它的运行依赖于对它进行可靠有效的管理，因此数据库管理系统包括两方面的需求：一是数据的备份、恢复需求，二是数据的更新、维护需求。1.数据的备份和恢复数据的备份是一个长期的过程，而恢复只在事故发生后进行，恢复可以看作是备份的逆过程，同时恢复程度的好坏很大程度上依赖于备份的完整与否。数据的备份可以采用三种手段：冷备份、热备份和逻辑备份。数据的恢复分为完全恢复和不完全恢复。-88- 冷备份主要指在关闭数据库的状态下进行的数据库完全备份，备份内容包括所有数据文件、控制文件、联机日志文件和ini文件。热备份指在数据库处于运行状态下，对数据文件和控制文件进行备份。逻辑备份是最简单的备份方式，可按数据库中某个表、用户或整个数据库进行导出，并且支持全部、累计、增量三种方式。完全恢复是指将数据库恢复到发生故障的时间点，不丢失任何数据。不完全恢复是指将数据库恢复到发生故障前的某个时间点，此时间点以后的所有改动将会丢失。2.数据的更新与维护数据更新子系统不仅是对数据昆诶容的插入、删除和修改，它是传统数据库管理系统的数据维护功能的延伸和强化，能够给用户提供强大的子基础平台更新功能。包括以下功能：⑴具有传统数据库管理系统的基本功能，以数据引擎为桥梁访问数据库，对数据库的记录进行增加、删除和修改。⑵提供手工数据录入工作平台和自动导入功能，分专业、分主题提供数据更新界面。⑶有扩展的数据接收接口，能够支持相关的实时采集数据的自动入库。⑷对于数据一致性的检验。当录入的数据表结构与数据库表结构不一致时，及时发出警报，提示操作人员进行检查。-88- ⑸具有数据格式转换功能。但导入的数据表结构与数据库表结构不一致时，能够对倒入数据表进行相应字段格式的转换、字段的匹配等。6.4信息管理系统建设6.4.1概述在子基础平台的基础上，建立一个汇集查询显示、统计分析、综合计算、汇报演示、成果输出等功能的信息管理系统，并依赖于子基础平台提供的各种数据、模型和参数，来实现各子系统本身所具有的功能，通过各子系统的功能来实现信息管理系统的功能。信息管理系统包括七个子系统，分别是查询显示子系统、统计分析子系统、水土流失定量监测子系统、三维可视化子系统、重点治理项目管理子系统、多媒体汇报演示子系统。其中水土流失定量监测子系统、三维可视化子系统、多媒体汇报演示子系统在一期工程完成，其余3个子系统在二期进行开发，并把一期工程开发的三个子系统和二期工程开发的三个子系统进行集成，最终形成一个完整的信息管理系统。信息管理系统的体系结构见下图：信息管理系统多媒体汇报演示子系统重点治理项目管理子系统三维可视化子系统统计分析子系统查询显示子系统水土流失定量监测子系统-88- 6.4.2查询显示子系统1.系统目标信息查询显示子系统是在决策会商时为有关人员（包括决策者、专业人士、相关人员）提供有关信息（包括系统基础资料、定量监测实时动态结果、各类历史资料）查询服务的子系统。其工作内容主要是对数据库的所有内容及其他子系统输出信息的查询与显示。2.功能要求信息显示查询子系统应能对数据库信息提供查询功能，系统要求人机界面友好、操作简便、反应迅速，界面简洁、清晰，层次鲜明，界面风格一致，标识符号统一，重要信息突出，采用图形、图像、动画、影像等多媒体技术，提供地形地貌、土地利用、土壤类型、土壤侵蚀、雨水情等信息，促进决策人的理解、联想和创造性。并能随时调出历史信息与实时信息进行对比分析，为会商决策提供参考依据。查询功能应对不同层次的用户提供不同的查询界面和所要求的信息深度和广度。3.性能要求⑴查询操作方便、灵活、快捷，查询响应速度快。⑵表达直观，图文并茂。-88- ⑶提供的结果以图形图像表示。⑷系统输出结果能进行打印输出和网上发布。4.查询方式要求满足用户对系统内各类信息进行查询检索的要求，用户可以空间查询、属性查询、空间加属性查询等多种方式进行查询。查询的基本单元分径流小区、小流域、密云水库上游、官厅水库上游、“两库”上游、及各行政单元。5.查询内容用户查询的信息有三类：基础资料（遥感影像、非遥感信息）、综合分析结果（定量监测与遥感调查结果）、历史资料。基础资料查询：实现遥感影像的浏览与显示；查询土壤信息、土地利用信息、地形信息、植被信息、区域水土保持发展现状与规划目标，水利基础设施与科技实力；全方位展示“两库”上游水土保持面貌，为各级领导了解和支持水土保持发展提供详尽的基础信息。综合分析结果查询：实现对定量监测与遥感调查结果（包括各类侵蚀因子图和水土流失现状图、土壤周年流失量图、防治强度预报图等多种信息产品）的查询。历史资料查询：利用数据版本管理的特点，动态分析各类数据的历史变化过程。6.4.3统计分析子系统1.系统目标-88- 统计分析子系统是通过多种分析工具，实现统计信息的综合分析、专题信息的空间化表达、土壤侵蚀的动态监测分析评价。2.系统功能⑴统计信息的综合分析将收集到的信息归纳整理，形成各类专题报表和统计图表，通过统计、分类、空间对比分析、时间序列分析、趋势分析、历史对比分析、结构分析等分析工具，为管理者提供土地利用、土壤侵蚀动态变化趋势等动态管理信息；预报在地理空间上可能发生的事件，并调控地理空间上发生的事件，如合理分配资源等；对历史、当前和将来进行对比、分析、监测和预测预报，从而为预测预报系统、决策支持系统和其他分析系统服务。⑵动态监测分析以系统内多类型、多尺度、多时相、多学科的数据和信息为基础，通过集成各种分析模型，对多时期的区域水土流失变化进行动态监测和分析比较，并对水土保持的管理和建设进行快速和重复的分析，提供监测信息的综合分析结果及依据，同时包括产生该结果的原因、今后的发展趋势、对区域整体土壤生态环境的影响程度，为领导层决策支持信息服务。⑶专题信息的空间化表达-88- 采用电子地图技术从数据库中提取水土流失本底信息、地形地貌等空间信息及其属性信息，以图层的形式表示发展的历史、现状与未来，以空间区域为单位，以不同的颜色与图案代表不同的取值范围，形成各类专题图，包括水土流失图、土地利用类型图、土壤类型图和理化特性分析图、水土流失治理措施图、治理效益分析图、风力分布图、降雨分布图、土壤周年流失量分布图等。6.4.4重点治理项目管理子系统1.系统目标本系统调用小流域数据库及相关数据库中的信息，实现“两库”上游水土保持重点治理工作项目管理的自动化办公。2.系统功能系统要能方便地管理项目的规划、设计、审批、施工进度。预报情况及效益等信息，能够以图、表、影像等方式展示，有良好的用户界面及查询、浏览、打印或增加数据功能。土壤侵蚀分析生产潜力分析水土保持效益分析水土保持实施进度及验收管理6.4.5系统集成把一期工程开发的水土流失定量监测模型子系统、三维可视化子系统、多媒体汇报演示子系统和二期工程开发的查询显示子系统、统计分析子系统、重点治理项目管理子系统，通过有关计算机技术进行无缝连接，形成一个完整的信息管理系统，同时提供友好的人机交换界面，实现各子系统本身所具有的功能。-88- 6.5水土保持治理与监测关键技术研究6.5.1水土流失监测模型1.研究目的永定河上游土壤类型区别明显，地貌特征变化较大，有山地、丘陵、盆地，大流域范围使用水土流失定量监测模型难以达到好的效果，准确度可能较差。为了更准确地描述土壤侵蚀状况和规律，研究建立小流域水土流失监测模型。目的在于揭示土壤侵蚀规律，分析研究泥沙的产生、输移、沉积等过程和机理，为有效监测水土流失和防治水土流失提供依据和参考。2.技术方法选择张家口清水河流域（啕唻庙水文站以上，面积690km2,属土石山区）和大同市新荣区赵家窑小流域（面积34km2,属黄土丘陵区），利用现有中科院南京土壤所研制的水土流失定量监测模型、中国农业大学研究的小流域模型、水利部黄河水利委员会研究的小流域模型、北京市研究的小流域模型等国内较成熟技术理论和方法，研制一套小流域水土流失监测模型。3.功能要求模型建成后必须达到以下功能要求：⑴能够较准确的计算出小流域的水土流失量；⑵能够准确形象地描述小流域土壤侵蚀状况；⑶具有较高的计算机自动化水平，能输出土地的分类，植被覆盖度等图表；-88- ⑷能为小流域规划提供支持和帮助；⑸能够把影响水土流失的因子解析清楚，便于有针对性采取保护和治理措施。4.提交成果⑴提交一套能达到求的小流域水土流失监测模型软件及技术设计报告和使用说明等文档；⑵提交张家口清水河流域和大同市新荣区赵家窑小流域综合分析报告。6.5.2“两库”上游水土保持生态修复典型调查与评价1.调查研究范围官厅、密云水库上游永定河流域及潮白河流域，包括北京市的山区部分，涉及北京、河北、山西、内蒙41个县区(详见表2.1.1和表2.1.2)，总面积为60885平方公里。2.研究目的水土保持是山区生态环境建设的主体，《-88- 21世纪初期首都水资源可持续利用规划》中水土保持投资为27亿元，是该项目重要的工程措施，永定河官厅水库上游和潮白河密云水库上游早在上世纪80年代初期和末期就被列为国家水土保持重点防治区。经过多年的重点治理，水土保持工程在生态建设方面取得了显著的成绩，积累了丰富的经验，探索出了多种多样的不同类型条件下小流域治理的方法和模式。《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》项目的实施，将加快“两库”上游水土保持生态建设步伐，逐步恢复生态环境。提出了新的要求，如何有效地开展水土保持，是关系到“规划”目标能否实现的重大问题。为此，调查、研究和评价水土保持生态恢复模式，提出上游地区生态恢复对策措施，以指导水土保持治理工程项目的规划和实施，提高治理效率和效果。例如在进行人工恢复的同时注意发挥生态的自我修复能力，依靠退耕、禁牧、飞播等措施，加快植被恢复和生态系统改善等。3.研究主要内容⑴生态修复模式调查。主要针对“两库”上游土石山区、石质山区、黄土丘陵区等不同类型区小流域综合防治的不同模式进行调查，对不同类型区人工生态修复的主要措施、布局及效果及自然修复典型进行分析评价（植物措施包括水保林、用材林、人工种草、天然草场抚育、灌木林抚育等，工程措施包括谷坊、塘坝、淤地坝、水平梯田、隔坡梯田、水平沟、竹节壕等）。通过分析评价，提出不同地形、地貌、气候、土壤、水分条件下的合理可行的水土保持生态修复方案。⑵不同水土保持生态修复模式的生态农业发展路子研究。通过对“两库”上游生态恢复模式的分类，总结各模式下山区生态农业发展的框架和技术路线，提出“两库”上游不同区域经济发展的可行方向，重点强调经济结构调整，考虑如何发挥山区优势，使山区经济发展适应国内外大经济的脉搏和国家对生态环境的要求。⑶-88- 不同水土保持生态恢复模式效果分析。结合《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》项目的总目标和“两库”上游水土保持监测系统的总体要求，对近20年来水土保持生态恢复效果进行调查，对各种措施效果予以分析评价。另外分析水土保持对水资源的影响，水土保持生物措施和工程措施对河川径流变化的影响，提出“两库”上游水土保持生态需水定额，为水资源开发和保护提供依据。⑷研究提出生态修复的政策法规等保障措施。6.5.3面源污染监测研究1.研究目的根据有关部门对海河流域82个水质监测断面监测成果表明，有42个断面丰水期氨氮指标高于枯水期，以陡河、潘家口、于桥、黄碧庄等12座重要水库的丰枯水期氨氮指标进行对照分析，平均丰水期氨氮浓度高于枯水期1倍左右。结果表明，上游地区的面源污染相当严重，其污染物主要是降雨引起的地表径流而产生的土壤颗粒、土壤有机物、农药、化肥、畜禽养殖业的排泻物等污有机肥料及城镇街面堆积物等，据粗略估算，面源污染所占比例约为20%-30%，这些污染物随地表径流流入受纳水体，引起水质污染或直接造成水体污染。从本质上讲，面源污染物主要来自于土壤中的农业化学物质，因此，它的产生、迁移与转化过程实质上是污染物从土壤圈向其它圈层特别是水圈扩散的过程。面源污染对水环境已造成较大的危害-88- ，造成生态的冲击效应可谓是全方位的，涉及到了以人为中心的整个食物链。但面源污染的最为直接最为显著的危害对象是水环境，对水体环境的污染主要有两方面，一是以营养型污染物污染水体环境，二是以毒害型污染物污染水体环境。官厅、密云水库是首都重要的供水水源地，其污染的主要特征是：库底淤积，库容缩小，水量减少，水质变差，主要超标参数是：氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和生化需氧量。造成污染的原因是工业的点源污染、农业的面源污染和内源污染。目前，面源污染日益成为官厅、密云水库的水质恶化的一个重要污染源，然而，其面源污染现状、污染源类型及程度以及污染物的分布状况如何依然是当前水污染防治规划实施的一个薄弱环节，为此，在“两库”上游选择重点的有代表性的区域进行面源污染的监测研究是十分必要的，通过监测研究能够更好地了解面源污染的主要因素，进一步揭示面源污染的危害性，为制定相应的、有针对性的水质保护措施提供基础保障。2.技术方法与研究内容⑴在张家口市和大同市分别选择不同地貌、土壤，不同土地利用措施的典型小流域，在小流域出口建立径流、泥沙等观测断面，获取水样、沙样进行化验，分析氨氮、高锰酸盐等指标，结合区域内农业施肥、畜禽养殖及生活排污等情况调查，对面源污染进行综合评价。⑵根据一期工程遥感解译获取的最新土地利用及土壤调查成果,结合小流域实验数据,分析评价“两库”上游水土流失造成的面源污染及其分布。⑶-88- 根据调查和监测结果，综合分析两库上游面源污染因素，提出控制面源污染的主要对策和方法。6.5.4官厅水库上游泥沙调查研究1.调查研究范围官厅水库上游永定河流域，涉及北京、河北、山西、内蒙33个县区（详见表2.1.1），总面积为45535平方公里。2.研究目的官厅水库上游水土流失严重，生态环境十分脆弱。农业和畜牧业的发展、矿山开采、交通建设、城镇建设、河滩造地等人类活动对河流泥沙产生明显影响。自1983年以来，官厅水库上游地区被列入了国家水土保持重点治理区，水土保持治理速度加快、各项措施数量增多，对减少流域泥沙发挥了重要作用。为了摸清官厅水库上游主要沙源地，研究流域雨~水~沙关系及其变化趋势，进一步弄清现在和今后人类活动，特别是水土保持工程可能对流域泥沙产生的影响，为搞好水土流失监测提供支持和为今后更好地开展水土保持工作，以及水资源规划、防洪、水利工程建设等工作服务，开展官厅水库上游水土保持泥沙调查研究是十分必要的。3.调查研究内容⑴流域沙源分布、特点。⑵干流及主要支流河道冲淤演变及泥沙输移特性分析。⑶流域土壤侵蚀特征及期间量、区间量分析。⑷上游地区各大水库泥沙分析。⑸流域各县历年水土保持措施实施量、保有量及措施结构分析。⑹流域各县中小水库、灌区等水利工程对泥沙输移影响量分析。-88- ⑺流域各地矿山、交通、城镇建设等新增人为增沙因素调查。⑻以水文法与期间量平衡法相结合的方法综合研究流域产沙、输沙特性，解析水土保持等各项人类活动对流域泥沙的影响量。预测未来期密云水库来沙量，防沙、治沙措施等。4.研究思路⑴结合SPOT遥感动态监测，现场验证考察，分析流域土壤侵蚀、天然沙源分布。⑵通过长系列汛期降水量滑动线分析，研究流域水文实例资料对于长系列降水规律的代表性，并以此为基础展开水土保持减沙作用的雨力因子分析。⑶以典型支流或典型治理区、典型小流域分析为主，结合面上普查和点面分析，特别是雨~水~沙~水保参数等多因子的复相关分析，研究水土保持工程的坡面减沙作用。⑷以普查和典型调查相结合，研究面上中小型水利工程、矿山建设、交通建设、城镇建设、农田建设、河滩造地等人类活动以及河道冲淤演变对流域产沙和泥沙输移的影响。⑸以实测资料研究上游各大水库拦、排沙特征。⑹以实测资料研究各支、干流的含、输沙量变化规律及不同期间特征值。⑺以期间量平衡法研究流域泥沙时空分布。⑻以水文法与期间量平衡法相结合，综合提炼最终成果。5.技术路线⑴-88- 结合SPOT遥感监测工作，利用土地利用、土壤侵蚀等解译成果，分析泥沙来源。⑵广泛查阅、参考和引用经得起推敲的资料和相关研究成果，如：有关水文资料、工程规划和建设实施资料、总结报告、科研成果等，以吸取经验，提高本次研究水平。⑶项目人员深入实地，在当地相关部门有经验的人员配合下，以尽量科学可靠的手段，调查确定所需、所缺的资料，如：水利工程资料、土壤侵蚀资料、水土保持资料、林业资料、河道冲淤资料、矿产资料、交通建设、城镇建设资料等。⑷广泛征询当地有关部门和知名专家的意见、看法，寻求技术指导。⑸以不同方法、不同手段展开计算分析，对成果开展尽可能多的纵、横向合理性检查，以保证成果质量，提高成果水平。6.6二期工程投资估算6.6.1编制依据官厅、密云水库上游水土保持监测系统工程投资估算的编制，按照《全国水土保持监测网络与信息系统建设可行性研究报告》的编制依据为原则，并参考相关专业的编制办法编制。1.《国务院关于21世纪初期（2001-2005年）首都水资源可持续利用规划的批复》。2.全国水土保持监测网络与信息系统建设可行性研究报告》。3.能源水规（1990）825号文《水利水电工程可行性研究投资估算编制办法》。-88- 4.水总[2002]116号文《水利工程设计概（估）算编制规定》。5.监测站建筑工程单价（含装修）采用北京市2001年2季度水平的类似工程综合指标计算。6.设备的预算价来源于厂家报价和2001年市场调查、咨询价计列。7.软件系统开发费参用类似工程软件开发费用计列。8.其它基本预备费按5%计，价差预备费不计。监测站投入运行后的年运行费用，未计工程投资中。设备调试费按类似设备标准计列费用。6.6.2二期工程投资估算官厅密云水库上游水土保持监测系统二期工程建设计划用一年半的时间完成，主要内容包括信息采集、数据库系统开发建设、开展水土保持遥感动态监测、应用模型建立、信息管理系统开发、常规监测站点设施建设。二期工程总投资估算为2111.93万元。其中信息采集593.50万元，数据库系统建设217.90万元，水土保持遥感动态监测531.50万元，关键技术研究350.00万元，信息管理系统开发75.00万元，其它费用243.46万元，预备费100.57万元。具体详见表6.6.1。-88- 表6.6.1二期工程总投资估算表单位：万元编号项目或费用名称建安工程费设备及安装费其他费用合计第一部分建筑工程1767.901767.90一信息采集593.50593.50(一)遥感信息采集325.00325.00(二)非遥感信息采集268.50268.50二数据库系统建设217.90217.90三水土保持遥感动态监测531.50531.50四信息管理系统75.0075.00五关键技术研究350.00350.00第二部分设备及安装工程0.000.00第五部分其他费用243.46243.46一建设管理费131.10131.10二生产及管理单位准备费27.5027.50三科研勘测设计费77.7977.79四其它7.077.07一至五部分合计2011.36预备费100.57总投资2111.93-88- 表6.6.2二期工程费用估算表编号项目或费用名称单位数量单价(元)合价(万元)第一部分建筑工程1767.90一信息采集593.50(一)遥感信息采集325.001SPOT5遥感数字影像325.00SPOT5全色影像（地面分辨率2.5米）景5030000150.00SPOT5多光谱影像（地面分辨率10米）景501500075.00SPOT5全色和多光谱影像编程费景5020000100.00(二)非遥感信息采集268.501土壤信息县3346.502土地利用信息县3323.103重点治理小流域信息条3003500105.004地面观测信息县4120.505开发建设项目水土保持信息县4120.506社会经济信息县4120.5071:10000地形图幅270012032.40二数据库系统建设217.90(一)数据库系统建立项25.001小流域治理项目数据库项8.002开发建设项目水土保持数据库项5.003地面观测信息数据库项5.004社会经济数据库项7.00(二)信息处理、入库192.901土壤信息县3333.002土地利用信息县3333.003重点治理小流域信息条3003000.0090.004地面观测信息县4112.305开发建设项目水土保持信息县4112.306社会经济信息县4112.30三水土保持遥感动态监测531.501卫片处理（正射纠正、融合、镶嵌、裁切）景10014000.00140.002卫片解译幅2700800.00216.003解译数据整理和成图幅2700600.00162.004材料费幅270050.0013.50-88- 续表6.6.2二期工程费用估算表编号项目或费用名称单位数量单价(元)合价(万元)四信息管理系统75.001查询显示子系统项15.002统计分析子系统项20.003重点治理项目管理子系统项20.004系统集成项20.00五水土保持治理与监测关键技术研究350.001小流域水土流失监测模型项100.002“两库”上游水土保持生态修复典型调查与评价项50.003面源污染监测研究项80.004官厅水库上游泥沙调查研究项120.00表6.6.3二期工程费用估算表编号项目或费用名称单位数量单价(元)合价(万元)第五部分其它费用243.46一建设单位管理费131.101建设单位开办费55.002建设单位经常费33.003工程监理费26.004项目建设管理费114.000.1517.10二生产及管理单位准备费27.501技术人员培训费22.002工器具购置费5.50三科研勘测设计费77.791规划统筹费70.7210%7.072设计费1767.94%70.72四其它7.071质量监督费1767.90.25%4.422定额编制费1767.90.15%2.65-88- 7系统建设与运行管理为了保证官厅密云水库上游水土保持监测系统工程顺利建设与可靠运行。在本工程项目建设管理中，按照国家工程项目建设要求，要严格实行项目法人责任制、招标投标制、工程监理制、合同制等四项制度的管理体制。工程建设中要坚持“建管合一”的原则，批准工程开工前应明确工程建设项目法人，建立、键全建设与管理机构。7.1建设管理7.1.1管理体制按照工程建设管理要求，由项目法人组织成立工程建设管理部门，负责协调和工程建设管理工作。下设技术管理、质量管理、资金计划管理和综合协调等职能部门，其任务是负责本工程项目在建设过程中，审批建设实施计划及各类合同，筹措建设资金，协调关系，控制建设进度和资金使用情况以及有关设计和建设中的重大问题。7.1.2技术管理技术管理主要包括：标准化管理、技术文档管理等。1.标准化管理-88- 在系统工程项目的设计、开发及其运行过程中都必须高度重视标准化，实现全系统的统一、简化、协调、优选。具体体现为各类标准的贯彻执行和各类规程、规范的制订、执行。本系统涉及的技术标准按适用范围分为三级：即国际标准、国家标准、行业标准。2.技术文档管理技术文档管理将贯穿系统工程建设及运行的始终。技术文档主要包括：开发文档、项目成果文档、管理文档，组织制定技术文档管理职责和办法，制订文档编制策略，规定文档内容等。3.项目招投标管理严格按照工程项目建设招投标有关规定，实施工程项目建设的招标工作，择优选包施工队伍，确保工程项目建设质量。7.1.3质量管理体系要建立完善的质量管理体系，对工程初步设计、施工设计的成果和系统开发计划进行审查，对水土保持监测系统及其子系统设计、开发、试运行进行测试、验收，最终对工程建设整体进行验收。7.1.4项目建设监理为了确保工程达到预期的目标，工程建设管理局通过招标选择监理单位。监理单位协助建设管理局负责工程项目各分项的合同管理、工程进度、工程质量、投资控制、安全施工的监督和验收及其它有关的工作。7.1.5资金管理在整个系统建设过程中，按照投资计划及时掌握建设进度，加强资金的管理使用，确保工程的进度和资金使用按计划完成。-88- 7.2运行管理7.2.1运行管理任务系统工程建成后，运行管理的主要任务是负责数据库系统维护和管理，确保其正常可靠运行；负责基础平台维护、更新、管理，保证其先进性、有效性、可靠性；作好水土保持专业模型的应用、改进，提高模型的计算精度；负责监测信息的采集、传输，使整个系统建成后，能迅速、准确、全面地为中央和流域各级水土保持管理部门提供管理和决策支持服务。7.2.2运行管理原则设计与使用相结合、维护与计划保养相结合、软件的升级与更新相结合、专业管理与群众管理相结合、技术管理与经济管理相结合。系统的运行管理应采用集中与分散相结合的形式，在流域和省（市）管理机构的统一领导和协调下，实行分层次分部门管理，保证整个系统有序运行。7.2.3运行管理机构-88- 流域监测中心站作为主管单位负责系统运行、管理、维护的计划、安排、监督、检查等工作。设立官厅密云水库上游水土保持监测分中心站，是流域监测中心站的分设机构，负责系统运行、信息管理与更新、日常管理、系统维护的具体工作。由于水土保持专业特点的限定，系统工程建成后，对技术力量要求高，运行管理任务重，中心站的编制暂按11人设置，由海委内部调配，并建议由参加系统建设和开发工作的人员转入。运行管理要做到定职定岗，达到“建管合一”，保证系统的正常运行和管理。省（市）水土保持监测总站和地市监测分站，由地方统一建设和管理，负责地方水土保持监测信息的采集和管理，并向流域监测中心站输送必要的水土保持监测信息。常规监测点由地方统一建设和管理，及时向上一级监测站输送常规监测站点的实测信息。7.2.4运行管理办法在建设期间技术管理的基础上，各级运行管理部门要进一步完善和制定严格的运行管理办法及各项规章制度，主要内容包括：岗位责任制、设备管理制度、技术培训制度等。系统的运行管理原则上可分为文档管理、硬件管理、软件系统运行管理。文档管理是系统管理的重要组成部分，是影响系统及软件可维护性的决定因素；硬件管理是软件系统运行管理的根本保证，应建立硬件管理制度，明确职责，加强管理；软件系统运行管理是系统正常、高效运行的必要保证，应定岗定员，强化技术培训。7.2.5系统开发管理-88- 为使水土保持监测系统达到预期目标，需高度重视系统开发过程的管理，应积极引进先进的软件技术和管理技术。在整个系统的开发中，应遵循全面规划、统一设计与开发的基本原则，设计采用生命周期法来保证系统目标的实现。在各功能性的子系统开发中，要充分利用先进的、实用的、可靠的技术进行设计和开发。在可行性研究阶段，只是达到概念设计深度，在运行阶段要进行具体的开发设计工作，不断改进和更新各功能性子系统，适应水土保持监测系统的要求。7.2.6技术人员培训本系统所涉及的专业多，技术先进，现有人员的经验和技术难以达到系统工程建设的需要，为此在系统工程建设过程和运行管理中，各级管理人员应采取各种形式的技术培训，提高技术和管理水平，保证本系统建设、运行、维护管理工作。培训内容包括3S系统的应用和开发；数据库系统的维护和管理；基础平台维护、应用、更新等；应用模型的操作原理及使用；其他软件系统运行操作、维护管理等；硬件系统的维护和管理等。7.2.7运行管理资金本工程建成后主要是体现社会效益，属非赢利建设项目，运行管理和维护费用高，其运行费应当按分级管理的原则列入各级财政预算，以保障本系统的正常运行。工程建成后其产权归属地方的运行管理费用由地方财政负责支付；产权归属中央的运行管理费用由中央财政负责支付。-88- 8项目实施效果评价8.1评价依据⑴《水土保持建设项目前期工作暂行规定》；⑵《水利建设项目经济评价规范》；⑶《建设项目经济评价方法与参数》；⑷《海河流域水土保持监测中心及信息系统建设项目建议书》。8.2建设投资与运行成本计算1.固定资产投资官厅、密云水库上游水土保持监测系统建设项目，工程投资内容主要包括建筑工程（包括房屋工程、信息采集、模型建立和系统工程、关键技术研究推广和监测站点建设等）、设备及安装工程（包括监测设备、应用软件配置、设备调试费等）和其它费用。总投资概算3635.33万元，其中建筑工程2655.35万元，占73.8％，设备及安装工程383.40万元，占10.1％，其它费用423.47万元,占11.4％,预备费173.11万元，占4.7％。参照财政部《水利工程管理单位财务会计制度（暂行）》规定，固定资产值计1619.98万元，详见表8.1。2.年运行费内容包括监测费、工程维护费、工资及福利费、材料费和其它费用等。-88- 表8.1水土保持监测系统工程投资概算表编号项目或费用名称合计比重(%)第一部分建筑工程2795.3573.8一监测分中心站房屋工程450.00二信息采集1044.61三模型建立和系统开发870.74四应用研究430.00第二部分设备及安装工程383.4010.1一监测分中心站设备269.98二应用软件配置97.50三设备调试费15.92第五部分其他费用430.1811.4一建设管理费225.86二生产及管理单位准备费51.75三科研勘测设计费139.86四其它12.71一至五部分合计3608.93预备费180.454.7总投资3789.38100.0⑴工资及福利费等包括管理单位人员工资（含附加工资性津贴）、职工福利、劳保统筹和住房基金等，按定员总人数11人，人均年工资按1.5万元计，年工资总额为16.50万元，年福利费为2.31万元，年劳保统筹为2.81万元，年住房基金为1.65万元，工资及福利费等总计23.27万元。⑵监测费和管理费：包括野外观测和测量费、查询和购置资料费、图像和数据处理费等。按工资及福利费的2-88- .5倍计算，为47.03万元。⑶工程维护、设备更新费包括日常维修、养护和更新设备等费用，按固定资产投资乘以综合费率2.0%计算，为32.40万元。⑷材料费包括工程运行、维修、事故处理等所耗用的材料备品、低值易耗品等费用，按固定资产投资乘以综合费率0.5%计算，为8.10万元。⑸其它费用包括办公费、差旅费、科研教育经费等。按固定资产投资乘以综合费率1.5%计算，为24.30万元。整个监测系统工程年运行费合计为135.09万元。3.寿命周期根据设计要求，工程分三期实施，一期工程建设期1年，始于2002年7月，二期工程建设期计划2年，始于2004年1月；运行初期和正常运行期设计为30年。8.3效益分析该项目属于社会公益性项目，它所带来的效益主要表现在:1．提高水土保持工程建设的管理水平。监测网络形成后，为重点治理项目提供信息平台，从而提高规划、统计、监理和验收等工作效率，降低管理费用，根据有关资料,可节省1％的管理费,从而提高管理的现代化水平。-88- 2．提高水土保持治理技术水平和资金使用效率。监测数据可应用于科研，有些监测成果可直接指导生产，提高水保治理技术水平，使各种措施布设更合理，提高植物成活率，避免治理措施配置不当而起不到防护功能的现象，提高工程投资使用效率。3．减少人类活动造成的水土流失。监测并及时捕捉反馈信息，及时纠正和制止人类活动造成的水土流失，提高预防监督管理水平。4．社会效益十分显著。监测数据被应用，可更快速、准确、方便的开展专题监测研究项目，如京津水源风沙源水土流失动态监测，为生态环境和水资源保护提供科学的规划、决策依据。8.4国民经济盈利能力分析如前所述，本项目属社会公益性项目，按规范进行国民经济评价时，先按12%的社会折现率进行计算和比较,再按7%的社会折现率进行计算和比较。项目投资主要用于购置和安装现代化的信息收集和处理设备及软件，以及相关的技术开发和研究等；项目可量化的效益在于,高新技术的应用而节省了水土保持工程投资，并提高了水保工程的质量,但该项目的政治效益、社会效益以及对被监测地区的经济发展的影响却难于用货币表示。按社会折现率12％，计算期34年，折现基准点为建设期第一年年初，计算结果为：项目经济效益费用本比0.82，经济净现值-1002万元，经济内部回收率8.4%。-88- 按社会折现率7％，项目经济效益费用本比1.10，经济净现值604万元，经济内部回收率8.4%。该项目的敏感性分析结果表明,当社会折现率为7%时,在不利的条件下,即在投资增加5%或效益减少5%时，经济评价指标也接近合格，详见表8.2。综合考虑该项目的效益，认为官厅、密云水库上游水土保持监测系统建设项目是可行的。表8.2国民经济评价敏感性分析表项目经济内部收益率（％）经济净现值（万元）经济效益费用比基本方案（12%）8.4-10020.82基本方案（7%）8.46041.10敏感性因素（7%）投资增加5％7.62891.04投资增加10％6.9-251.00效益减少5％7.62591.04效益减少10％6.8-850.99投资增加5％效益减少5％6.9-550.99-88-'