推進國度水網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)建立，面向數(shù)字孿生國度水網(wǎng)安排營業(yè)模子和學問需求，沉點開展國度水網(wǎng)主要結(jié)點工程工情、流量、水質(zhì)等要素正在線監(jiān)測，推進調(diào)水工程水量監(jiān)測，強化取水水源設(shè)備的水位、水質(zhì)、流量，輸水設(shè)備的流量、壓力、變形、滲流、溫度，以及調(diào)蓄設(shè)備的水位、進出口流量、淤積等調(diào)水工程全流程、全環(huán)節(jié)、全要素監(jiān)測，完美取用水監(jiān)測計量系統(tǒng)。開展河湖水資本和生態(tài)監(jiān)測，持續(xù)推進全國沉點河湖生態(tài)流量和跨省主要斷面江河水量常態(tài)化監(jiān)測。強化農(nóng)業(yè)灌溉面積、斷流河道、萎縮湖泊遙感監(jiān)測，加強集中式飲用水水源地水量水質(zhì)監(jiān)測。加強地下水監(jiān)測能力扶植，完美全國地下水水位監(jiān)測坐網(wǎng)，加大基于沉力衛(wèi)星數(shù)據(jù)的地下水蓄變量監(jiān)測闡發(fā)研究取使用，提拔取用水、河湖水資本、生態(tài)流量保障、飲用水平安、地下水資本等營業(yè)監(jiān)測能力。
數(shù)字孿生水利具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征，成為水利新質(zhì)出產(chǎn)力的顯著標記和無力抓手。監(jiān)測系統(tǒng)是數(shù)字孿生水利扶植的主要根本，天-空-地-水-工監(jiān)測手藝根本前提不竭完整，衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、斗極通導(dǎo)遙一體化、無人機、無人船、激光雷達、測雨雷達、聲光電雷達、水下機械人、智能傳感等現(xiàn)代空間不雅測、智能收集、智能建模等通用公用先輩手藝及配備為水利營業(yè)監(jiān)測供給了先輩出產(chǎn)東西，并已正在水利行業(yè)逐漸獲得無效使用，正分歧程度推進監(jiān)測系統(tǒng)提檔升級。數(shù)字孿生水利通過推進水利勞動者、出產(chǎn)材料、勞動對象及其優(yōu)化組合進一步躍升來實現(xiàn)水利出產(chǎn)力的成長。開展“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植，可以或許推進以數(shù)據(jù)、消息、科技為焦點的新型出產(chǎn)材料的升級，推進由新期間水利勞動者、出產(chǎn)材料（監(jiān)測數(shù)據(jù)）以及勞動對象（數(shù)字孿生營業(yè)系統(tǒng)）構(gòu)成的水利新質(zhì)出產(chǎn)力成長。
?。?。水利部消息核心，100053，；2。水利部南京水利水文從動化研究所，210012，南京；3。黃河水利委員會黃河水利科學研究院，450003，鄭州）。
出格是正在應(yīng)對湖南團洲垸堤防決口險情期間，“天空位水工”一體化監(jiān)測手藝手段闡揚了主要感化。收到“湖南岳陽市華容縣團洲垸洞庭湖一線堤防發(fā)生管涌險情，告急封堵失敗后堤壩決堤”的消息后，水利部針對團洲垸及周邊區(qū)域告急搭建“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)。
“地”：建立潰口表里應(yīng)急坐，針對流量、水位、潰口長度等要素以小時級頻次開展監(jiān)測，7月6日12時，監(jiān)測到潰口寬度增至225m擺布，垸表里水位根基持平。
監(jiān)測是指通過各類傳感器和配備對特定對象進行及時、長序列取丈量，進而各類要素消息時空變化環(huán)境，是實現(xiàn)物理世界數(shù)字化映照的環(huán)節(jié)手藝手段。數(shù)字孿生水利系統(tǒng)是以物理水利對象為單位、時空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學模子為焦點、水利學問為驅(qū)動，對物理水利全要素和水利管理辦理勾當全過程進行數(shù)字映照、智能模仿、前瞻預(yù)演，取物理水利系統(tǒng)同步仿實運轉(zhuǎn)、真假交互、迭代優(yōu)化，實現(xiàn)對物理水利系統(tǒng)及時、發(fā)覺問題、優(yōu)化安排的新型根本設(shè)備。高尺度的數(shù)字孿生水利需要高頻次、高精度、及時正在線的監(jiān)測系統(tǒng)進行支持，并絡(luò)繹不絕地為數(shù)字孿生平臺出格是水利專業(yè)模子計較供給動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時精準更新水利對象的形態(tài)。監(jiān)測系統(tǒng)的科學扶植和高頻甚至正在線運轉(zhuǎn)是實現(xiàn)“孿生”的主要前提，是支持營業(yè)實現(xiàn)及時精準“四預(yù)”的保障。因而加速建立“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)具有主要意義。
要沉點推進“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植，積極爭取基建投資、財務(wù)資金和專項債券等其他相關(guān)渠道投入，按照“整合已建、統(tǒng)籌正在建、規(guī)范新建”的準繩操縱好各渠道資金，按照“兩手發(fā)力”的要求積極摸索通過市場機制籌集資金。
加速建立水利公用、公益性、軍平易近融合、貿(mào)易等光學、雷達、沉力衛(wèi)星等構(gòu)成的水利遙感衛(wèi)星使用星座，通過發(fā)射“水利一號”等遙感衛(wèi)星，深化各方合做，推進水利監(jiān)測手藝立異升級，及時供給動態(tài)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)辦事。搭建無人機監(jiān)測共享辦事平臺，實現(xiàn)無人機資本正在線辦理和共享使用。沉點水利工程、河湖的環(huán)節(jié)部位視頻全籠蓋，共享利用中國鐵塔高點視頻、無人機等資本，協(xié)同成立水旱災(zāi)禍事務(wù)應(yīng)急處相信息保障機制。基于斗極定位、、授時和短報文辦事功能，保障雨水情、工情及時持續(xù)傳輸，根基建成基于斗極的數(shù)字孿生水利時空數(shù)據(jù)底座。推進智能監(jiān)測新手藝設(shè)備使用，推進水利測雨雷達、激光雷達、智能芯片、高壩深水探傷、水文應(yīng)急監(jiān)測、冰下正在線測流、堤壩高精度電磁探測、分布式光纖等辦事于數(shù)字孿生水利扶植的先輩手藝配備使用，為行業(yè)監(jiān)測供給手藝配備根本。
錢峰，成開國，夏潤亮，等。數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)建立取使用初探[J]。中國水利，2024（24）：39-47？。
要正在實和中堆集、熬煉、培育復(fù)合型人才，攻堅克難，慎密環(huán)繞新質(zhì)出產(chǎn)力要求，融合理論取實踐，為“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植供給人才支持。
到2026年歲尾，以水利部、流域辦理機構(gòu)、省級水行政從管部分的數(shù)字孿生平臺為依托，根基建成衛(wèi)星、雷達、無人機、無人船、視頻監(jiān)測點、地面監(jiān)測坐、水面水下監(jiān)測點、水利工程監(jiān)測坐等構(gòu)成的“點線面體”監(jiān)測收集，持續(xù)優(yōu)化迭代升級，根基籠蓋水利對象全要素和水利管理辦理全過程，布局、密度、功能實現(xiàn)提檔升級，監(jiān)測手藝、、軌制、尺度等根本保障較著夯實，水旱災(zāi)禍防御、水資本辦理取調(diào)配、水利工程扶植和運轉(zhuǎn)辦理、河湖長制及河湖辦理、水土連結(jié)和農(nóng)村水利水電等營業(yè)監(jiān)測能力較著提拔，為具有“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生水利系統(tǒng)供給全面、及時、精準、靠得住的算據(jù)支持。
天基、空基、地基、水基、工基監(jiān)測五位一體，從水利行業(yè)監(jiān)測全局出發(fā)，全面籠蓋水旱災(zāi)禍防御、水資本辦理取調(diào)配等水利“2+N”營業(yè)監(jiān)測范疇。一體化監(jiān)測，從系統(tǒng)不雅念出發(fā)，是對一個水利對象或一項水利營業(yè)的一體化監(jiān)測，填補行業(yè)單一監(jiān)測手段缺陷，多手段分析使用，全方位、全籠蓋、全要素監(jiān)測；同時是成立正在全國、流域、省級、工程辦理單元共謀、共建、共用、共享根本上的一體化監(jiān)測，實現(xiàn)系統(tǒng)完整、集約節(jié)約、不沉不漏；也是各個營業(yè)監(jiān)測之間的一體化，共用如電力、通信、監(jiān)測地址等根本設(shè)備，打通營業(yè)數(shù)據(jù)共享壁壘，采集面向水利對象全要素和水利管理辦理全過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將水利監(jiān)測數(shù)據(jù)正在時空、范疇、精度、頻次等方面協(xié)同融合，通過消息網(wǎng)和水利云等進行通信傳輸和闡發(fā)存儲，保障數(shù)字孿生平臺中的模子平臺和學問平臺算據(jù)挪用，支持實現(xiàn)水利營業(yè)“四預(yù)”功能。
面向全國河湖長制辦理消息系統(tǒng)以及河湖監(jiān)管營業(yè)需求，提拔河湖庫“天空位水工”一體化監(jiān)測能力，面向河湖庫監(jiān)測消息量大類雜，單一遙感識別模子精度低、效率低，夜間、動態(tài)復(fù)雜前提下問題發(fā)覺識別難等問題，加強高分辯率衛(wèi)星遙感（亞米級）、斗極、無人機、激光雷達、視頻智能識別等監(jiān)測手藝使用，開展水庫工程辦理和范疇上圖，沉點河道、湖泊辦理范疇內(nèi)地物圖斑變化按季遙感監(jiān)測和人工智能識別，開展主要防洪水庫庫容侵犯監(jiān)測。使用斗極手藝、船舶從動識別系統(tǒng)（AIS）、視頻、無人機放哨等手藝，為全面辦事河湖水域岸線空間管控和河湖庫“清四亂”（清理亂占、亂采、亂堆、亂建）規(guī)范化常態(tài)化工做供給數(shù)據(jù)支持。
成立健全數(shù)據(jù)歸集共享辦理軌制，制定監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、歸集、共享等方面的辦理軌制和工做機制。加強監(jiān)測尺度取計量支持，面向數(shù)字孿生水利扶植需求，建立恰當超前、相對不變、持續(xù)擴展、適用性強的數(shù)字孿生水利監(jiān)測手藝尺度系統(tǒng)，成立健全監(jiān)測計量系統(tǒng)，環(huán)繞流量、水位、雨量等環(huán)節(jié)要素加強計量尺度安拆扶植。
“天空位”一體化監(jiān)測指借幫衛(wèi)星平臺、無人機平臺以及地面設(shè)備設(shè)備實現(xiàn)立體化監(jiān)測，填補單一監(jiān)測手段缺陷，正越來越普遍使用于各行各業(yè)，如生態(tài)部提出“天空位一體化”生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測收集，國度林草局構(gòu)開國家公園“天空位”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，廣西海洋坐扶植天空位海一體化監(jiān)測示范工程——茅尾海生態(tài)立體智能分析監(jiān)測等。數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)面向水利行業(yè)河湖水體和水利工程監(jiān)測主要性以及監(jiān)測對象內(nèi)正在特點（如河湖水下地形、水體水質(zhì)要素，以及水利工程滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等要素），以營業(yè)為牽引，進一步聚焦跨營業(yè)、跨層級、跨技法術(shù)字孿生一體化監(jiān)測需求，實現(xiàn)對水利對象全要素和水利管理辦理全過程監(jiān)測，可以或許更好辦事數(shù)字孿生水利扶植，處理水利營業(yè)痛點難點。
正在“天空位水工”一體化監(jiān)測網(wǎng)根本上，建立水利部本級-流域-省份-工程“縱向到底，橫向到邊”的數(shù)據(jù)歸集平臺，對接全國一體化政務(wù)辦事平臺，實現(xiàn)跨部委共享數(shù)據(jù)的同一歸集取數(shù)據(jù)目次同步，整合水利部視頻級聯(lián)集控平臺、水利部無人機監(jiān)測共享辦事平臺、水利部衛(wèi)星遙感監(jiān)測平臺等平臺共享辦事。成立水利部取流域辦理機構(gòu)、省級水行政從管部分、相關(guān)工程辦理單元之間不變的數(shù)據(jù)傳輸鏈。正在水利一張圖上建立“天空位水工”一體化監(jiān)測專題圖。環(huán)繞營業(yè)使用需求，開展多源、、多標準數(shù)據(jù)歸集管理，保障水利根本對象邏輯分歧性、數(shù)據(jù)分歧性，確保數(shù)據(jù)“一數(shù)一源”。
平安靠得住，自從可控。全面提拔收集通信平安防護能力，傳輸、歸集取使用。加速推進國產(chǎn)化手藝和設(shè)備研發(fā)使用，提拔設(shè)備設(shè)備集約性、靠得住性、不變性，實現(xiàn)全生命周期高效智能運維。
“水”次要操縱聲、光、電、無人船等監(jiān)測手藝配備實現(xiàn)對河湖庫水體的水位、流速、水質(zhì)、泥沙、水下地形、水生生物等水中水下要素的精準從動化監(jiān)測。
水利部通過實施“天空位水工”一體化監(jiān)測夯基提能步履，連系數(shù)字孿生水利扶植先行先試沉點，建立數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)。2024年7月，水利部印發(fā)《數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測夯基提能步履方案（2024—2026年）》，細化明白近3年內(nèi)數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)徑，沉點提出夯實手藝設(shè)備、通信平安、數(shù)據(jù)歸集、軌制尺度等四方面通用公用根本，提拔水旱災(zāi)禍防御、水資本辦理取調(diào)配、水利工程扶植和運轉(zhuǎn)辦理、河湖長制及河湖辦理、水土連結(jié)、農(nóng)村水利水電等六方面營業(yè)監(jiān)測能力，共計10個方面40項使命，賦能水利“2+N”營業(yè)使用，全面提拔水利對象全要素和管理辦理全過程智能能力。
監(jiān)測是數(shù)字孿生水利的前提和根本，加速建立數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，將為提拔數(shù)字孿生水利高保實扶植運轉(zhuǎn)效能、實現(xiàn)水利營業(yè)預(yù)告、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”精準化決策使用供給豐碩的數(shù)據(jù)根本。本文研究梳理了扶植數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)的意義，提出了總體思和實施徑，淺析了典型使用場景，為全面開展數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植供給了經(jīng)驗。然而因為物理水利系統(tǒng)和已有監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜性，仍存正在數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)質(zhì)量節(jié)制、公用設(shè)備等大量涉及手藝攻關(guān)取辦理機制等方面的問題需要處理。此后水利部將進一步組織指點各相關(guān)單元持續(xù)深切開展數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植，并加強全過程、全鏈條指點，有組織開展手藝攻關(guān)和機制優(yōu)化，通過成立數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測夯基提能步履臺賬和一張圖，實施動態(tài)辦理，督促“天空位水工”一體化監(jiān)測各項扶植使命落實，加強“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植取數(shù)字孿生水利數(shù)據(jù)底板、模子平臺、學問平臺、水利范疇大模子等的融合集成，實現(xiàn)監(jiān)測及時全籠蓋，模子動態(tài)調(diào)算，學問矯捷更新，支持建立具有“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生水利系統(tǒng)，為水利數(shù)字孿生扶植支持保障水平安，引領(lǐng)水利高質(zhì)量成長供給強無力的前端支撐。
需求牽引，使用至上。聚焦處理現(xiàn)實水利營業(yè)問題，面向數(shù)字孿生水利模子輸入，面向水利學問平臺和范疇大模子鍛煉取決策的數(shù)字孿生監(jiān)測需求，以實現(xiàn)數(shù)字化映照、聰慧化模仿、前瞻性預(yù)演為導(dǎo)向，避免銳意逃求“天空位水工”品種全籠蓋而輕忽營業(yè)實和適用。以支持數(shù)字孿生模子動態(tài)計較和營業(yè)仿實決策為牽引，處理行業(yè)痛點難點，如山害監(jiān)測應(yīng)沉點加強測雨雷達的使用，以實現(xiàn)耽誤洪水預(yù)見期和提拔預(yù)告精度的無效同一；水利工程平安監(jiān)測應(yīng)沉點強化水庫大壩平安自診斷和壩外設(shè)備研發(fā)使用，及時精準監(jiān)測水庫大壩位移變形、滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等工情險情要素；高含沙河道管理監(jiān)測應(yīng)沉點加強含沙量、河勢和灘區(qū)的地形監(jiān)測，以更好地支撐浪蕩性河段河道模仿仿實。正在滿腳營業(yè)需求的環(huán)境下，做到應(yīng)設(shè)盡設(shè)、應(yīng)測盡測、應(yīng)正在線盡正在線，貫通前端、平臺歸集、消息使用全過程，支持“四預(yù)”功能。
以流域為單位，統(tǒng)籌布局、密度、功能及系統(tǒng)集成，加速建立雨水情監(jiān)測預(yù)告“三道防地”。推進洪澇災(zāi)禍遙感監(jiān)測，實現(xiàn)洪澇災(zāi)禍衛(wèi)星遙感監(jiān)測從動化、營業(yè)化、規(guī)范化。加強山害監(jiān)測預(yù)警，強化蓄暢洪區(qū)協(xié)同動態(tài)監(jiān)測，精準控制蓄暢洪區(qū)容積及其布局消息，動態(tài)控制蓄暢洪區(qū)內(nèi)棲身生齒變化環(huán)境。推進衛(wèi)星遙感、無人機、固定和挪動視頻旱情一體化監(jiān)測，面向數(shù)字孿生水利模子平臺水文水動力、水庫安排等水利專業(yè)模子和水利大模子決策需求，實現(xiàn)降雨、河流來水、庫塘蓄水、土壤墑情、凌情相關(guān)目標及時按需更新，提拔水旱災(zāi)禍防御監(jiān)測能力。提拔極端災(zāi)禍應(yīng)急監(jiān)測能力，實現(xiàn)正在極端災(zāi)禍導(dǎo)致斷網(wǎng)、斷電、斷“三斷”環(huán)境下的主要防洪對象雨水情、工情、險情監(jiān)測消息采集和數(shù)據(jù)傳輸。
聚焦農(nóng)田灌溉用水計量精準化、辦理運維智能化、灌溉體例高效化，加強灌區(qū)水情、工情、墑情、農(nóng)情等消息監(jiān)測，彌補完美灌區(qū)監(jiān)測計量、沉點泵坐近程設(shè)備設(shè)備，因地制宜奉行無人機巡渠、近程量測水、閘門從動節(jié)制等手藝配備，實現(xiàn)沉點區(qū)域典型大中型灌區(qū)水情、工情、農(nóng)情等正在線監(jiān)測計量。通過鞭策實現(xiàn)對規(guī)?；┧こ趟?、水質(zhì)、水壓、取用水計量等環(huán)節(jié)參數(shù)和水泵、藥劑投加等次要設(shè)備設(shè)備的正在線，實現(xiàn)一批千噸萬人及以上規(guī)模供水工程的取用水監(jiān)測。通過對根本前提較好的小水電坐試點開展物聯(lián)網(wǎng)扶植，實現(xiàn)發(fā)電機組、雨水情、視頻、巡檢系統(tǒng)等及時數(shù)據(jù)的鏈接、傳輸、存儲和闡發(fā)。
提拔數(shù)據(jù)通信效能和韌性，升級水利衛(wèi)星通信網(wǎng)從架構(gòu)，分析使用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)及斗極手藝實現(xiàn)通信應(yīng)急雙備份，擴展水利營業(yè)網(wǎng)網(wǎng)帶寬，添加專線彈性帶寬，處理偏僻地域“最初一公里”數(shù)據(jù)傳輸難題，強化沉點區(qū)域、點位的韌性扶植，保障斷網(wǎng)、斷電、斷風險下的通信。強化收集平安防護，對前端設(shè)備、傳輸收集和后端領(lǐng)受處置平臺進行全面平安防護，沉點強化設(shè)備本身平安、身份辨別、準入節(jié)制等辦法，并通過等保測評。強化數(shù)據(jù)平安防護，全面推進商用暗碼使用，建立暗碼辦事根本設(shè)備，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)平安。
面向全國現(xiàn)代化水庫運轉(zhuǎn)辦理矩陣平臺扶植需求以及水利工程扶植和運轉(zhuǎn)辦理孿生模仿需求，加強已建水庫大壩平安監(jiān)測，沉點環(huán)繞水庫大壩、2級及以上堤防、大中型水閘等平安運轉(zhuǎn)及辦理實施“天空位水工”一體化監(jiān)測扶植。新建改建水利工程按規(guī)模和功能科學布設(shè)監(jiān)測傳感器，持續(xù)推進已建大中型水庫視頻、大壩平安監(jiān)測、智能巡檢及從動化監(jiān)測全籠蓋，推進小型水庫雨水情監(jiān)測及視頻設(shè)備全籠蓋、大壩平安監(jiān)測設(shè)備應(yīng)設(shè)盡設(shè)，推進水庫庫區(qū)覆沒區(qū)實物查詢拜訪。推進堤防水閘位移形變斗極監(jiān)測，推進2級及以上堤防環(huán)節(jié)斷面水位等監(jiān)測全籠蓋，強化堤防滲漏、管涌、滑坡、崩岸、白蟻風險等險情監(jiān)測手藝、配備研發(fā)使用，精準控制堤內(nèi)河灘地形、河槽水下地形、高稈做物、礙洪動物和建立物分布環(huán)境和經(jīng)濟社會消息，及時闡發(fā)預(yù)測河勢變化及行洪能力。推進大中型水閘閘前水位、閘后水位、過閘流量從動監(jiān)測，以及沉點部位視頻、位移變形、滲流滲壓監(jiān)測設(shè)備等扶植。
立異驅(qū)動，提標提檔。加速研發(fā)和使用智能化監(jiān)測手藝、配備、方式，推進新一代消息手藝取水利監(jiān)測深度融合，推進數(shù)據(jù)采集、傳輸、處置、闡發(fā)及使用全鏈條數(shù)字化、收集化、智能化。按照具備“四預(yù)”功能要求，對現(xiàn)行水利監(jiān)測手藝尺度進行全面評估和修訂完美，推進已建監(jiān)測設(shè)備設(shè)備數(shù)智化提檔，正在建和新建工程監(jiān)測網(wǎng)建立應(yīng)適度超前。
摘要：監(jiān)測是數(shù)字孿生水利的前提和根本。單一監(jiān)測手段已難以滿腳全面提拔水利對象全要素和水利管理辦理全過程智能能力需求。建立數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，是成長水利新質(zhì)出產(chǎn)力的必然要求，是數(shù)字孿生水利提質(zhì)增效的根基要求。引見了“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)的總體框架、根基準繩取扶植方針，從夯實手藝設(shè)備、通信平安、數(shù)據(jù)歸集、軌制尺度等四方面通用公用根本，提拔水旱災(zāi)禍防御、水資本辦理取調(diào)配、水利工程扶植和運轉(zhuǎn)辦理、河湖長制及河湖辦理、水土連結(jié)、農(nóng)村水利水電等六方面營業(yè)監(jiān)測能力兩個大類，梳理了“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)實施徑，以及強化組織帶領(lǐng)、資金保障、科技立異、人才支持等保障辦法。闡發(fā)了湖南團洲垸堤防決口險情應(yīng)對的監(jiān)測系統(tǒng)使用案例。研究可以或許為全面建成“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，支持具有全要素高保實“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生水利供給參考。
“空”次要操縱無人機、高塔等設(shè)備設(shè)備搭載激光雷達、氣候雷達、測雨雷達等監(jiān)測儀器，實現(xiàn)對水域岸線、蓄暢洪區(qū)、山害易發(fā)區(qū)等沉點區(qū)域的地形、雨情等要素的中小標準高精度動態(tài)及時監(jiān)測。
強化統(tǒng)籌，分工協(xié)做。系統(tǒng)謀劃江河湖泊管理、水利工程扶植、水利管理辦理勾當?shù)茸W(wǎng)布設(shè)、監(jiān)測要素選擇和手藝配備設(shè)置裝備擺設(shè)，分析考慮常規(guī)取應(yīng)急監(jiān)測需求，統(tǒng)籌建立集約化一體化立體監(jiān)測網(wǎng)和數(shù)據(jù)歸集平臺，系統(tǒng)設(shè)想“天空位水工”一體化監(jiān)測結(jié)構(gòu)，確保“天空位水工”各類監(jiān)測手藝互相連系，空間范疇無機互補，營業(yè)系統(tǒng)集成復(fù)用。加強國度水行政從管部分、流域辦理機構(gòu)、處所水行政從管部分、水利工程辦理單元和水利規(guī)劃設(shè)想、科學研究、監(jiān)測計量等單元分工協(xié)做，按照職責范疇和使命分工成立健全協(xié)同工做機制。
數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，是數(shù)字孿生水利的主要構(gòu)成部門，分析使用“天空位水工”多種監(jiān)測手藝配備方式，建立支持水利多營業(yè)的一體化監(jiān)測網(wǎng)，此中“天”“空”“地”為廣義的監(jiān)測手藝手段，“水”特指對河湖庫水體水中水下水利要素的監(jiān)測，“工”特指對水利工程內(nèi)部外部要素的監(jiān)測。
要落實工做義務(wù)，加強組織帶領(lǐng)，建立營業(yè)、網(wǎng)信、手藝、辦理等部分協(xié)同推進的長效機制，強化各項使命的全生命周期監(jiān)視辦理，按需開展安排會商，及時研究處理“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)扶植過程中發(fā)覺的各類問題，推進使命有序無效開展。
尺度同一，無機互補。建立“天空位水工”一體化監(jiān)測尺度系統(tǒng)，全面推進天、空、地、水、工手藝一體化互補，空間一體化籠蓋，監(jiān)測對象營業(yè)一體化共享。通過同一尺度設(shè)想實施，充實操縱已建水利網(wǎng)，確保“天空位水工”集約高效化扶植。
“天”：操縱衛(wèi)星遙感影像對洞庭湖進行滾動監(jiān)測闡發(fā)，基于7月5日18時的遙感影像發(fā)覺湖南省岳陽市華容縣團北村附近一處堤防潰口，寬度190。38m，形成疑似覆沒范疇1。05km²，至7月8日22時44分影像顯示，潰口已完全封堵；從決口發(fā)生、封堵到排水共計開展86次持續(xù)監(jiān)測，初期最高監(jiān)測頻次達小時級，后續(xù)每日監(jiān)測排澇進展、團洲平安區(qū)和錢團間堤平安情況。
推進數(shù)字孿生水利扶植是成長水利新質(zhì)出產(chǎn)力的顯著標記，是鞭策水利高質(zhì)量成長、保障我國水平安的主要徑。水利部深切貫徹習總關(guān)于收集強國的主要思惟、習總“節(jié)水優(yōu)先、空間平衡、系理、兩手發(fā)力”治水思和關(guān)于治水主要闡述，認實落實黨的二十大和二十屆三中全會，按照數(shù)字孿生水利扶植頂層設(shè)想要求，“需求牽引、使用至上、數(shù)字賦能、提拔能力”準繩，針對算據(jù)不敷全面、及時、精確、智能、規(guī)范等凸起問題，提出健全數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，為數(shù)字孿生水利的高保實扶植運轉(zhuǎn)供給算據(jù)保障，支持建立具有預(yù)告、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生水利系統(tǒng)，驅(qū)動引領(lǐng)水利高質(zhì)量成長。
正在全球天氣變化布景下，極端強降水、洪澇災(zāi)禍事務(wù)呈現(xiàn)趨多趨廣趨強態(tài)勢，給人平易近群命財富平安帶來嚴沉。2024年，全國大江大河創(chuàng)記載發(fā)生26次編號洪水，超警河道數(shù)量一度達到常年同期的260%，水利部汛期發(fā)布預(yù)警4600余次，區(qū)域性極端暴雨洪水導(dǎo)致多起稀有嚴沉災(zāi)禍事務(wù)。連系河南“21·7”特大暴雨洪水、海河“23·7”流域性特大洪水、2024年7月湖南團洲垸一線月老哈河堤防潰口等極端洪澇災(zāi)禍形成的險情可以或許看出，僅靠地面坐單一監(jiān)測手段已無法滿腳雨水情和災(zāi)情全面、及時、精準監(jiān)測預(yù)警的要求，出格是雨水情、工情險情監(jiān)測消息采集以及斷網(wǎng)斷電斷“三斷”環(huán)境對數(shù)據(jù)傳輸提出了更高要求，火急需要“天空位水工”一體化監(jiān)測數(shù)據(jù)及時通順、中轉(zhuǎn)一線，為人員撤離，水庫、蓄暢洪區(qū)等啟用以及防御預(yù)案的生成等決策批示供給無力數(shù)據(jù)支持，建立消息一體化互補的防洪營業(yè)全鏈條，補齊監(jiān)測短板，削減天然災(zāi)禍給人平易近群命財富平安帶來的喪失。
算據(jù)是數(shù)字孿生水利扶植的根本，豐碩一體的監(jiān)測系統(tǒng)是及時獲取算據(jù)的保障，沒有及時精準的算據(jù)支持就無法實現(xiàn)數(shù)字孿生水利動態(tài)計較、及時調(diào)優(yōu)、迭代優(yōu)化的效能，如流域下墊面動態(tài)數(shù)據(jù)支持精準的洪水預(yù)告，工程BIM數(shù)據(jù)支持精準的工程布局應(yīng)力取潰壩風險闡發(fā)，蓄暢洪區(qū)地形等數(shù)據(jù)支持精確的分洪決策。水利部已初步建立涵蓋23顆遙感衛(wèi)星、2500架無人機、1。5萬處視頻點位、15。5萬個地面水文報汛坐、萬萬級工程平安監(jiān)測點位的水利消息分析采集系統(tǒng)，但仍然存正在監(jiān)測手段單一、籠蓋范疇不腳、監(jiān)測要素不全、全量程全過程監(jiān)測能力衰、數(shù)據(jù)質(zhì)控不腳、跨營業(yè)跨層級協(xié)同難等問題，全體上智能化、從動化程度不高，新手藝使用不腳，距離透辟、及時、精準方針存正在較大差距，限制著數(shù)字孿生水利真假交互以及水利營業(yè)精準“四預(yù)”功能實現(xiàn)。加速建立數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，是夯實算據(jù)支持、驅(qū)動算法動態(tài)計較、合理設(shè)想算力保障、充實闡揚數(shù)字孿生水利效能的根基要求。
立異科技攻關(guān)機制，加強“天空位水工”一體化監(jiān)測相關(guān)的推廣使用，摸索“揭榜掛帥”機制，以及營業(yè)部分擔任“出題”并指點相關(guān)科研攻關(guān)工做，科研機構(gòu)、高檔院校及企業(yè)“答題”，市場“閱卷”的新型產(chǎn)學研用連系等模式。
綜上所述，數(shù)字孿生水利“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，是數(shù)字孿生水利的主要構(gòu)成部門，對水利對象全要素和水利管理辦理全過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過消息網(wǎng)和水利云等進行通信傳輸和闡發(fā)存儲，保障數(shù)字孿生平臺中的模子平臺和學問平臺算據(jù)挪用，支持實現(xiàn)水利營業(yè)“四預(yù)”?，F(xiàn)階段數(shù)據(jù)扶植的空間范疇和扶植精度均和已有工做有所分歧，為科學完美監(jiān)測坐網(wǎng)、升級監(jiān)測設(shè)備，更好地規(guī)范衛(wèi)星遙感、無人機、視頻等“點線面體”多源、、多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、歸集等過程，為數(shù)字孿生水利模子平臺、學問平臺以及水利范疇大模子供給高效融合的算據(jù)支持，亟須加速建立“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，支持數(shù)字孿生水利扶植高保實扶植運轉(zhuǎn)要求及水利營業(yè)“四預(yù)”功能實現(xiàn)。
提拔報酬水土流失遙感監(jiān)測能力，基于多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，開展籠蓋全國范疇的水土連結(jié)遙感監(jiān)管，提拔違法違規(guī)擾動、面積和水土流失風險發(fā)覺的及時性。操縱無人機遙感數(shù)據(jù)，識別棄渣場選址變化、水土連結(jié)辦法落實等環(huán)境，為精準實施現(xiàn)場監(jiān)管供給支持。通過全面實施國度水土連結(jié)監(jiān)測坐點優(yōu)化結(jié)構(gòu)工程，實現(xiàn)對國度水土連結(jié)監(jiān)測坐點監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能化采集、及時傳輸、從動入庫和大數(shù)據(jù)辦理。開展全國水土流失年度動態(tài)監(jiān)測，控制水土流失情況、分布及變化環(huán)境。以雨量監(jiān)測、水位監(jiān)測、視頻為從，持續(xù)推進下逛有居平易近點和主要設(shè)備的中型以上淤地壩平安監(jiān)測設(shè)備全籠蓋。
“工”次要操縱滲壓計、光纖光柵、應(yīng)變計、震動儀、丈量機械人、水下機械人等手段實現(xiàn)對水庫大壩、堤防、水閘、隧洞等水利工程表里的滲流滲壓、位移變形、應(yīng)力應(yīng)變等工情險情要素的及時精細監(jiān)測。
截至團洲垸決堤處合龍時，共計添加應(yīng)急監(jiān)測坐點10處，協(xié)調(diào)中國鐵塔視頻15處、遙感影像24幅。該系統(tǒng)的扶植為團洲垸堤防決口洪水預(yù)告預(yù)演供給了無力的數(shù)據(jù)支持。按照告急搭建的“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，及時更新監(jiān)測消息，快速建立團洲垸堤表里應(yīng)急監(jiān)測坐點洪水預(yù)告方案，發(fā)布預(yù)告，并建立二維水動力學洪水演進模子，操縱團洲垸洪水模仿取遙感和鐵塔視頻實況進行驗證，復(fù)現(xiàn)團洲垸覆沒過程。假設(shè)最高水位時錢團間堤北部虧弱堤段、南部虧弱堤段別離潰堤，建立賦稅湖南垸內(nèi)悅來河西岸、東岸、省道等多套防守方案，分析闡發(fā)需搶建子堤長度10。7km，估計土方量需求68。6萬m³，為會商決策和搶險安排供給無力支持。
“地”次要操縱雨量坐、蒸發(fā)坐、地下水監(jiān)測坐、土壤墑情坐、視頻監(jiān)測坐等地面監(jiān)測設(shè)備設(shè)備，實現(xiàn)對環(huán)節(jié)區(qū)域點位雨情、蒸發(fā)量、地下水水位、墑情等要素的精準及時監(jiān)測。
“水”：開展洞庭湖區(qū)域應(yīng)急水文監(jiān)測，并依托全國水利一張圖組織開展洪水演進預(yù)告公用下墊面DEM和堤防數(shù)據(jù)收集處置、闡發(fā)及集成。
“空”：無人機搭載熱紅外相機監(jiān)測決口流速，協(xié)調(diào)利用中國鐵塔視聯(lián)平臺高點視頻點位，及時查看現(xiàn)場影像。
基金項目：國度沉點研發(fā)打算“流域多營業(yè)融合的學問平臺建立手藝”（2023YFC3209203）；2023年度水利人才成長贊幫項目“基于AI大模子和水利專業(yè)模子融合的流域洪水預(yù)告安排手藝研究”（JHYC202309）；中國水利經(jīng)濟研究會2024年度贊幫課題“數(shù)字孿生水利產(chǎn)物研制取價值闡揚模式研究——以水利部數(shù)字孿生模子平臺取AI大模子為例”（CSWEZZ2024-07）。
“天”次要操縱光學遙感、SAR（合成孔徑雷達）、沉力衛(wèi)星、景象形象衛(wèi)星、斗極等手藝配備實現(xiàn)對流域下墊面、河湖水體、洪澇災(zāi)禍、工程面孔等大標準全局監(jiān)測。
正在2024年“七下八上”防汛環(huán)節(jié)期，針對大江大河26次編號洪水，湖南團洲垸、湘江主流涓水、河下逛、遼河主流王河、西遼河主流老哈河等多處堤防決口險情，四川漢源和康定、湖南資興等地山洪地質(zhì)災(zāi)禍，水利部迅即啟動嚴沉水旱災(zāi)禍事務(wù)安排批示機制，統(tǒng)籌安排衛(wèi)星遙感、無人機航攝、視頻級聯(lián)、鐵塔高點視頻資本，并取地面水文坐、應(yīng)急監(jiān)測、工況融合，初步構(gòu)成“天空位水工”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，滾動洪水演進，精準洪水態(tài)勢，為控制險情發(fā)生、堤防決口寬度、洪水演進動態(tài)、覆沒影響范疇等供給了全籠蓋、全要素、全天候、全周期的數(shù)據(jù)支持。
