當(dāng)前數(shù)字孿生技術(shù)在水利方面的應(yīng)用剛起步，2021年水利部首次提出“數(shù)字孿生流域”概念，即以物理流域?yàn)閱卧?、時(shí)空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學(xué)模型為核心、水利知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，對(duì)物理流域全要素和水利治理管理活動(dòng)全過程的數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，與物理流域同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理流域?qū)崟r(shí)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調(diào)度的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

2021年12月水利部召開推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)工作會(huì)議，部署在全國范圍內(nèi)推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)，推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展。2022年2月水利部組織開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試，涉及全國范圍56家單位94項(xiàng)任務(wù)；7月水利部完成“十四五”七大江河數(shù)字孿生流域建設(shè)方案、11個(gè)重要水利工程數(shù)字孿生水利工程建設(shè)方案審查工作。數(shù)字孿生流域建設(shè)正在全國范圍內(nèi)推進(jìn)并已取得成效。

數(shù)字孿生流域是一個(gè)全新概念，其建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜巨系統(tǒng)。一是投入大，需要大量人力、物力和財(cái)力；二是層級(jí)多，涉及水利部本級(jí)、流域管理機(jī)構(gòu)、各級(jí)水行政主管部門、水利工程管理單位等多個(gè)層級(jí)；三是任務(wù)重，包含數(shù)據(jù)底板、模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)、水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等多項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容，建設(shè)體量大；四是難度高，當(dāng)前數(shù)字孿生流域方面研究成果和成功案例很少，許多領(lǐng)域還是空白，亟須開拓；五是關(guān)聯(lián)強(qiáng)，數(shù)字孿生流域是一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)整體，不同層級(jí)、不同應(yīng)用主體的數(shù)字孿生流域之間在數(shù)字底板和業(yè)務(wù)應(yīng)用方面關(guān)聯(lián)非常緊密。因此只有做好數(shù)字孿生流域共建共享工作，堅(jiān)持“全國一盤棋”，做到不重不漏、集約節(jié)約、統(tǒng)籌共建、資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，才能保障數(shù)字孿生流域建設(shè)的進(jìn)度、質(zhì)量和效益同步推進(jìn)。

一、《辦法》解讀

2022年3月水利部制定并印發(fā)《數(shù)字孿生流域共建共享管理辦法（試行）》（以下簡稱《辦法》），旨在解決“重建、漏建、未按要求建”“能否共享、共享什么、如何共享”等系列問題。《辦法》有總則、職責(zé)分工、共建管理、共享管理、監(jiān)督管理、附則共六章三十條。

1．適用范圍

《辦法》主要適用于水利部本級(jí)，以及各流域管理機(jī)構(gòu)、各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水利（水務(wù)）廳（局）、計(jì)劃單列市水利（水務(wù)）局、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)水利局開展的數(shù)字孿生流域建設(shè)和水利工程管理單位開展的數(shù)字孿生工程建設(shè)。省級(jí)水行政主管部門可參照《辦法》制定實(shí)施細(xì)則并對(duì)省級(jí)以下水行政主管部門開展數(shù)字孿生流域共建共享進(jìn)行指導(dǎo)。

2．定義和原則

數(shù)字孿生流域共建共享的定義為：各單位遵循智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)和數(shù)字孿生流域建設(shè)有關(guān)要求，開展的對(duì)數(shù)字孿生流域共建內(nèi)容分工協(xié)作建設(shè)和共享內(nèi)容有序共享應(yīng)用的工作。

定義有兩層含義：一是共建，即對(duì)數(shù)字孿生流域有重疊、交叉等內(nèi)容進(jìn)行合理分工、協(xié)作建設(shè)，避免重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)不一致、投資浪費(fèi)。二是共享，一方面是將數(shù)字孿生流域共建、其他數(shù)字孿生流域需要的內(nèi)容等提供出來共享；另一方面根據(jù)履職需要共享其他數(shù)字孿生流域有關(guān)內(nèi)容。

數(shù)字孿生流域共建共享遵循原則：“整體謀劃、協(xié)同推進(jìn)”，強(qiáng)調(diào)各單位分工協(xié)作、有序推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)；“流域統(tǒng)籌、不漏不重”，強(qiáng)調(diào)以流域?yàn)閱卧訌?qiáng)對(duì)流域內(nèi)省級(jí)水行政主管部門數(shù)字孿生流域建設(shè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，避免應(yīng)建未建或重復(fù)建設(shè)情況；“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、有序共享”，強(qiáng)調(diào)圍繞水利治理管理活動(dòng)、數(shù)字孿生流域建設(shè)和應(yīng)用實(shí)際需要，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范先行，按照“一數(shù)一源”等合理有序共享數(shù)字孿生流域建設(shè)成果；“整合集約、安全可靠”，強(qiáng)調(diào)按照“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”要求充分利用現(xiàn)有各類信息化資源和共享有關(guān)數(shù)字孿生流域建設(shè)成果強(qiáng)化國產(chǎn)軟硬件應(yīng)用。

3．共建管理

（1）數(shù)據(jù)底板

• 一是數(shù)據(jù)底板中“數(shù)據(jù)資源池的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)”為共建內(nèi)容，其他內(nèi)容如“數(shù)據(jù)資源池的監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)引擎等內(nèi)容”，按照現(xiàn)有模式進(jìn)行建設(shè)和應(yīng)用；
  
• 二是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共建，依照事權(quán)職責(zé)，分級(jí)建設(shè)所轄各類水利對(duì)象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并逐級(jí)匯交至水利部；
  
• 三是地理空間數(shù)據(jù)共建，水利部本級(jí)負(fù)責(zé)全國范圍L1級(jí)數(shù)據(jù)底板建設(shè)，流域管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)大江大河大湖及主要支流、跨?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）主要河流L2級(jí)數(shù)據(jù)底板建設(shè)，省級(jí)水行政主管部門負(fù)責(zé)所轄范圍內(nèi)主要河湖L2級(jí)數(shù)據(jù)底板建設(shè)，水利工程管理單位負(fù)責(zé)水利工程相關(guān)范圍L2、L3級(jí)數(shù)據(jù)底板建設(shè)，具體建設(shè)范圍由水利工程管理單位與所在流域管理機(jī)構(gòu)或省級(jí)水行政主管部門共同協(xié)商。

（2）模型平臺(tái)

模型平臺(tái)原則上按三級(jí)分級(jí)進(jìn)行建設(shè)，水利工程管理單位僅建設(shè)模型平臺(tái)功能。通用模型原則上由水利部本級(jí)統(tǒng)一開發(fā)，流域管理機(jī)構(gòu)、省級(jí)水行政主管部門、水利工程管理單位開發(fā)專用模型。

（3）知識(shí)平臺(tái)

知識(shí)平臺(tái)原則上按三級(jí)分級(jí)進(jìn)行建設(shè)，水利工程管理單位僅建設(shè)知識(shí)平臺(tái)功能。通用知識(shí)原則上由水利部本級(jí)統(tǒng)一開發(fā)，流域管理機(jī)構(gòu)、省級(jí)水行政主管部門、水利工程管理單位開發(fā)專用知識(shí)組件或服務(wù)。

（4）水利信息網(wǎng)

主要包括水利業(yè)務(wù)網(wǎng)和水利工控網(wǎng)。共建內(nèi)容僅為水利業(yè)務(wù)網(wǎng)廣域網(wǎng)（由骨干網(wǎng)、流域省區(qū)網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)組成），水利業(yè)務(wù)網(wǎng)城域網(wǎng)、部門網(wǎng)及水利工控網(wǎng)由各單位根據(jù)實(shí)際需要，按照原有模式建設(shè)。水利業(yè)務(wù)網(wǎng)廣域網(wǎng)由各單位分級(jí)負(fù)責(zé)建設(shè)，包括各自節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建設(shè)改造。

（5）水利云

主要包括一級(jí)水利云、二級(jí)水利云及水利工程管理單位計(jì)算存儲(chǔ)資源。共建內(nèi)容主要為：一級(jí)水利云（水利部節(jié)點(diǎn)和流域管理機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)）由水利部本級(jí)和流域管理機(jī)構(gòu)共同建設(shè)，二級(jí)水利云由各省級(jí)水行政主管部門建設(shè)，水利工程管理單位計(jì)算存儲(chǔ)資源由各水利工程管理單位建設(shè)。

4．共享管理

（1）共享要求

使用方履職需使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)及通用模型、通用知識(shí)組件等成果，則提供方應(yīng)無條件提供共享。專用模型、專用知識(shí)組件等成果共享由提供方與使用方協(xié)商決定。

（2）共享方式

可根據(jù)實(shí)際情況選用數(shù)據(jù)交換、調(diào)用服務(wù)、離線拷貝等方式，具體共享方式應(yīng)在“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)方案或數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試實(shí)施方案等中進(jìn)行明確。

（3）共享工作任務(wù)

主要包括資源編目、匯集更新、共享服務(wù)等任務(wù)。各項(xiàng)任務(wù)按照《水利信息資源共享管理辦法（試行）》《水利信息資源目錄編制指南》等來開展，任務(wù)完成情況應(yīng)在年度建設(shè)總結(jié)報(bào)告中體現(xiàn)。

（4）年度共享清單報(bào)告

各單位在提交數(shù)字孿生流域（水利工程）年度建設(shè)情況總結(jié)時(shí)應(yīng)包括已完成交換或提供共享服務(wù)的成果清單，并提供可核查的成果服務(wù)對(duì)象、次數(shù)、時(shí)長、效果等信息，用于共享清單復(fù)核。

（5）年度共享清單復(fù)核

明確水利部本級(jí)、流域管理機(jī)構(gòu)、省級(jí)水行政主管部門在開展數(shù)字孿生流域（水利工程）年度建設(shè)成果評(píng)估時(shí)，應(yīng)依托水利一張圖重點(diǎn)對(duì)共享清單進(jìn)行復(fù)核。

5．監(jiān)督管理

（1）跟蹤指導(dǎo)

水利部本級(jí)層面主要是實(shí)施臺(tái)賬管理、定期通報(bào)進(jìn)展，相關(guān)業(yè)務(wù)司局按職責(zé)加強(qiáng)跟蹤指導(dǎo)；流域管理機(jī)構(gòu)、省級(jí)水行政主管部門層面按照要求加強(qiáng)所轄范圍內(nèi)數(shù)字孿生流域（水利工程）建設(shè)的跟蹤指導(dǎo)。

（2）監(jiān)督檢查

水利部本級(jí)層面主要是開展監(jiān)督檢查，將結(jié)果作為評(píng)優(yōu)評(píng)先、預(yù)算安排等的參考；流域管理機(jī)構(gòu)、省級(jí)水行政主管部門按照要求加強(qiáng)所轄范圍內(nèi)數(shù)字孿生流域（水利工程）建設(shè)的監(jiān)督檢查。

（3）獎(jiǎng)懲機(jī)制

主要是水利部本級(jí)層面，已將數(shù)字孿生流域（水利工程）建設(shè)納入最嚴(yán)格水資源管理制度考核和河長制湖長制督查激勵(lì)。

（4）成果遴選與發(fā)布

主要是水利部本級(jí)層面，將適時(shí)組織開展數(shù)字孿生流域（水利工程）建設(shè)優(yōu)秀成果、案例的遴選與推薦，進(jìn)行發(fā)布并推廣應(yīng)用。

二、實(shí)施路徑

1．具體要求

水利部編制了《“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)總體方案》，作為開展數(shù)字孿生流域建設(shè)的重要指導(dǎo)和相關(guān)項(xiàng)目前期工作的重要依據(jù)。方案中對(duì)共建共享具體要求進(jìn)行了明確。

數(shù)字孿生流域共建共享要以流域?yàn)閱卧?、空間范圍為邊界，三級(jí)數(shù)字孿生平臺(tái)建設(shè)為抓手、共建共享制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，緊扣數(shù)據(jù)底板共建共享重點(diǎn)，突破水利模型共建共享難點(diǎn)，開展水利知識(shí)共建共享試點(diǎn)，注重網(wǎng)絡(luò)安全聯(lián)防聯(lián)控，按照任務(wù)分工進(jìn)行共建，按照業(yè)務(wù)履職需要開展共享。

（1）水利部本級(jí)

制定共建共享相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和制度，建設(shè)服務(wù)水利治理管理的L1級(jí)數(shù)據(jù)底板，集成流域、相關(guān)省、工程管理單位相關(guān)內(nèi)容，形成統(tǒng)一行業(yè)數(shù)據(jù)底板；建設(shè)行業(yè)級(jí)模型管理和服務(wù)平臺(tái)，提供模型及目錄注冊(cè)、使用的支撐和服務(wù)，組織建設(shè)通用模型供調(diào)用；建設(shè)行業(yè)級(jí)知識(shí)管理和服務(wù)平臺(tái)供注冊(cè)、使用。

（2）流域管理機(jī)構(gòu)

建設(shè)服務(wù)于水利治理管理的L2級(jí)數(shù)據(jù)底板及委屬工程管理單位的L3級(jí)數(shù)據(jù)底板、流域模型庫和知識(shí)庫。數(shù)據(jù)底板方面，主要利用數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向部本級(jí)匯集，建設(shè)數(shù)據(jù)服務(wù)供部本級(jí)調(diào)用；模型和知識(shí)方面，提供具體模型和知識(shí)服務(wù)供其他單位共享。

（3）省級(jí)水行政主管部門

建設(shè)服務(wù)于水利治理管理的省級(jí)L2級(jí)數(shù)據(jù)底板、模型及知識(shí)并提供共享。

（4）水利工程管理單位

主要根據(jù)水利治理管理需要，建設(shè)工情數(shù)據(jù)、出入庫水位流量監(jiān)測數(shù)據(jù)、工程外觀BIM數(shù)據(jù)、工程區(qū)域高精度地理空間數(shù)據(jù)等。

（5）外行業(yè)單位

主要共建服務(wù)于水利治理管理的外部專業(yè)數(shù)據(jù)。通過全國一體化政務(wù)服務(wù)平臺(tái)和全國政務(wù)信息共享網(wǎng)站進(jìn)一步完善地名、土地利用規(guī)劃、國有建設(shè)用地使用權(quán)出讓和劃撥、水質(zhì)等數(shù)據(jù)；結(jié)合需要，開展地形地貌、土壤、土地利用類型、植被覆蓋、以電折水、水資源費(fèi)改稅數(shù)據(jù)等共享獲取。

2．資源共享平臺(tái)

基于水利部本級(jí)數(shù)字孿生流域、流域（?。┘?jí)數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水利工程三級(jí)平臺(tái)共建共享，構(gòu)建資源共享平臺(tái)，形成一體化數(shù)字孿生流域共享機(jī)制，具體實(shí)施數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)等資源共建共享。

（1）數(shù)據(jù)底板方面

通過水利部本級(jí)建設(shè)的服務(wù)于水利行業(yè)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)、跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，集成流域管理機(jī)構(gòu)L2級(jí)數(shù)據(jù)底板的相關(guān)數(shù)據(jù)資源，形成數(shù)據(jù)產(chǎn)品集，對(duì)數(shù)據(jù)格式、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)定義和編碼等進(jìn)行優(yōu)化；建設(shè)數(shù)據(jù)資源目錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織，滿足信息共享需求，掌握數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)情況，避免數(shù)據(jù)重復(fù)采集，解決地區(qū)、部門之間數(shù)據(jù)資源查詢和共享困難問題。

數(shù)據(jù)資源集中在資源共享平臺(tái)中，通過相互之間數(shù)據(jù)調(diào)用與數(shù)據(jù)注冊(cè)的形式，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)、跨行業(yè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)的共享服務(wù)，同時(shí)完善權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的注冊(cè)、狀態(tài)監(jiān)測、查詢、組合、評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)維護(hù)以及用戶認(rèn)證、授權(quán)管理等功能，為水利數(shù)據(jù)資源集成與共享提供統(tǒng)一的服務(wù)接口。

▲數(shù)字孿生流域數(shù)據(jù)資源共享流程示意圖

（2）模型方面

通過水利部本級(jí)建設(shè)的水利專業(yè)模型方案、智能識(shí)別模型實(shí)例庫、可視化場景庫，集成流域管理機(jī)構(gòu)模型平臺(tái)，基于WebService或容器技術(shù)，對(duì)模型進(jìn)行包裝并以微服務(wù)的方式封裝到容器鏡像中，發(fā)布到資源共享平臺(tái)的模型倉庫中，由平臺(tái)統(tǒng)一管理。

水利部本級(jí)及流域管理機(jī)構(gòu)分別對(duì)水利專業(yè)模型庫、智能識(shí)別模型庫、可視化模型庫進(jìn)行注冊(cè)，根據(jù)模型服務(wù)描述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待發(fā)布模型服務(wù)包含的名稱、功能、傳遞參數(shù)個(gè)數(shù)、類型、順序、返回結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行描述，通過共享資源平臺(tái)完成模型服務(wù)的發(fā)布和存放。模型平臺(tái)的共享面向水利部本級(jí)及各流域管理機(jī)構(gòu)，提供權(quán)限管理功能，根據(jù)用戶及默認(rèn)的權(quán)限，設(shè)置對(duì)其開放不同的模型服務(wù)，實(shí)現(xiàn)方案、實(shí)例、場景的調(diào)用。

▲數(shù)字孿生流域模型資源共享流程示意圖

（3）知識(shí)方面

通過知識(shí)引擎對(duì)知識(shí)的分析和處理，以服務(wù)接口形式提供針對(duì)特定業(yè)務(wù)場景的知識(shí)應(yīng)用，接口參照數(shù)據(jù)底板和模型平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，采用API+token形式對(duì)外發(fā)布注冊(cè)，可供各流域管理機(jī)構(gòu)和省級(jí)水行政主管部門按需求直接調(diào)用或進(jìn)一步靈活定制開發(fā)；

水利部本級(jí)水利知識(shí)引擎共享水利知識(shí)模式層設(shè)計(jì)規(guī)范，保障各流域管理機(jī)構(gòu)水利知識(shí)圖譜的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建和圖數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的規(guī)范化管理，同時(shí)將知識(shí)表示、知識(shí)抽取、知識(shí)融合、知識(shí)存儲(chǔ)、知識(shí)推理等算法工具以接口形式注冊(cè)至知識(shí)平臺(tái)共享調(diào)用，實(shí)現(xiàn)檢索、問答、推薦及可視化等功能。

▲數(shù)字孿生流域知識(shí)資源共享流程示意圖

3．考核評(píng)估

為有力有效推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試，水利部網(wǎng)信辦制定了《數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試中期評(píng)估工作方案》。其中將“共建共享”作為重要評(píng)估內(nèi)容，重點(diǎn)評(píng)估各單位數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試實(shí)施方案確定的共建共享內(nèi)容（含清單）完成情況與實(shí)際成效，數(shù)據(jù)底板與先行先試任務(wù)所在流域管理機(jī)構(gòu)一張圖、全國水利一張圖共享情況，模型、知識(shí)等被調(diào)用或應(yīng)用情況。

共建共享是數(shù)字孿生流域建設(shè)和運(yùn)行的重中之重。在共建共享過程中，還應(yīng)重視成果產(chǎn)權(quán)保護(hù)、數(shù)據(jù)全生命周期安全、一數(shù)一源和數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)保密等相關(guān)問題 信息來源：水利部