智慧水利是新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的顯著標志和六大實施路徑之一。十四五時期必須踐行“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，以推動水利高質(zhì)量發(fā)展為主題，加快構(gòu)建智慧水利體系，賦能水旱災(zāi)害防御、水資源集約節(jié)約利用、水資源優(yōu)化配置、大江大河大湖生態(tài)保護治理。

數(shù)字孿生流域是智慧水利建設(shè)的核心與關(guān)鍵，要按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的總體要求，大力推進數(shù)字孿生水利建設(shè)，實現(xiàn)預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案（“四預(yù)”）功能，為水利決策管理提供前瞻性、科學(xué)性、精準性、安全性支持。

超圖面向國家智慧水利建設(shè)任務(wù)及需求，形成了以“筑安全、活數(shù)據(jù)、立場景、智決策”為建設(shè)思路的超圖水利數(shù)字孿生解決方案（以下簡稱“方案”），目前已在水利部數(shù)字孿生平臺（全國水利一張圖2023版）、長江流域數(shù)字孿生、滏陽河數(shù)字孿生、漳河數(shù)字孿生、寧夏清水河數(shù)字孿生等多項數(shù)字孿生水利建設(shè)中落地應(yīng)用。

超圖水利數(shù)字孿生總體架構(gòu)

超圖水利數(shù)字孿生平臺解決方案以物理實體（流域/工程/灌區(qū)等）為單元、時空數(shù)據(jù)為底座、水利模型與知識為驅(qū)動，構(gòu)建水利業(yè)務(wù)孿生場景，實現(xiàn)對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程的數(shù)字映射、智能模擬和前瞻預(yù)演，全面賦能“2+N”水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用。方案建設(shè)內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)底板、模擬仿真引擎、模型平臺、知識平臺、服務(wù)平臺和智慧應(yīng)用。

1.依托超圖新一代三維GIS平臺高性能數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)對地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、激光點云以及水利基礎(chǔ)對象數(shù)據(jù)、水利監(jiān)測數(shù)據(jù)等多源時空數(shù)據(jù)融合處理，打造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、二三維一體化、可共享互通的數(shù)據(jù)底板，實現(xiàn)水利全要素的數(shù)字化映射。

2.依托自主研發(fā)的模擬仿真引擎，構(gòu)建二三維一體化數(shù)字場景，提供海量時空數(shù)據(jù)承載能力、高性能空間分析能力、高保真三維場景渲染能力，打造宏觀到微觀全場景覆蓋、全要素精準映射的水利業(yè)務(wù)孿生場景，提供“看、查、測、算、演”五位一體的支撐能力。

3.以水利專業(yè)模型、智能識別模型等專業(yè)模型為核心，搭建水利模型平臺，支持多源模型注冊、管理、應(yīng)用，助力地方建設(shè)水利模型算法庫；實現(xiàn)模型編排、模型實例化、模型調(diào)度計算、模型結(jié)果展示等全流程一體化，并以微服務(wù)方式提供統(tǒng)一調(diào)用服務(wù)。

4.利用知識圖譜和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)建設(shè)水利知識平臺，實現(xiàn)對水利對象關(guān)聯(lián)關(guān)系和水利規(guī)律等知識的抽取、管理和組合應(yīng)用，形成面向不同業(yè)務(wù)場景的水利專業(yè)知識圖譜，為水利數(shù)字孿生提供智能內(nèi)核，為“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用提供智能研判決策支撐。

5.采用微服務(wù)框架建設(shè)水利服務(wù)平臺，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)服務(wù)、多源融合服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)、三維場景服務(wù)、水利模型服務(wù)、AI模型服務(wù)、空間分析服務(wù)、知識服務(wù)等多種服務(wù)的管理、共享、監(jiān)控，建立數(shù)字底板、模型平臺、知識平臺與“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用之間的服務(wù)一體化鏈路體系。

?“筑”安全：自主可控，保障安全可靠的算力水平

方案依托完全自主可控的SuperMap GIS基礎(chǔ)軟件，支持國產(chǎn)芯片、國產(chǎn)操作系統(tǒng)、國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、國產(chǎn)中間件的全國產(chǎn)軟硬件環(huán)境適配，具備GIS服務(wù)彈性伸縮、算力資源智能調(diào)配能力，可增強多源多維時空數(shù)據(jù)處理分析效率，打造安全、穩(wěn)定、高效的水利數(shù)字孿生平臺，為數(shù)字孿生水利建設(shè)提供安全、可靠算力，保障水利數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)應(yīng)用可靠。

“活”數(shù)據(jù)：盤活資源，構(gòu)建共享共用的數(shù)據(jù)底板

方案圍繞“2+N”水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用，全面整合水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、行業(yè)共享數(shù)據(jù)以及地理空間數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)中臺思路開展水利數(shù)據(jù)治理、融合、挖掘、服務(wù)、運營，形成全時空、全要素、多維度、分層級的水利數(shù)字孿生數(shù)據(jù)底板，打造空間、時間、要素、業(yè)務(wù)、關(guān)系以及特征信息相互融合的水利數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用服務(wù)體系。平臺建立一數(shù)一源的數(shù)據(jù)長效更新機制，實現(xiàn)“上下聯(lián)動，左右貫通”的數(shù)據(jù)匯集、更新與服務(wù)，支撐部委、流域、地方多層級數(shù)據(jù)底板共建共享。

?“立”場景：精準映射，構(gòu)建二三維一體化數(shù)字場景

方案依托自主研發(fā)的模擬仿真引擎，構(gòu)建二三維一體化數(shù)字場景，提供海量時空數(shù)據(jù)承載能力、高性能空間分析能力、高保真三維場景渲染能力，打造宏觀到微觀全場景覆蓋、全要素精準映射的水利業(yè)務(wù)孿生場景，滿足“四預(yù)”功能模擬仿真要求。運用新一代三維GIS技術(shù)，實現(xiàn)二維地圖與三維場景的無縫切換，一平臺支撐大場景宏觀分析決策、小場景微觀精準研判等不同業(yè)務(wù)場景應(yīng)用需求。平臺通過建立時空數(shù)據(jù)分層分級加載策略，實現(xiàn)可視范圍內(nèi)的數(shù)字場景自動檢索與動態(tài)加載，讓數(shù)字化場景呈現(xiàn)更順暢、更智能。

“智”決策：GIS賦能，提升“2+N”業(yè)務(wù)智能化水平

超圖水利數(shù)字孿生平臺提供對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程的數(shù)字化映射、智能化模擬，融合模型預(yù)報成果及水利知識，強化水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”場景智能研判能力，實現(xiàn)對物理流域的實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調(diào)度的智慧化管理。

1.面向水利行業(yè)特點定制三維專題分析功能，實現(xiàn)河道斷面提取、深泓線分析、槽蓄量分析、洪水淹沒分析、水位面積庫容曲線分析、堰塞體標繪計算、坡度坡向分析等通用三維分析能力。提供通用對外服務(wù)接口，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可直接調(diào)用，支撐“四預(yù)”業(yè)務(wù)場景快速搭建。

2.基于知識圖譜技術(shù)對水利對象進行組織關(guān)聯(lián)和挖掘處理，建立預(yù)案庫、圖譜庫、歷史場景庫、業(yè)務(wù)規(guī)則庫和專家經(jīng)驗庫，建成水利知識體系，為水利業(yè)務(wù)場景決策分析提供知識推理，為水利應(yīng)用提供智能內(nèi)核。

3.基于微服務(wù)、處理自動化（GPA）工具搭建支持源碼、可執(zhí)行程序、容器級服務(wù)、web級服務(wù)為核心的模型計算引擎，實現(xiàn)對水利專業(yè)模型、智能模型、GIS組件工具的注冊、管理、自由編排，提供模型注冊、模型服務(wù)發(fā)布、模型服務(wù)監(jiān)控、模型管理、模型資源管理等功能于一體的數(shù)算一體化平臺，可實時調(diào)參、計算、仿真推演，滿足“四預(yù)”會商決策實戰(zhàn)需求。

4.基于自主可控的模擬仿真引擎構(gòu)建“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，接入雨水情監(jiān)測預(yù)報數(shù)據(jù)，實現(xiàn)預(yù)報預(yù)警；以模型為驅(qū)動對河道洪水、蓄滯洪區(qū)洪水、河道冰凌、城市內(nèi)澇等場景模擬仿真推演與影響評估分析，提升流域防洪調(diào)度、水資源管理等業(yè)務(wù)綜合分析決策能力。

超圖積極探索攻關(guān)數(shù)字孿生水利關(guān)鍵核心技術(shù)，構(gòu)建了以“活數(shù)據(jù)、立場景、智決策、筑安全”為建設(shè)思路的數(shù)字孿生水利解決方案體系，目前已在部委、流域、地方多項數(shù)字孿生水利建設(shè)項目中進行實踐落地。

未來，超圖信息將繼續(xù)創(chuàng)新技術(shù)、優(yōu)化服務(wù)，以“智能、智慧”為驅(qū)動力，用空間智能助力新階段水利高質(zhì)量發(fā)展。

作者 |?超圖信息水氣環(huán)工程中心 ??黃寧覺 吳鵬天昊