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P1
空间智能赋能数字孪生水利的思考和实践
2024年6月26日
目录
contents
1
智慧水利发展趋势分析
P3
全面深化阶段
（21世纪至今）
快速发展阶段
（20世纪90年代中后期至21世纪初）
初步发展阶段
（20世纪80年代至90年代）
萌芽阶段
（20世纪70年代）
单机化数字化网络化智能化
智慧水利发展趋势分析
大数据、人工智能
数字孪生水利
业务融合
一张图
单业务应用
硬件信息化
数字孪生水利：以物理流域为单元、时空数据为底座、仿真模型为核心，水利知识为驱动，建立可测、
可感、可控、可用的数字水利业务场景。
物理到孪生、感知到决策
水利部智慧水利总体架构
数据驱动
决策支持
现实世界
智能决策能力
（大脑）
实时感知能力（眼、手）
孪生转化能力
（躯干）
数字孪生水利重点解决的三个问题：孪生、感知、决策
P6
主要用于天气观测，基于英伟达CorrDiff生成式AI模
型技术，融合了人工智能、物理模拟和观测数据，能够从今天的数据来预测未来世界的影响。
主要利用机理模型模拟水利物理系统的物理属性、状态
变化及运行规律，实现对水利系统的物理孪生、状态孪生和机理孪生。
蒸发
工程过
水模拟
模型
、水工
程复杂
调度模
型
零维模
型
、二维
水动力
模型
新安江模型、双超产流模型等水利部模型
方法
一维河
道模型
、潮位
边界模
型
四类下垫面产流模型
马斯京
根河道
汇流模
型
山丘区子流域
山丘区河道
平原区坡面
平原区河道
水利工程
降雨
P7
变形监测
定位信息
速度信息
加速度信息
降雨量
(mm)
监控视频
大气温度
大气湿度 雨量
风速 风向 湿度
总氮浊度
氨氮COD高低量程
总磷水质污染物
色度重金属
道路积水深度
内涝点监测
智能机井控制器
水位取水量
流量用水取电量
电能累计用电量
水质监测仪
遥感影像
DEM
DSM
倾斜摄影
低洼路段监测
水位
积水深度
雷达流速仪
水位
流速
流量
水质综合检测仪
水位 温度
超声波水位计
水下地形
电子水尺
气象站
无人机
无人船
GNSS
P8
卫星
水位
水位监测仪
无线抄表
数字孪生流域
三维数据底座
统一汇聚多源融合系统治理数据服务
业务数据共享数据
物理流域
对物理流域进行高精度数
字化表达和智能化操控的
虚拟空间模型
水利全景信息载体
实时渲染
高度仿真
动态模拟
真实场景
实时同步
动态反馈
水利全要素数字化映射
受自然规律和社会
经济活动影响的
真实地理实体
孪生转化能力：采集、治理、建模、可视化、仿真、交互…
基础数据监测数据
地理空间数据
P9
2
空间智能赋能数字孪生水利
P10
关于数字孪生的发展，国内外学者做了类似的总结。
数字孪生演化过程数字孪生发展三阶段
数字孪生
数字模型
数字影子
2024年6月22日，华为云和中国信通院联合发布《数字孪生发展研究报告》
孪生转化能力：采集、治理、建模、可视化、仿真、交互、控制…
数字孪生五阶段演进路线
解决核心问题：基于多源、多分辨率数据的快速、标准化处理统一平台支撑！
P13
一、数据采集能力构建
空间数据获取
倾斜摄影三维模型
BIM
DEM/DSM
DOM/TDOM
精细三维模型
……
数据加工
数据库链接
一、数据采集能力构建
非空间数据获取
传感器传输
物联网数据库
射频技术
API网关
数据中台
P14
基础数据
监测数据
业务管理数据
跨行业共享数据
地理空间数据
在L1至L3+三维场景下，针对不同的要素采用不同的表达方式
二、数据治理能力构建
数据资源体系
全国范围L1
其他基础数据
数据分级
其他共享数据
其他监测数据
其他管理数据
基础水系
P15
数据挖掘
•算法开发
•AI分析
•影像分析
•知识平台
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