本文关于（数字孪生流域建设，及其发展趋势）。

随着物联网、大数据、数字孪生等技术的蓬勃发展，利用新技术推进水利工程运行管理数字化、智能化已经成为当前水利工程信息化研究的热点方向。数字孪生作为实现物理世界和虚拟世界数据实时交互、融合的有效方法，引起了广泛关注和重视。

一、什么是数字孪生

数字孪生是克隆物理对象的虚拟仿真技术，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，集成传感器实时历史等数据，集成全面数字化描述物理对象的全生命周期过程(包含行为特征)。其基本特征架构为构建了物理空间与信息空间数据交互闭环通道，实现了虚拟体与物理体之间的交互联动，如下图所示：

二、数字孪生技术的赋能价值

数字孪生是一种数字概念和技术手段，基于数据和模型集成和核心，通过数字空间实时构建物理对象精确数字映射。基于数据集成和分析预测模拟、验证、预测、控制物理实体生命周期过程，最终形成智能决策优化闭环。其赋能价值包括以下几个方面：

1、快速找到解决问题的办法

2、提早预见问题

3、精准预演隐形危险并能完全透明

4、系统性解决问题、细致周到

5、压实安全红线

三、数字孪生流域建设关键技术与实践应用

数字孪生流域建设是构建智慧水利体系、实现四预的核心和关键。

建设目标：利用数字技术构建一个“多尺度-分布式-多层次”的全面多维精细刻画及动态模拟流域全景过程的模型系统，实现对流域的数字化管理与智能决策。

四、遥感技术在数字孪生流域和水利工程中的应用

遥感技术自20世纪80年代开始应用于洪涝灾害监测，目前已应用到旱情监测、水土保持监测、河湖监管、水生态环境监测评价等业务中。

1、地下水监测

遥感技术在地下水中的应用研究已有近半个世纪的历史，但长时间以来一直应用于通过地质、地貌、植被来找寻地下水方面。

GRACE重力卫星可以提供全球尺度上阶次数达到120、时间分辨率为1个月或1周的地球重力场模型时变序，基于时变序列可以反演得到陆地水储量变化值，特别是对于数百km2和更大空间尺度，可以反演到平均小于1cm的陆地水储量变化。

2、水深监测

地表水体面积并不是水资源量，除了有蓄水量、水位、面积关系曲线的水库或重要湖泊外，从面积转换到水量还必须解决水深的问题。

目前，就定性问题，例如同一水体深浅位置的问题，可以通过遥感技术来解决。就定量问题，水深在15米内时，遥感反演误差能控制在1米以内。

遥感技术在水库和湖泊的库容曲线的建立、修正和更新方面都已有较长的历史，其快速、低廉和能满足实用的精度具有很大的实用价值。

五、总结

“数字孪生流域建设”是2022年水利网信工作的重中之重，数字孪生与水的深化融合，是助力水文现代化的关键举措。近年来，云计算、大数据、人工智能等现代信息技术为水利发展向数字化、网络化、智能化转变提供了技术支撑条件，水利信息化建设取得积极成效，但网络安全防护能力和运行管理水平等方面仍有较大提升空间。未来，可通过加强数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术与水利业务的深度融合，充分发挥信息技术支撑驱动作用，大力提升水利决策与管理的数字化、网络化、智能化水平，进而促进数字孪生流域建设。

数字孪生流域建设发展趋势

当前，水利部已编制完成《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》《水利业务“四预”功能基本技术要求（试行）》《数字孪生水网建设技术导则（试行）》等一系列文件，为数字孪生流域建设提供了技术指南。为流域防洪和水资源管理调配等业务系统建设提供了指南。

数字孪生流域建设新方向

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年，专注于创新性的“视频孪生（实时实景数字孪生）”技术研发与应用。目前，智汇云舟依托自研“孪舟”数字孪生专属引擎，推出了“披萨”低代码PaaS视频孪生开发平台、“速融咖啡”视频孪生一体机及视频孪生行业解决方案等多个产品线。

数字孪生流域建设新方向

凭借领先的技术基础，智汇云舟持续助力水利行业数字化转型，以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设，应用领域涉及智慧城市、数字乡村、智慧园区、工业生产、交通、水利、电力、军事、应急、场馆等全行业场景。

数字孪生流域建设新方向

一、什么是数字孪生流域

2021 年，水利部正式启动数字孪生流域建设工作，指出要按照“需求 牵引、应用至上、数字赋能、提升能 力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以算据、算法、算力建设为支撑，加快推进数字孪生流域建设，实现预报、预警、预演、预案功能。在现代人类活动影响下，流域物理空间实体既包括自然地貌、植被和水系，也包括水库、堤防、闸坝、泵站等水利工程体系，还包括流域和水 利工程监测、管理及服务机构等，对象种类繁多、关系复杂、系统耦联，亟待研发一套技术实现上述实体与自然水系数字体、水利工程智能体和水利管理智慧体的全要素映射、多过程 模拟和复杂场景推演。

二、数字孪生流域建设方向

数字孪生流域要通过全面感知、动态模拟、虚拟现实、增强现实等技术融合，建立流域物理空间实体在虚拟数字空间动态映射，未来需重点解决“感、存、仿、知、行”五方面技术难题，以获得科学认知、开展快速推演、实施精准操控。

数字孪生流域建设新方向

1、 感

研发“天空地水”“车船站网”全方位立体监测技术体系，突破关键设备技术瓶颈，开发数据采集端边缘计算和智能感知技术，支撑流域透彻感知，实现流域水循环物质—能量全要素、多过程、跨尺度实时动态监测。

2、存

汇聚多来源涉水数据，突破数据噪声去除、多源数据融合协同等关键技术，构建水利数据模型和网络模型，创新发展流域大数据分析算法与应用体系，打通水利多领域知识关联，提升数据价值和信息、知识服务能力，为流域数字孪生平台建设提供数据处理技术支撑。

数字孪生流域建设新方向

3、仿

通过仿真技术与水利专业模型相结合，研发流域洪水快速演进模型、城市洪涝精细化模拟及风险评估模型、水工结构运行安全监控及风险预警模型、水电站智能运维关键技术模型等，采用GPU、CPU 并行计算加速技术及分布式并行调度算法，实现流域自然—社会二元水循环流场实时、动态、精细化模拟，综合构建流域、区域/城市、工程不同尺度的智慧模拟平台，为数字孪生流域和数字孪生水利工程建设提供科技支撑。

4、知

面向“2+N”典型业务应用需求，深入研究流域自然规律，创新升级现有水动力学、水资源配置、防洪决策、灌区需耗水预测和用水多过程调控等模型；研究典型水利应用场景“预报、预警、预演、预案”决策智慧推演技术；开发水旱灾害防御、水资源管理调配、城市水系统智慧调度、灌区高效用水调控等业务方面具有四预功能智慧决策系统。

数字孪生流域建设新方向

5、行

基于芯片级国产硬件设备、国产 操作系统、国产数据库系统环境，开展安全可控的水利工程智能测控一体化平台研发，重点突破水工程堤— 库—渠—闸—泵—阀等运行智能诊 断、智能控制、智能处置等技术，同时强化水利控制网络安全防护能力，支撑水利工程智能体建设和业务智能管理能力升级。

上述就是小编为大家整理的（数字孪生流域建设，及其发展趋势）

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