在科技浪潮的推動(dòng)下，數字孿生技術(shù)已成為各行業(yè)鍛造新質(zhì)生產(chǎn)力的重要舉措。黃河勘測規劃設計研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)黃河設計院）緊緊把握數字孿生流域建設的重大機遇，集智攻關(guān)谒臼，科學(xué)謀劃延塑，在數字孿生黃河建設中留下了濃墨重彩的一筆册压，充分展示了水利新質(zhì)生產(chǎn)力中的黃河智慧。

　　算據支撐 夯實(shí)數據底板基底

　　數據底板作為數字孿生流域“算據”的一部分，是連接與傳遞的中樞苍侈，是支撐數字孿生流域模型平臺姥饰、知識平臺和業(yè)務(wù)應用平臺的數據基底。

　　在推進(jìn)數字孿生黃河建設中，黃河設計院發(fā)揮技術(shù)牽頭作用编找，匯聚集成多元數據秉沼，掌握了黃河流域下墊面數字地形、植被覆蓋驰捣、重要水文斷面和重要河段水下地形等信息畦娄，并將精度不同的數據進(jìn)行銜接，實(shí)現了從數到圖的轉化寺茧。

　　“數字孿生黃河項目啟動(dòng)以來(lái)，黃河設計院歷時(shí)6個(gè)月越坑，完成了黃河三門(mén)峽以下區間L1級榨惰、L2級、L3級數據底板的集成工作汹族。”黃河設計院云河科技執行董事侯紅雨進(jìn)一步解釋道，L1級數據底板面向宏觀(guān)尺度，關(guān)注流域全局信息悼做，截至目前，黃河設計院總體采用15米DEM（數字地形模型）和1米DOM影像（數字正射影像圖）數據構建了黃河流域L1級數據底板共計75萬(wàn)平方千米，為數字孿生黃河數字化場(chǎng)景構建提供了統一的空間數據基礎；L2級數據底板面向中觀(guān)尺度顿契，重點(diǎn)關(guān)注某一具體河段、庫區內的信息店让，黃河設計院集成流域黃河管理范圍內食俊（自治區）和工程管理單位的建設成果猿纱，建成了陜西潼關(guān)至黃河入海口1100千米L2級數據底板鸭巴，為流域和省（區）水利治理管理提供了翔實(shí)的工作底圖避咆；L3級數據底板面向具體水利工程層面，目前已構建了三門(mén)峽壩區阱勉、小浪底壩區猪狈、西霞院壩區等重要水利工程區域共計91平方千米精細實(shí)景三維模型岔冷，為工程管理單位提供了精準的信息支撐。

　　基于數字孿生黃河雪医、小浪底、萬(wàn)家寨等數據底板建設需求和先行先試建設經(jīng)驗虑鼎，黃河設計院對多維多時(shí)空數據底板構建的內容、方式及過(guò)程進(jìn)行梳理與總結植持，牽頭相關(guān)企事業(yè)單位和科研院所，編制了《數字孿生水利工程地理信息數據技術(shù)規程》驾旱，系統性地規范地理信息數據獲取與處理、水利孿生場(chǎng)景構建、成果檢查驗收與地理信息數據安全保障等技術(shù)要求调丽，為高質(zhì)量開(kāi)展數字孿生水利工程數據底板建設工作提供技術(shù)規范。

　　經(jīng)過(guò)數字孿生黃河先行先試工作多年的項目積累哨杠，黃河設計院總結經(jīng)驗、整合技術(shù)，自主研發(fā)了可推廣的“空天地水”一體數據采集技術(shù)、多維多時(shí)空數據融合技術(shù)末荐、GIS（地理信息系統）模型分析技術(shù)等，優(yōu)化數據采集、傳輸、匯集、處理、存儲等技術(shù)流程玻孟，提高了數據采集的準確度、時(shí)效性及數據服務(wù)效率和能力教忍。其中，“空天地水”多維多時(shí)空數據融合技術(shù)可實(shí)現多源地形數據、多源影像數據、傾斜模型與BIM（建筑信息化）模型摄欲、傾斜模型與GIS場(chǎng)景、水上水下地形的快速無(wú)縫融合，為數字孿生場(chǎng)景構建提供無(wú)縫融合的地理空間數據支撐堤型，并能實(shí)現快速推廣。目前，“空天地水”多維多時(shí)空數據融合技術(shù)已在數字孿生小浪底、萬(wàn)家寨等項目中得到應用谊矛。

　　優(yōu)化算法 重點(diǎn)攻關(guān)模型研發(fā)

　　算法是物理流域自然規律的數學(xué)表達户逝，是構建數字孿生水利的關(guān)鍵。

　　“如果把數字孿生黃河項目比喻成人的身體花枫，那么數據底板就是骨骼軀干赡拼，只有大腦發(fā)出指令，骨骼軀干才能與大腦聯(lián)動(dòng)發(fā)揮作用，而這個(gè)大腦就是模型。”黃河設計院規劃院水文泥沙所副所長(cháng)李榮容說(shuō)。

　　2023年6月5日，黃河防洪調度演練正在緊張進(jìn)行色冀，黃河設計院利用數字孿生黃河防汛“四預”（預報、預警、預演、預案）系統，對洪水調度方案和水庫沖淤肛英、淹沒(méi)情況進(jìn)行匯報墓毒。正是利用自主研發(fā)的黃河中下游預報調度一體化平臺及水庫庫區泥沙沖淤模型進(jìn)行調算，黃河設計院才能迅速提出3個(gè)優(yōu)化調度方案。

　　一個(gè)個(gè)模型，如同黃河保護治理的“智慧大腦”，實(shí)現了虛擬與現實(shí)的深度關(guān)聯(lián)互動(dòng)椒惫。

　　2018年以來(lái)，黃河設計院結合流域特征盒器，對水庫泥沙動(dòng)力學(xué)模型等模型關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應用開(kāi)展重點(diǎn)攻關(guān)，多項關(guān)鍵技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展。黃河設計院自主研發(fā)的數字孿生三維仿真引擎——“云河地球”，成為首個(gè)基于水利特征的三維數字地球平臺，擺脫了該領(lǐng)域核心技術(shù)對國外軟件的依賴(lài)屿孟。

　　“云河地球”將物理水利工程全要素和建設、運行全過(guò)程的真實(shí)世界數據源，進(jìn)行數字化映射和智能化模擬，虛擬再現數字孿生世界中的水利工程孿生體，有力支持了防汛調度、泥沙分析、工程安全等水利智能專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)應用饰样。

　　“當前谐晒，現有的模型平臺在實(shí)現多場(chǎng)景靈活構建疾层、在線(xiàn)計算、快速推演、提升預報調度一體化的時(shí)效性和精準度方面取得了重要突破，但由于應用模式和平臺技術(shù)架構的限制颁吭，仍存在模型集成難度高、計算時(shí)效性有待提高、模型復用率較低等問(wèn)題。未來(lái)，使模型平臺更通用、高效啦鲫、便捷，我們還有很長(cháng)的路要走。”李榮容說(shuō)。

　　應用至上 賦能管理提能增效

　　信息化建設是實(shí)現水利現代化的重要環(huán)節，不僅能提高防汛抗旱工作的準確性和效率，還能增強應對各類(lèi)突發(fā)事故的靈活性和有效性。

　　經(jīng)過(guò)多年積累簇抑，黃河設計院開(kāi)發(fā)了黃河上游防洪調度系統、黃河中下游洪水預報調度一體化平臺、RSS河道水動(dòng)力學(xué)模擬系統、調水調沙系統、小禹智慧防汛系統、數字孿生黃河防汛“四預”系統等，形成了監測物聯(lián)設備—時(shí)空服務(wù)平臺—決策支持系統的全鏈條產(chǎn)品，實(shí)現“數據快速采集處理—洪水預報預警—洪水調度預演—風(fēng)險評估—預案制定”全流程實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高效管理應用，極大提高了黃河水工程調度信息化水平。

　　當前，數字孿生黃河建設的成果還陸續在上海份爹、廣東深圳、河北唐山等地推廣。

　　在上海黃浦江畔祸弥，黃河設計院從上海地域和黃浦江水域特點(diǎn)出發(fā)，聚焦防汛綜合調度場(chǎng)景，在上海市大數據中心統建的“一張圖”大系統上實(shí)現了物理流域與數字流域之間的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互和深度融合践付，全面提升了黃浦江干流和重要支流治理管理的現代化水平庞炕。

　　在廣東，由黃河設計院研發(fā)的國內首款基于智慧防汛系統，具備語(yǔ)音問(wèn)答、防汛值班匙焙、智慧分析等功能的防汛機器人——“小粵”和“大鵬”在廣東省2023年防洪調度與工程搶險演練中亮相钮秩，取得了良好的應用效果。

　　在河南引沁大型灌區肄高，黃河設計院研發(fā)的小禹明渠流量計為春灌用水精準計量發(fā)揮了重要作用。

　　黃河設計院董事長(cháng)安新代表示损肛，數字孿生水利建設是一項技術(shù)難度大、管理復雜的系統工程：“接下來(lái)旱迷，我們將繼續圍繞數字孿生水利建設重點(diǎn)、難點(diǎn)持續開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，不斷提升水利治理管理數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化水平逸寓，為新階段黃河水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強力驅動(dòng)。” 

　　來(lái)源：中國水利網(wǎng)站 2024年6月26日