地理信息赋能智慧水利建设的路径思考

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式地理信息赋能智慧水利建设的路径思考01从水利一张图说起

03方向及路径0204新要求与老问题汇报提纲愿景城市概况城市区位01从水利一张图说起32020年7月27日，《水利一张图空间信息服务规范》的发布标志着全国水利系统开展水利一张图的组织、设计、建设、管理与应用有了统一标准，进一步规范水利一张图建设，在技术层面对水利一张图总体架构、数据组织、信息表达、服务提供、服务访问、数据更新和信息安全等内容进行约定。全国水利一张图构建了基础地理、遥感影像、水利基础、业务共享和经济发展多源数据体系，包括河道、堤防、水库、蓄滞洪区、水

闸、泵站、水文站，以及实时水雨情、工情、旱情、视频监控等水利信息，图上共计有55

类超过1600万对象的基础信息，为智慧水

利的建设提供着重要基础支撑。一图胜千言1.1在各地智慧水利建设实践中，基础地理信息对水利信息化起着重要的支撑作用，各流域机构和省、市构建起区域水利一张图应用平台，全面支撑各类水利业务应用。1.1

一图胜千言天空地水一体化的空间地理信息采集支撑了一张图的构建和

更新数据获取方式1.2

数字化交付

数字化测绘

1可视化交底运维一体化

管理

正向协同设计

采测传集一体化BIM数据生产

数字化移交

数字化内业

施工动态模拟主机设备

预测性维护动态化数字

施工管理1.2施工

模型

转换12111089742356视频监控

河湖管理

设施运行水利工作涉及的河流湖泊、水库大坝等各类对象大多都具有明显空间位置特征，防汛、水资源管理、河湖管理、工程管理、水土保持等诸多水利业务对测绘地理信息和地图服务的需求也日益迫切，各类水利信息系统纷纷围绕电子地图展开建设和应用，地图服务在各项水利工作中的应用日益广泛。1.3

一张图应用综合信息门户水资源调配防汛减灾02新要求与老问题2021年3月3日李国英专题研究水利信息化工作李国英：2月28月,全国人大常委会任命我为水利部部长，这是任命之后第一家听取的专题汇报，

研究信息化工作。我想用这种实际行动来告诉大家我们对推动智慧水利建设的高度重视。2021年12月23日李国英：“各级水利部门特别是流域管理机构要把数字孪生流域建设列入重要议事日程，明确任务分工、时间节点，实行清单管理、挂图作战，加强督促检查和考核，确保各项任务按时保质完成。要在统一指挥下开展数字孪生流域建设，确保建成标准化、规范化、系统化的体系。流域管理机构、地方水利部门、工程建管单位要各负其责，有力有序有效推进项目建设。2021年10月水利部：推进智慧水利建设是实现新阶段水利高质量发展的重要路径之一。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，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。要坚持系统观念，做好顶层设计，从数字孪生流域、数字孪生工程、水利业务应用、网络安全体系等方面构建标准统一、模块链接、互为融通、共享共用的总体框架，全面覆盖各项水利业务应用，全面提升推动新阶段水利高质量发展的能力和水平。水利部工作要求水利部工作要求智慧水利由数字孪生流域、业务应用、网络安全体系、保障体系等组成。数字孪生流域是智慧水利建设的核心与关键，包括数字孪生平台和信息化基础设施；流域防洪、水资源管理与调配以及其他业务调用数字孪生流域提供的算据、算法、算力等资源。智慧水利总体架构工程级数字孪生底座流域级三维地理场景(

L2)流域级三维地理场景(

L1)流域级三维地理场景(

L3)数据底板建设依赖三维空间下地理信息的全面支撑l

图层化展示l查询为主l

无法映射动态信息l

外观形态固化l

专业数据缺失l区域分割l项目驱动l资源分散l共享困难l协作不足老问题数据层面应用层面03方法与路径1973年，诺兰(Nolan)提出了信息系统发展的阶段理论，被称为诺兰模型。诺兰模型所表达的是信息系统在个组织机构中投入应用，经过从初级到成熟，逐步成长、逐步扩散和逐步完善的一般性演

进规律。当前水利行业大致处于第四个阶段。从数据底板构建开始水利对象分类与编码规则为有效解决智慧水利建设中出现的水利对象编码标准不一、共享困难等问题，为统一数据目录和数据共享奠定基础。一物一码：为所有水利对象赋“身份证“，

形成唯一标识为各系统之间的数据交换提供保障，以唯一编码为桥梁，实现不同系统之间的同一对象数据调用水利对象分类构建水利对象数据治理平台工具水务对象编码标准数据底板管理水利一张图模型20单体数据模型BIM图层引调水图层水闸图层大坝图层水库图层河流图层流域图层DEM图层地质图层供水管网图层排水管网图层数据完善业务数据西丽水库BIM大沙河孪生体.USD+西丽-南山引水孪生体.USD监测数据基础数据当前数据组织数

据

异

常

反

馈数据治理西丽水库数据加工。

。。数字孪生体构建水

务

一

张

图数字孪生体构建

西丽水库孪生体.USD数

据

库大沙河流域孪生水网.USD+++河道建模

02

河道中心线两侧各外扩500m范围内

供排管网建模

03

地下管网三维模型

集成管网类别、埋深、标高、管径、材质、坡度、长度、流向，

关联检查井位置等信息

重要设施建模

04多层级场景融合融合河道实景模型、地下管网三维模型、重要设施三维模型，构建数字孪生流域场景。流域全要素精细化数字孪生场景区域基础场景01

0.2m影像＋5m地形工程坝址区地形与水下地形场景构建多源数据的水陆一体场景构建全流域基础场景重点区域精细模型局部实体超精细模型流域全要素精细化数字孪生场景多维多时空数据融合是数据底板构建的关键，涉及地形数据融合、影像数据融合、倾斜与BIM数据融合等内容。请乐旻截图万家寨数字孪生体构建水上水下地形融合龙口枢纽BIM模型万家寨枢纽BIM模型万家寨坝体倾斜模型岸水城梳理业务数据保证水位警戒水位高保真场景数据治理引擎防汛知识图谱构建应用场景n

分布式n

GPU加速并行计算n

全过程紧耦合模型n

全要素求解算法n

积水深度n

积水时间n

积水点位n

积水总量增加专业模型04愿景黄河设计院历时10余年从底层自主研发了数字孪生模拟仿真引擎——云河地球，建设黄河流域数字底板，深度整合了多尺度、多种类、多空间、多时态时空数据，构建了GIS+BIM+VR+数学模型的数字孪生场景，为防汛减灾、水资源调度、工程运行管理等提供了全空间、全过程、全要素、智能化的决策支持环境。数字李生地球发改立项

规划报建

设计审查抽查招投标竣工验收记录工程归档资料工程决算资料质量安全资料采购合约数据一致性证明产生的模型一模多用，

数据传递、汇聚、共享，

全生命周期应用，

支撑流域精细化运营构建水利工程全生命周期数字孪生流域数据管理机制工程概算清单中标通知及清单开标清标记录合同备案保证金凭证时空基础数据

资源调查数据

规划管控数据

工程项目数据公共专题数据物联感知数据流域管理

数据资产化运维移交资料

空间资产资料

设备巡检资料

维保信息资料产生的数据发改批复意见各类立项指标

指标调整记录数字孪生管理平台BIM勘察

设计模型BIM竣工

模型BIM方案

模型BIM交易

模型BIM运维

模型BIM概念

模型BIM工程

模型竣工归档

运维管理工程建设BIM+CIMBIM数据资产用地规划许可批复工程规划许可批复抗震审查合格意见书消防审查合格意见书质量安全资料采购合约数据数据资产目录规划验收记录确人料机数据图纸及清单权登记记录一致性证明施工许可业务需求建筑物/设施流域数据底板小流域供排水网工程设施影响范围

工程设计

施工建造

建筑设施运维

流域规划流域建造

流域管理

公共服务智慧数字孪生工程、水网、流域关联关系建立房间构件关系属性城市跨行业政府、企事业、市民(一网统*)其他多源异构数据关联融合建设行业及相关企业、政府住建部门国家/城市/园区AI

大数据2/3DGIS房间构件关系智能感知IOT室

外室

内BIMIOT关联融合…防洪决策应用•利用人工智能、大数据等新技术等新手段，研发具备语音问答、防汛值班、智慧分析等功能的防汛智能机器人。•旨在解决防汛工作强度大、防汛知识范围广、防汛指挥决策难等多方面问题，为防汛调度指挥提供决策服务。小禹智能防汛机器人Intel

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