“数字孪生水利建设”系列报道之一
编者按:近年来,安徽省水利厅锚定数字孪生水利体系建设目标,坚持系统谋划、统筹推进,上下联动,有效凝聚起推动数字孪生水利建设的强大合力,全力促进各项工作提质增效。为集中展示各单位做法和成效,厅科技与信息化处联合厅办公室推出数字孪生水利建设系列报道,敬请关注。
数字筑基智测安澜
——安徽水文测站可视化数字平台赋能数字孪生水利创新实践
安徽省水文局锚定现代化目标,多维发力、协同推进“天空地水工”一体化监测感知系统建设。安徽水文测站可视化数字平台,正是这一战略部署从蓝图走向现实的核心载体。
破题:从“看数据”到“看场景”的水文测站革命
安徽地处南北气候过渡带,长江、淮河、新安江三大水系交汇,易涝易旱,防汛抗旱压力常年居高不下。传统水文测站以数据采集与报表输出为主,测站运行状态不直观、应急响应依赖人工巡查——这些痛点严重制约了水文服务效能的提升。
安徽水文测站可视化数字平台围绕智慧水利体系建设,采用“整合已建、集约共建、统筹推进、多级共用”的建设模式,通过建设统一可拓展接入平台,试点建设蚌埠吴家渡、新河庄数字孪生水文站,打造全省数字孪生水文站建设的示范样板。
利器:核心功能铸就水文“智慧之眼”
一屏观全域:水文多要素集中展示
平台以三维可视化数字场景为基底,集数据综合展示、统计分析、查询检索、预报预警与安全告警于一体。用户可点击地图上的测站快速进入单站可视化页面,查看水位、流量、雨量等实时信息,并支持图层控制、视角切换、测站快速定位等交互操作,满足省局、市局、勘测队、水文站四级用户的综合展示需求,提供沉浸式的水文数据浏览体验。
眼见为实:视频监控与AR视频融合
平台接入实时视频流,支持多画面布局展示、云台控制,可对摄像头进行八方位视角操作。在此基础上,AR视频融合功能通过空间重构算法,将水文监测要素与实时视频画面进行空间叠加与动态融合。虚拟水尺、特征水位标记、设施设备标记与实时视频联动显示,近景显示高精度纹理、远景简化背景地形,在确保视觉一致性的同时有效降低GPU负载,让远程巡测人员如临现场。
智能感知:AI功能矩阵
面向部分重点水文站,AI功能模块提供三大核心能力:AI水尺比测采用图像识别和定位算法实现水位自动读取与遥测数据比对,超差自动告警;AI自动值守实现人员非法闯入、钓鱼、漂浮物、烟火等异常行为的智能检测与告警;AI录像支持定时与事件双触发拍摄——每小时拍摄一次,在水位异常变化时额外拍摄,系统自动保留拍摄时刻前后10秒视频并生成全天视频快照,实现“全天候、可回溯”的智能值守。
身临其境:全景图与三维场景构建
全景图功能包含地面与空中一体化全景方案。地面全景涵盖水文站正门、办公楼、水位井房、缆道房、气象观测场、左右岸及水尺观测断面等关键区域;空中全景覆盖河道上方不同高度及断面上游、下游、上比降断面、下比降断面等视角。平台采用全景图加速加载技术优化预览服务能力,并支持在全景图内添加标记信息、获取实时水位数据。三维场景构建功能结合三维GIS与BIM数据,形成集成宏观地理环境与微观建筑信息的水文站精细化三维模型。BIM模型建设覆盖水文站生产用房、自记井、仪器房、操作房、观测场、过河缆道等设施设备,支持在三维模型下展示测站名称、编码、流域、建站时间等静态信息及按时间范围查询水文要素数据。
数字映射:数据底板与模拟演示
数据底板采用“基础地理数据+动态监测数据+业务管理数据”融合架构。基础地理数据存储高精度地形、水下地形、倾斜摄影测量数据及BIM模型;动态监测数据整合实时水情、雨情、工情、墒情及视频流数据,支持分钟级更新频率;业务管理数据集成业务规则、预报调度方案及站务业务库,为数字孪生水文站提供统一的空间基准和数据支撑。模拟演示功能对接预报模型,通过调用模型库微服务,设置不同参数后实时滚动计算洪水演进过程,结合三维可视化模型对测站范围内雨情、水情、淹没形势进行推演模拟和可视化仿真,基于实时监测数据和预报结果展示预警信息。
测站数字孪生:孪生场景数据标绘
孪生场景数据标绘可实时展示缆道流速仪、ADCP探头等关键部件的数字镜像,分区展示缆道垂线流速、ADCP剖面流速、水位、流量等核心指标。
展望:孪生护航书写汛期水文测报“数智答卷”
当洪水来袭,水文工作人员在屏幕前轻点鼠标,远程控制缆道流速仪精准测流,数据实时上传;AI视频自动读取水尺刻度并与遥测数据比对,超差即时告警;AR视频融合将虚拟水尺与特征水位动态叠加于实景画面,直观展示现场水位;无人机自主巡查高危险段,实时回传影像。数据汇聚至防洪预报调度系统滚动推演,精准预报洪峰水位、测算分洪效益,支撑调度决策。测得到、看得清、算得准——安徽水文正为未来的每一次汛期大考储备“数智答案”,为全国水文现代化打造可复制、可推广的安徽方案。
作者:省水文局
责编:吴晓珺