智慧水利是新阶段水利高质量发展的显著标志和六大实施路径之一。十四五时期必须践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，以推动水利高质量发展为主题，加快构建智慧水利体系，赋能水旱灾害防御、水资源集约节约利用、水资源优化配置、大江大河大湖生态保护治理。

数字孪生流域是智慧水利建设的核心与关键，要按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总体要求，大力推进数字孪生水利建设，实现预报、预警、预演、预案（“四预”）功能，为水利决策管理提供前瞻性、科学性、精准性、安全性支持。

超图面向国家智慧水利建设任务及需求，形成了以“筑安全、活数据、立场景、智决策”为建设思路的超图水利数字孪生解决方案（以下简称“方案”），目前已在水利部数字孪生平台（全国水利一张图2023版）、长江流域数字孪生、滏阳河数字孪生、漳河数字孪生、宁夏清水河数字孪生等多项数字孪生水利建设中落地应用。

超图水利数字孪生总体架构

超图水利数字孪生平台解决方案以物理实体（流域/工程/灌区等）为单元、时空数据为底座、水利模型与知识为驱动，构建水利业务孪生场景，实现对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程的数字映射、智能模拟和前瞻预演，全面赋能“2+N”水利智能业务应用。方案建设内容主要包含数据底板、模拟仿真引擎、模型平台、知识平台、服务平台和智慧应用。

1.依托超图新一代三维GIS平台高性能数据处理能力，实现对地形数据、影像数据、BIM数据、倾斜摄影数据、激光点云以及水利基础对象数据、水利监测数据等多源时空数据融合处理，打造基础数据统一、监测数据汇集、二三维一体化、可共享互通的数据底板，实现水利全要素的数字化映射。

2.依托自主研发的模拟仿真引擎，构建二三维一体化数字场景，提供海量时空数据承载能力、高性能空间分析能力、高保真三维场景渲染能力，打造宏观到微观全场景覆盖、全要素精准映射的水利业务孪生场景，提供“看、查、测、算、演”五位一体的支撑能力。

3.以水利专业模型、智能识别模型等专业模型为核心，搭建水利模型平台，支持多源模型注册、管理、应用，助力地方建设水利模型算法库；实现模型编排、模型实例化、模型调度计算、模型结果展示等全流程一体化，并以微服务方式提供统一调用服务。

4.利用知识图谱和机器学习等技术建设水利知识平台，实现对水利对象关联关系和水利规律等知识的抽取、管理和组合应用，形成面向不同业务场景的水利专业知识图谱，为水利数字孪生提供智能内核，为“2+N”业务应用提供智能研判决策支撑。

5.采用微服务框架建设水利服务平台，实现对数据服务、多源融合服务、数据挖掘服务、三维场景服务、水利模型服务、AI模型服务、空间分析服务、知识服务等多种服务的管理、共享、监控，建立数字底板、模型平台、知识平台与“2+N”业务应用之间的服务一体化链路体系。

 “筑”安全：自主可控，保障安全可靠的算力水平

方案依托完全自主可控的SuperMap GIS基础软件，支持国产芯片、国产操作系统、国产数据库、国产中间件的全国产软硬件环境适配，具备GIS服务弹性伸缩、算力资源智能调配能力，可增强多源多维时空数据处理分析效率，打造安全、稳定、高效的水利数字孪生平台，为数字孪生水利建设提供安全、可靠算力，保障水利数据安全和业务应用可靠。

“活”数据：盘活资源，构建共享共用的数据底板

方案围绕“2+N”水利智能业务应用，全面整合水利基础数据、监测数据、业务管理数据、行业共享数据以及地理空间数据，采用数据中台思路开展水利数据治理、融合、挖掘、服务、运营，形成全时空、全要素、多维度、分层级的水利数字孪生数据底板，打造空间、时间、要素、业务、关系以及特征信息相互融合的水利数字孪生数据管理与应用服务体系。平台建立一数一源的数据长效更新机制，实现“上下联动，左右贯通”的数据汇集、更新与服务，支撑部委、流域、地方多层级数据底板共建共享。

 “立”场景：精准映射，构建二三维一体化数字场景

方案依托自主研发的模拟仿真引擎，构建二三维一体化数字场景，提供海量时空数据承载能力、高性能空间分析能力、高保真三维场景渲染能力，打造宏观到微观全场景覆盖、全要素精准映射的水利业务孪生场景，满足“四预”功能模拟仿真要求。运用新一代三维GIS技术，实现二维地图与三维场景的无缝切换，一平台支撑大场景宏观分析决策、小场景微观精准研判等不同业务场景应用需求。平台通过建立时空数据分层分级加载策略，实现可视范围内的数字场景自动检索与动态加载，让数字化场景呈现更顺畅、更智能。

“智”决策：GIS赋能，提升“2+N”业务智能化水平

超图水利数字孪生平台提供对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程的数字化映射、智能化模拟，融合模型预报成果及水利知识，强化水利业务“四预”场景智能研判能力，实现对物理流域的实时监控、发现问题、优化调度的智慧化管理。

1.面向水利行业特点定制三维专题分析功能，实现河道断面提取、深泓线分析、槽蓄量分析、洪水淹没分析、水位面积库容曲线分析、堰塞体标绘计算、坡度坡向分析等通用三维分析能力。提供通用对外服务接口，业务系统可直接调用，支撑“四预”业务场景快速搭建。

2.基于知识图谱技术对水利对象进行组织关联和挖掘处理，建立预案库、图谱库、历史场景库、业务规则库和专家经验库，建成水利知识体系，为水利业务场景决策分析提供知识推理，为水利应用提供智能内核。

3.基于微服务、处理自动化（GPA）工具搭建支持源码、可执行程序、容器级服务、web级服务为核心的模型计算引擎，实现对水利专业模型、智能模型、GIS组件工具的注册、管理、自由编排，提供模型注册、模型服务发布、模型服务监控、模型管理、模型资源管理等功能于一体的数算一体化平台，可实时调参、计算、仿真推演，满足“四预”会商决策实战需求。

4.基于自主可控的模拟仿真引擎构建“2+N”业务应用场景，接入雨水情监测预报数据，实现预报预警；以模型为驱动对河道洪水、蓄滞洪区洪水、河道冰凌、城市内涝等场景模拟仿真推演与影响评估分析，提升流域防洪调度、水资源管理等业务综合分析决策能力。

超图积极探索攻关数字孪生水利关键核心技术，构建了以“活数据、立场景、智决策、筑安全”为建设思路的数字孪生水利解决方案体系，目前已在部委、流域、地方多项数字孪生水利建设项目中进行实践落地。

未来，超图信息将继续创新技术、优化服务，以“智能、智慧”为驱动力，用空间智能助力新阶段水利高质量发展。

作者 | 超图信息水气环工程中心   黄宁觉 吴鹏天昊