Page 37 - 水利水电工程施工管理概论

第一章 水利水电工程智慧管理——以数字孪生流域建设为例

有空间信息基础设施，采用异构资源集成管理、多平台协同观测、多源数据融合，
以及信息聚焦服务等多种方法和技术，构建互联互通的流域感知基础体系。
（1）新型监测设备研制
水文监测要素主要包括水位、流量、雨量、水质、泥沙含量。水文传感器虽

然在业务应用中发挥了重要作用，但是由于国产化设备较少，尤其存在针对江河
断面水流和泥沙通量在线监测国产化设备少、设备计量校准装置少、监测精度不
高等突出问题，亟需研制基于声学、光学、雷达等传感技术的水流流速在线监测
和基于光学、声学等传感技术的泥沙含量在线监测等国产化关键设备，研发流量

和泥沙在线监测关键设备计量校准方法及量值溯源关键技术与方法体系，研制计
量校准装置。高寒高海拔河流湖泊水文要素在线监测技术与装备、水文仪器装备
检验测试装备等亟待攻克。另外，还需要开发面向复杂环境的低功耗水环境综合
阵列传感器。同时，加强智能测绘设备研制及技术攻关，以快速构建及更新实景

三维流域。
（2）地面传感网节点布局
地面观测网设计过程中，如何设计最优化的传感器节点布置方案，从而能够
准确捕捉关键生态水文变量的时空异质性特征，为流域集成模拟研究提供高精度

的输入数据，同时节省运维成本。例如，以优化雨量站网为目标，有学者提出了
一种考虑地形影响和特殊选址要求的“点观测—面覆盖”型传感网站点（雨量站）
最大覆盖模型，形成了面覆盖观测优化布局方法；以优化流量站网为目标，有学
者提出了一种基于线目标交点集的“点观测—线覆盖”型传感网站点（流量站）

最大覆盖模型，形成了线覆盖观测优化布局方法。
（3）流域遥感对地观测
新型卫星传感器愈发精细与多样，且时间、空间、光谱分辨率显著提升，在
流域下垫面要素、水循环过程、生态环境与灾害监测等领域的作用日益显著。随

着基于流域遥感试验构建的流域土壤—植被—大气等相关参量遥感反演方法的不
断优化，众多有价值的流域遥感数据产品如流域地物类型、植被结构参数、植被
生长状况、水环境参数、水循环参量与资源管理等，以及与之相关的遥感产品生
成方法不断涌现，如何从纷繁复杂的遥感信息产品中，挖掘出有用的流域管理信

息，成为流域管理的最后一公里瓶颈。同时，还需要针对流域管理需求发展水循
环地表状态变量探测卫星、水循环地气通量探测卫星、冰冻圈（固态水）的专题

25