Page 39 - 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

模型等。
（2）模型与观测数据同化
数据同化成功地融合了先验的模型信息和大量观测信息，以概率方式调和了
模型和观测，批判式地渐进真值。数据同化已成为地理系统科学方法论的重要组

成部分，它以新的范式改进了地球系统的可观测性和可预报型。但面临着广义和
严谨的数据同化数学框架、自然—社会系统的数据同化、数据同化不确定性研究
以及与机器学习新方法的融合等问题。
（3）模型资源共享与集成

对多源异构的流域模型进行标准化、规范化的描述，以屏蔽流域模型的异构
型，也需要具有模型广泛共享能力，帮助模型使用者发现、获取和使用散布在网
络中的流域模型，支持模型的共享与重用。根据流域过程内在机理，对多流域模
型进行尺度适应、计算网格转换、数据匹配、逻辑连接与整合。同时，在集成模

拟过程中，还需要对参与集成的各种子模型（或组件、模块）进行控制与优化，
对误差和不确定性进行跟踪和量化，因此需要大力发展集成建模环境，推动集成
建模过程中的模型选择、整合集成、过程控制，从而实现面向多要素、多过程乃
至全要素、全过程的集成流域建模。

（4）模型可信度评估
模型可信度评估是一项非常复杂的过程，涉及对大量定性和定量指标的测量
与评估，评估过程中通常还需要依赖领域专家的判断，同时需要将不同类型的测
量与评估结果进行综合处理。如今的流域模型越来越复杂，状态变量与输出变量

众多，变量关联关系复杂多样，如何度量复杂模型的可信度，已成为建模与仿真
领域的关键难题。因此，需要针对数字孪生模型在构建检验、运行管理、重构优
化、迁移复用、流通交付等阶段开展系统性评价理论和方法研究。
（5）模型高性能计算

实时性是衡量数字孪生系统性能的重要指标。随着地理信息系统、数字高程
模型、遥感、航测和雷达等遥测技术的发展，流域模型输入所需的降水、蒸发、
地形、土地覆被、土壤等信息的时空精度不断提高，模型模拟的空间范围越来越
大，时空分辨率越来越趋于精细化。随着洪水监测预报、非点源污染、水资源评

价管理及气候变化等科学问题的深入研究，需要根据实际应用开展多学科交融、
多过程耦合的分布式模拟。传统流域模型所采用的串行计算方式，限制了模拟的

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