Page 61 - 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

特高坝及高边坡、山洪灾害、特殊区域水安全取得了系列推广成果。利用北斗 /

GNSS 技术进行水库大坝形变安全监测，可在夜间、台风暴雨期间正常观测，能
够实现全天时、全天候水库大坝形变监测和安全预警。2015 年深圳市建设了北
斗 /GNSS 系统用以对茜坑、西丽、松子坑、炳坑等水库进行形变监测，应用实

践表明北斗 /GNSS 技术能够获取水库坝体表面的形变，具有较高的监测精度和
可靠性。另外，北斗特有的卫星短报文通信功能使其在水情监测等方面亦有大量
应用。
在卫星遥感方面，我国遥感卫星资源日渐丰富、对地观测能力大幅提升，具

备亚米级、全域、全时空的立体监测优势，重访周期最短 1 天，具备应急任务快
速响应能力。目前，水利部已建成的高分水利遥感应用系统，实现了遥感卫星影
像接收、归档、处理、信息提取、服务发布、分发下载，同时基于国产卫星遥感
等多源数据建设成全国水利一张图，开展了多项应用，有效服务水资源管理、水

环境监测、水利工程监测、防洪抗旱等水利业务。当前数字孪生流域中数据底板
需要类型更丰富、时空分辨率更高和更高频次更新的遥感大数据，以支撑数字孪
生流域全要素信息透彻感知。
（2）面临挑战

目前，我国数字孪生流域建设正快速发展，但受人类活动深刻影响的自然下
垫面环境复杂多变，流域物理空间实体不仅包括自然地貌、植被和水系，也包括
水库、堤防、闸坝、泵站等水利工程体系，还包括流域和水利工程监测、管理及
服务机构等，观测对象种类多、关系复杂、系统耦联。因此，亟需利用全域感知、

实时传输、应急通信以及精准定位等卫星通导遥技术实现水利全要素映射和仿真
模拟，为数字孪生流域建设提供更加全面、及时和有效的数据采集、传输服务。
面向宏观、中观、微观尺度的数据采集与传输，多时空分辨率的卫星遥感可
快速获取监测流域全局时空影像数据、区域动态数据，北斗卫星系统优势在于位

置定位、形变监测、水雨情短报文实时传输，卫星通信可高效利用网络资源，实
现数据实时传输。但是单类卫星应用系统各自运行，存在资源协调壁垒，面向数
字孪生流域的高质量发展要求，尚不足以支撑全域透彻感知、无缝通信连接、精
准导航与定位的要求，在宏观、中观、微观三层次支撑数字孪生平台和物理空间

交互仿真方面，也很难达到较好的模拟仿真效果。总体来看，卫星通导遥技术在
数字孪生流域建设应用中仍然面临以下挑战：

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