Page 197 - 测绘科学技术理论及实践应用研究

第七章 水利工程中数字孪生技术的相关思考

4. 推动水资源保护和生态区建设
在水资源的开发与利用中，应保护生态系统和生物物种平衡发展，保护供饮
用水和土地用水绿色清洁，保护水系发展规律，减少各种因素对水资源带来的损

害，促进水资源向生态化、均衡化方向发展。因此，在水资源的开发利用中，绝
不能以损害地球上的生命支持系统和生态系统为代价，必须为经济和社会可持续
发展合理使用所需的水资源，满足全社会用水需求，绿色节约低碳供水。近几年，
各行业陆续发起了用数字化手段减少资源损耗、降低成本的可持续发展计划，人

们对大数据、云计算、人工智能等技术正在成为推动生态环境建设的新力量。
空间地理信息产业的发展为水利工程生态区的保护带来了契机。尤其是随着
数据采集手段的完善，三维倾斜摄影系统、高光谱遥感系统等的应用，使得基于

位置的海量数据获取成为可能，基于 3D 数据仿真建模的数字孪生技术在生态环
境领域也得到越来越多的应用。通过利用遥感卫星、倾斜摄影等技术获取高精度
数据，与水利、环保、土地等相关行业的业务数据整合，形成了可视化的“地理
信息服务一张图”。再通过三维实景自动建模，构建了一个与生态环境一模一样
的“数字孪生”世界。透过卫星影像采集的数据与数字孪生做比对，能够让困扰

生态保护区多年的植被破坏、水土污染等问题几乎“无所遁形”。水资源保护问
题只是国家生态保护领域的一个缩影。针对十八大以来大力倡导的生态环境建设
方针，从数据采集、数据处理到应用服务开发贯穿数字孪生全产业链的服务能力，

通过将空间地理信息数据与环保、林业、水利、测绘等各个行业业务数据的整合，
借助实景三维建模技术，从而实现对大气质量、水环境质量、土壤环境质量等的
实时监测、治理。
（三）数字孪生技术在水利工程运行管理中的具体设计
1. 整体构想

针对单一水利工程，基于所有单元级水利工程数字孪生系统的状态感知、信
息交互、实时分析，提高对水利工程运行管理的实时控制、精确掌控和科学决策
能力，实现水利工程资源利用效率的提升。水利工程数字孪生系统对各个模块进

行统一调度，进而提高各个单元系统间的协作效率，保证水利工程的安全运行。
2. 仿真控制
水利工程数字孪生技术主要分为物理实体和数字孪生体。物理实体提供水利
工程的实际运行数据给数字孪生体，进行信息的同频同步；数字孪生体以物理实

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