Page 199 - 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

仿真过程将虚拟空间的信息映射到实体世界当中。数字孪生技术涉及的学科范围
很广，包含了物理模型、运行历史等特定的数据，可以真实地反映出设备的生命
周期。数字孪生技术核心是将各种传感器安装到物理实体上，收集在物理实体的

工作信息，然后将现实世界中的相关数据转换为虚拟数据，这样就可以将现实世
界和虚拟世界进行镜像连接。通过建立包含物体形状、属性和轨迹的信息处理模
型，可以实现对实体的状态进行评估和预测，提高对实体的精确管理和智能维护。
数字孪生技术作为新兴的系统建模与虚拟仿真技术，包含大数据技术、云计算技

术、人工智能技术等多种新兴数字技术，可以为用户提供强大的数据采集存储能
力、分析计算能力、逻辑推演能力，利用数字技术建立虚拟实体，从而了解、分
析、预测、优化物理实体的相关信息，辅助做出科学决策。

二、水利工程数字孪生技术系统建设

（一）建设目的
数字孪生技术在水利工程中的应用，可以实现对整个水利工程的生命周期管
理，包括物理实体控制、调度过程管理等。可以把不同的水利工程构成不同的数

字模型，把各个层面的物理实体有效区域分割开来，突出重点区域，能够对不同
工程部件进行精确化的分析和控制，延长使用寿命。与传统的管理方式相比，利
用数字孪生技术可以显著提高水利工程的管理水平。根据水利工程的实际情况，

结合数字孪生技术的技术优势，水利工程数字孪生技术系统的建设目标包括以下
几个方面：一是实现全要素、全流程管理，即利用物联网等相关技术实现对于水
利工程中所包含的人、机、物等关键要素的数字化映射，通过预先制定的统一标
准将各个要素进行模块化构建，并将这些信息发布在可共享的、统一的平台上。
通过收集各个水利设施的运行情况，对整个水利工程的运行状况进行数字化映射，

从而实现对整个水利工程的运行状况进行全方位的、实时的监控，为整个水利工
程的评价和优化工作打下了坚实的基础。在这个过程中所有的基础资料都是由不
同的对象组成，将这些资料进行归集，并根据统一的数据标准进行整合，可以有

效地解决基础数据不畅等问题，实现信息共享的全方位、全过程、全要素管理这
一终极目标，也是提高水利信息化服务有效性与可靠性的关键所在。二是实现虚
实相融，在水利工程实际运行中实际的状态是“实”，而采用数字孪生技术建立
的是“虚”。水利工程自身所包含的水利设施很多，存在着大量的实物实体，因

191