本系统面向智慧水利行业的数字孪生流域建设需求，数字孪生流域建设，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对水利管理的全要素、全过程、全领域进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现数字空间与实体空间同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，实现对水利运行的实时监控、发现问题、优化调度。
数字孪生流域建设，支撑“四预”（预报、预警、预演、预案）功能实现和水利智能应用运行，为水利安全高效运行和优化调度提供决策支持。
数字孪生流域平台包括数据底板、模型平台、知识平台和模拟仿真引擎。其中模型平台和知识平台共同为数字孪生提供算力基础。
水利数据底板是以数据资源池为基础，通过数据治理和数据服务形成数字孪生平台的数据基础。
构架“四预”的数据底板整体框架如下图所示：
水利模型平台包括水利专业模型、智能模型和可视化模型。
在数字孪生平台上，智能模型起到辅助计算和推理的作用，为模拟仿真引擎提供所需的各项参数，主要包括遥感识别、视频识别和语音识别等方面模型。可视化模型是依托数据底板地理空间数据、监测数据和水利专业模型，根据需要构建水利工程自然背景演变、工程上下游流场动态、水利机电设备操控运行等可视化模型，满足仿真模拟等需要。
知识平台包括水利知识和水利知识引擎。知识平台重点构建包括汛期和非汛期调度运用规则、水库防洪预案和历史典型洪水过程等知识库。
在水利相关知识库的基础上，建设水利工程知识引擎，不断充实、更新工程自身知识库。根据知识库的持续应用情况，在水利知识引擎与知识库之间构建知识图谱，提高知识检索精准化与智能化水平。
模拟仿真引擎提供数据底板数据加载、场景管理、仿真建模、空间分析、仿真计算、三维渲染、特效处理、模型轻量化等服务能力，实现物理工程的同步直观表达、工程建设运行全过程高保真模拟，支撑数字孪生体与物理体的交互分析，实现工程安全前瞻预演和工程安全应急预案动态模拟。
面向决策管理，依托数据底板资源，充分利用知识引擎、模型引擎能力，定制各业务的数字化场景，构建智慧水利综合决策平台，支撑输水调度、工程安全监测、设备安全监测、防汛应急、水质监测等业务的综合会商、应急指挥等业务，实现基于数字孪生场景的四预决策应用。
基于模拟仿真引擎，利用三维视频融合技术，将多路实时动态的监控画面通过矫正、拼接处理后，与三维场景融合统一，实现重点区域全局态势的精准立体掌控。颠覆传统监控浏览方式，解决传统监控视频位置分布不明确、画面分散不直观、视角割裂看不懂等问题。融合视频与场景一体化浏览，可随场景进行360旋转、缩放等操作，支持手动、自动等多种触发播放模式，帮助工作人员便捷、直观、高效掌控城市实景态势。
智能识别分析预警包含重点区域边界安全防护、生产环境安全保障功能应用部分。
安全防护智能识别预警
利用图像识别技术，对各种非法闯入或试图非法进入水利安防场所的行为进行识别，识别入侵、滞留、破坏、戏水、垂钓等事件进行实时安全报警、预警，并在数字孪生场景中直观提醒，可联动场景精准定位，并通过监控视频进行实景查看，提高整体安全防护能力。
水质、水位监测智能识别
利用图像识别技术，对水位尺读数、水面漂浮物、水体颜色等进行自动识别分析，并在数字孪生场景中直观展示。结合水质监测传感器，对水质超标报警事件进行直观提醒，并联动场景精准定位，联动摄像机进行实景查看，实现河道水质、水文监测的及时、实景管理。
水雨情监测三维态势感知
对水雨情监测数据综合统计分析，在数字孪生水利一张图中综合呈现，水雨情态势直观浏览。在数字孪生场景中，对水雨情监测设备分布情况直观标注，并可联动场景定位至监测位置进行详情数据查看。根据监测数据对水利水位、降雨天气等进行直观仿真模拟，帮助管理人员直观掌控水利水位变化与天气情形。预报信息及时弹出、详情信息精准掌控，实现水利水雨情态势的一屏可视、一图感知。
大坝安全监测三维态势感知
对大坝安全监测数据综合统计分析，在数字孪生水库一张图中对大坝安全态势进行综合呈现，直观浏览。在数字孪生场景中，监测设备分布情况直观可视，可联动场景定位至目标区域进行详情信息查看，大坝各关键部位安全详情信息精准直观掌控。告警数据与三维场景联动，及时弹出预警提示，并联动三维场景精准定位，详情信息直观查看，并对大坝变形、渗流等事件通过仿真模拟进行可视化呈现，辅助管理人员直观掌控水库大坝安全形态，实现告警事件的及时发现、精准定位与直观掌控，保障大坝安全。
基于水库二/三维可视化场景和数据底板建设，融合展示水库实时监测与预报信息、防汛管理信息、应急处置信息等，实现物理水库的水流水位、防洪工程、治理管理活动对象和影响区域等在数字化场景中全要素、全过程、实时态展示，支撑洪涝风险评估、风险项目排查等防汛业务。
孪生场景漫游视频巡查
根据巡检任务，在水库数字孪生场景中规划巡查路径，以第一人称或上帝视角对工地整体区域进行实景漫游巡查。巡查过程中监控视频、物联监测、智能告警等数据便捷掌控，实现巡检过程的高效化、精准化、智能化。
无人机场景融合视频巡查
基于数字孪生引擎，结合无人机巡检视频数据、无人机定位数据、无人机飞行姿态等数据，自动计算无人机挂在视频拍摄区域，利用三维视频融合技术，将无人机巡检过程中拍摄的视频画面与数字孪生场景实时融合展示，帮助管理人员直观、准确、高效地掌控巡检无人机实时位置及巡检过程态势。结合智能识别模型，对无人机巡检过程中的异常事件进行预警，高效、精准地实现流域大范围区域的安全巡查工作，保障流域安全。
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