近年来，随着产业数字化、网络化、智能化的转型升级，水利发展建设逐步步入了新阶段。2014年月，习近平总书记提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的十六字新时代治水思路，准确把握了当前水安全新老问题相互交织的严峻形势，深刻回答了我国水治理中的重大理论与现实问题。2021年3月，中共中央发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出了“构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”的要求，智慧水利成为新阶段水利高质量发展的重要标志。随后，水利部相继印发了智慧水利建设的系列文件，明确了推进智慧水利建设的时间表、路线图、任务书、责任单，为智慧水利的建设落实提供了政策导向。

在加快推进智慧水利建设的政策背景下，国图信息结合企业自身在地理信息、数字孪生、GeoAI等领域的技术优势和业务优势，联合河海大学、南京师范大学、南京邮电大学等知名研究机构，以水利时空数据为重点研究对象，开展数字孪生水利关键技术与解决方案的研发工作。

国图数字孪生水利解决方案的核心建设内容为“1+1+3”，即1套标准、1个数据库、3个系统。其中，一套标准聚焦于数字孪生水利标准规范建设，指导国图数字孪生水利产品建设工作的有序开展；一个数据库聚焦于数字孪生水利数据的整合与汇聚，构建水利资源的时空大数据仓库；三个系统聚焦于水利数据的管理、展示与分析，对水利空间进行精细、全面、动态的模拟。

本产品具有三大特色，一是融合与汇聚多源数据，建立全时相、多维度、多粒度的水利全时空资源池，实现水利数据资产的一体化管理；二是升级与拓展水利一张图，建设基础数据统一、监测数据汇集、二三维一体化、三级协同贯通的数字底板，提供水利场景的高保真、高稳定、高质量模拟仿真；三是集成耦合多维多时空尺度的水利专业模型和AI智能模型，提供集分析-模拟-表达-决策于一体的“四预”能力，为“2+N”业务提供智慧化服务。

国图数字孪生水利解决方案总体框架

搭建“三全”水利数字化底座

本产品依托物联网、大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，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，制定统一的水利数据标准体系，搭建覆盖全域、全要素、全空间的水利数字化底座，集成水利专业模型和AI模型，提供高效、精准、智能的信息资源服务，进而推动水利行业数字化转型升级，提升水利信息化与现代化水平。

国图数字孪生水利产品聚焦数字孪生，以物理流域为单元，以水利时空数据为底座，以流域数据集成和可视化、水利模拟仿真为核心，以水利知识为驱动，运用物联网、大数据、人工智能、虚拟仿真等技术，实现物理空间内全域、全要素、全过程的数字化映射与智慧化模拟，支撑水利精准化决策。

本产品遵循标准先行、需求引导、复用共享、安全可靠的建设原则，确定“1+1+3”建设内容，即一套数字孪生水利标准规范体系、一个数字孪生水利时空数据库、三个数字孪生水利系统（包括数字孪生流域管理系统、数字孪生模拟仿真系统、数字孪生知识服务系统）。

总体架构图

• 一套数字孪生水利标准规范体系

一套数字孪生水利标准规范体系指围绕数据治理、平台建设、运维实施，制定相应的标准规范，指导水利信息化工作的有序开展。本产品基于国家及市级部门颁布的相关标准、规范以及政策，结合数字孪生水利建设需求与目标，从数据、技术、管理三个维度出发，编制并形成一套适应数字孪生水利平台建设与运行的标准规范体系，充分发挥标准化在数据“聚-治-管-用”基础性、战略性、引领性作用，为数字孪生水利产品建立理论基础。

• 一个数字孪生水利全时空数据库

一个数字孪生水利全时空数据库指充分依托基础测绘、地理国情普查（监测）、行业“一张图”、智慧水利等工程，通过行业专题数据的协调共享和泛在网络开放数据的归集，整合集成矢量数据、遥感影像、倾斜摄影、BIM模型、业务数据、监测数据等多源、多模、多态数据，构建水利资源的时空大数据仓库。

水利时空大数据全景图

1. 整合数据，搭建数字孪生水利大数据中心

基于水利行业相关的数据标准与规范，梳理水利数据资源目录，接入并整合多尺度、多粒度、多维度水利数据，包括基础地理空间数据、业务管理数据、监测感知数据、跨行业共享数据等，经标准化处理，形成数字孪生水利大数据中心，为用户提供统一标准的数据服务。

2. 分类入库，形成水利时空大数据全景图

分类融合与汇聚多尺度、多粒度、多维度水利数据，构建标准一致的水利数据资源池，形成水利时空大数据全景图，为用户提供全方位、多时相、多粒度的全时空数据资源服务。

• 三大系统之一：数字孪生流域管理系统

数字孪生流域管理系统是数字孪生水利产品的基础，其主要任务是建设数据底板，为模拟仿真、知识服务提供海量数据支撑。本产品构筑统一门户，接入多源水利时空数据，打破数据壁垒，实现数据统一管理；建立物理空间到数字空间的虚拟映射，构建水利时空全景一张图；综合运用云计算、大数据等新型信息化技术手段，提供海量数据分析能力，实现对水利空间的精细、全面、动态模拟，为精细化管理提供支撑。

软、硬件加持，助力海量数据分析

• 三大系统之二：数字孪生模拟仿真系统

数字孪生模拟仿真系统是数字孪生流域管理系统的升级，其主要任务是提供高保真、低延时、高稳定的三维可视化场景，为提供细化、量化、动态、直观的计算分析提供支撑。本产品基于UE4大场景高效率图形可视化技术，借助轻量化+webp+块存储+子域等一系列技术，提升整体加载效率与浏览流畅度，实现多源、多维度、多尺度数据的高保真、高质量空间化表达与仿真建模。

• 三大系统之三：数字孪生知识服务系统

数字孪生知识服务系统是数字孪生水利产品的核心内容与最终目标，其主要任务是集成耦合多维多时空尺度的数据模型，提供“四预”能力。本产品在共享水利部本级、流域管理机构各类计算模型与计算成果的基础上，按需构建水利专业模型、人工智能模型和水利知识模型，形成数字孪生水利模型库，提供工程调度、安全监测、知识挖掘等智慧化服务，实现“预报、预警、预演、预案”功能的综合决策指挥。

数字孪生知识服务系统建设内容

1. 集成水利专业模型，推进水利精准模拟

联合河海大学-南京国图产教融合实习实训基地，本模块聚焦智慧水利与空间智能领域，致力于打造专业的水文-水动力-水质耦合模型，支撑流域、区域的防洪抗旱、水资源水环境的调度管理、智慧城市的防洪排涝与水环境治理、大江大河的水污染应急调度指挥等，推进水利精准化模拟与分析。

2. 引入AI智能模型，助力水利智慧决策

利用遥感AI、视频AI等技术，对遥感影像进行自动解译和加工处理，对雨水情、工情、险情、旱情、水土流失、水质水环境、非法采砂、水域岸线占用等实现大尺度的动态监测预警，提升水利安全监测能力。

3. 建立水利知识模型，支撑水利知识服务

以模型库、知识库为驱动，快速分析研判，优化完善应急方案，配合人员终端信息交互，为单位内部以及与流域管理机构、水利部的异地多方会商、相关人力、物力资源应急调度指挥等提供支撑。

水利知识库

国图信息充分考虑当前国家智慧水利建设任务及需求，利用自身发展优势，协同水利专业机构，探索攻关数字孪生水利关键核心技术，形成了一套面向多源数据汇聚、场景高保真渲染、水利智慧服务的数字孪生水利解决方案。接下来，国图信息将围绕“1+1+3”的数字孪生水利方案布局，推动水利智慧化建设，形成一批可复制、可推广的建设成果，通过示范带动、典型引路、以点带面，努力打造数字孪生水利示范工程，助力新时期水利信息化高质量发展。