“密云區(qū)大黃巖河溝道站點，一鍵上電?！苯衲暄雌诒本┦邪l(fā)生強(qiáng)降雨期間，北京市智慧水務(wù)院感知與自動化研究所工作人員輕點鼠標(biāo)，檢驗了該院自主研究的山洪溝道洪水識別模型的準(zhǔn)確度。作為數(shù)字孿生建設(shè)應(yīng)用場景的一部分，該模型為水務(wù)管理和防災(zāi)減災(zāi)提供了更智能化的技術(shù)支持。

北京市水務(wù)局基于北京“23·7”特大暴雨洪澇災(zāi)害災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃積極推進(jìn)水務(wù)數(shù)字孿生建設(shè)。目前，結(jié)合數(shù)字孿生項目建設(shè)與智慧水務(wù)1.0建設(shè)成果，北京水務(wù)數(shù)字孿生體系初步形成，進(jìn)一步提升了水旱災(zāi)害防御、水資源管理等工作的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平。

構(gòu)建多個數(shù)字孿生應(yīng)用場景

據(jù)北京市智慧水務(wù)院感知與自動化研究所工作人員高涵介紹，基于視頻識別的山洪溝道洪水識別模型，可實現(xiàn)山洪溝道實時產(chǎn)流識別與展示，提供溝道洪水水域范圍識別和預(yù)警服務(wù)，支撐流域山洪洪水預(yù)報調(diào)度數(shù)字孿生場景應(yīng)用。

構(gòu)建較為精準(zhǔn)的模型，需要進(jìn)行大量的樣本收集，包括晴天、陰天、雨天、白天、黑夜、四季等不同場景的圖片和視頻樣本，讓模型學(xué)習(xí)水域和產(chǎn)流特征。

“只有樣本場景越多樣、數(shù)量越多，模型‘訓(xùn)練’效果才會越好。到8月9日降雨測試時，樣本數(shù)量已達(dá)2.4萬多張，當(dāng)天檢測的密云、懷柔19個溝道站點，準(zhǔn)確率達(dá)89%。”高涵說。

高涵告訴記者，溝道攝像頭平時處于休眠狀態(tài)，如果想了解某條溝道在降雨中是否產(chǎn)流，一鍵即可上電喚醒，水務(wù)視頻服務(wù)平臺接收到上電狀態(tài)后，數(shù)字孿生水旱災(zāi)害防御平臺自動調(diào)用視頻平臺接口，判斷溝道是否有水，為決策者提供技術(shù)支撐。目前，該模型已在數(shù)字孿生水旱災(zāi)害防御平臺上線，進(jìn)一步提升了山洪災(zāi)害防御能力。

除了山洪溝道洪水識別模型，北京市水務(wù)部門依托雨水情監(jiān)測預(yù)報“三道防線”，針對不同流域單元、不同災(zāi)害類型，結(jié)合氣象水文預(yù)報成果，驅(qū)動包括洪水預(yù)報模型、山洪預(yù)報模型、城市積水內(nèi)澇預(yù)報模型在內(nèi)的“北京模型”，提前研判流域洪水、山洪災(zāi)害、積水內(nèi)澇風(fēng)險，并根據(jù)預(yù)報降雨的量級及預(yù)見期的變化進(jìn)行滾動預(yù)報分析，制作并發(fā)布相應(yīng)預(yù)警，為精準(zhǔn)決策和有效防范提供堅實支撐。

搭建數(shù)字孿生基礎(chǔ)底座

打開北京市水務(wù)數(shù)字孿生基礎(chǔ)底座平臺，點擊永定河流域，三維立體效果圖映入眼簾。只需輕輕移動鼠標(biāo)，便能直觀地看到水流、閘門、馬路等圖像信息。

北京市智慧水務(wù)院軟件與數(shù)據(jù)研究所主管楊樸指出，全市水務(wù)相關(guān)場景的地形等數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生建設(shè)的基石，只有這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)一致，才能搭建不同的模型運算產(chǎn)品。

目前，北京已建成具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯聚、存儲、分析、服務(wù)能力的水務(wù)大數(shù)據(jù)中心，初步實現(xiàn)各級水務(wù)數(shù)據(jù)的一數(shù)貫通，水務(wù)管理對象全部上“水務(wù)圖”，為水務(wù)數(shù)字孿生建設(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。

楊樸介紹，截至目前，水務(wù)大數(shù)據(jù)中心已累計匯聚結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)約14.6億條，文檔、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)約833萬項，為37家單位提供了701項數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)共享服務(wù)保障率為100%?！拔覀冋诜e極探索構(gòu)建智慧水務(wù)大模型，已經(jīng)初步實現(xiàn)了基于自然語言的防汛和水資源智能檢索，一問一答間就能獲取各類數(shù)據(jù)，還推出了接訴即辦智能助手等應(yīng)用?！睏顦阏f。

穩(wěn)步推進(jìn)數(shù)字孿生建設(shè)

“我們依據(jù)《北京市水務(wù)數(shù)字孿生流域總體工作方案》和《北京市水務(wù)數(shù)字孿生總體集成工作要求》，按照‘1+2+N’的總體框架，指導(dǎo)密云水庫、永定河、南水北調(diào)等開展數(shù)字孿生設(shè)計。”楊樸表示，“1+2+N”具體包含一套數(shù)字孿生共性能力，流域防洪與水資源調(diào)度兩大核心業(yè)務(wù)應(yīng)用，以及N項智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用。

在總體框架的基礎(chǔ)上，北京市水務(wù)部門統(tǒng)籌數(shù)字孿生流域、工程、水網(wǎng)建設(shè)，形成了“4+1”數(shù)字孿生類項目建設(shè)，包括北京市數(shù)字孿生流域山洪洪水預(yù)報調(diào)度能力提升、密云水庫數(shù)字孿生流域建設(shè)、永定河數(shù)字孿生流域建設(shè)、數(shù)字孿生南水北調(diào)建設(shè)、水旱災(zāi)害防御平臺升級改造等項目。其中，數(shù)字孿生流域山洪洪水預(yù)報調(diào)度能力提升項目，側(cè)重空間數(shù)據(jù)底板與洪水預(yù)報模型建設(shè)，將為防洪減災(zāi)提供有力支撐。

這些項目共同構(gòu)成北京水務(wù)數(shù)字孿生體系，協(xié)同組成北京水務(wù)的“智慧大腦”?！拔覀儗⒓涌鞓?gòu)建‘天空地水工’一體化監(jiān)測感知體系，培育基于人工智能和大模型的新質(zhì)生產(chǎn)力，完善‘北京模型’體系，強(qiáng)化‘實用、好用、管用、大家用’的場景化設(shè)計，統(tǒng)籌跨業(yè)務(wù)、跨部門、跨層級的共享應(yīng)用，讓水務(wù)管理更科學(xué)、精準(zhǔn)。”楊樸說。

作者：張爽