“密云區(qū)大黃巖河溝道站點，一鍵上電。”今年 8 月 9 日降雨期間，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。據(jù)了解，目前北京市水務(wù)數(shù)字孿生建設(shè)正有序推進，將進一步提升水旱災(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。這一建設(shè)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，遵循“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求和 “統(tǒng)建共用、分建通用” 的原則。市智慧水務(wù)院軟件與數(shù)據(jù)研究所主管楊樸表示，“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，初步形成了北京水務(wù)數(shù)字孿生體系。”
數(shù)字孿生應(yīng)用再添新場景
市智慧水務(wù)院感知與自動化研究所高涵介紹，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)度孿生場景應(yīng)用。高涵表示，構(gòu)建較為精準(zhǔn)的模型 , 需要進行大量的樣本收集，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。通過輸入樣本，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 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 89%。”高涵比喻說，就像做算術(shù)題一樣，通過“題海戰(zhàn)術(shù)”能更好地獲取信息、總結(jié)規(guī)律，不斷完善模型計算方式，再通過降雨檢驗準(zhǔn)確度。高涵告訴記者，平時，溝道攝像頭處于休眠狀態(tài)，當(dāng)想了解某條溝道在降雨中是否產(chǎn)流時，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，實現(xiàn)了后臺滾動識別，進一步提升了山洪洪水預(yù)報能力。除了山洪溝道洪水識別模型之外，市水務(wù)部門依托雨水情監(jiān)測預(yù)報的“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”，對流域洪水、山洪災(zāi)害、積水內(nèi)澇風(fēng)險進行提前研判，分析洪澇災(zāi)害發(fā)生的可能性、災(zāi)害量級以及時間節(jié)點，并根據(jù)預(yù)報降雨的量級及預(yù)見期的變化進行滾動預(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，映入眼簾的是栩栩如生的三維立體效果。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，視覺表達的層次感和真實感大大增強。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。依托智慧水務(wù)1.0，目前已建成具有統(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)奠定了堅實的支撐能力。楊樸表示，截至目前，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10 0%。以 永定河為例，正在建設(shè)的永定河數(shù)字孿生流域?qū)⒃诨A(chǔ)底座上進一步細化，便于日常管理和維護保養(yǎng)。作為數(shù)字孿生流域建設(shè)的試點，永定河建設(shè)成果將實現(xiàn)可復(fù)制、可推廣，其他流域只需根據(jù)實際情況進行適配調(diào)整，即 可降 低 重 新開發(fā)的成本。 “目前通過統(tǒng)建的全市2米格網(wǎng) DEM與季度更新的0.8米DOM空間數(shù)據(jù)底板，滿足了全市基礎(chǔ)三維場景的搭建，以及水文水動力模型運算的需要。”楊樸說，“我們正在積極探索構(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。”
穩(wěn)步推進數(shù)字孿生建設(shè)
“我們依 據(jù)編 制的《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，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)。其中，北京市數(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；密云水庫數(shù)字孿生流域建設(shè)項目為數(shù)字孿生水利工程試點，將成為水利工程數(shù)字化的先鋒；永定河數(shù)字孿生流域建設(shè)項目為數(shù)字孿生流域試點，將引領(lǐng)流域治理新方向；數(shù)字孿生南水北調(diào)建設(shè)為數(shù)字孿生水網(wǎng)試點，將為水資源調(diào)配注入新活力；水旱災(zāi)害防御平臺升級改造項目，搭建起一個個流域防洪核心業(yè)務(wù)場景。這些項目如同璀璨明珠，鑲嵌在北京水務(wù)數(shù)字孿生體系的版圖上，協(xié)同組成北京水務(wù)的智慧大腦。目前，永定河、密云水庫、南水北調(diào)等數(shù)字孿生流域、工程和水網(wǎng)建設(shè)正在穩(wěn)步推進中。這只是開始。展望未來，楊樸的話語中充滿堅定與期待：“我們將加快構(gòu)建 ‘天空地水工’一體感知體系，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，使水務(wù)管理更科學(xué)、精準(zhǔn)，讓水務(wù)服務(wù)更貼心、便捷。”