遥感技术在数字孪生流域建设中的应用..pptx

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遥感技术在数字孪生流域建设中的应用,2022.7,目录,P2,背景数字孪生与数字孪生流域遥感技术在数字孪生流域中的应用未来展望,1背景,P3,1背景国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出了“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”,P4,1背景,P5,2021年3月，李国英部长在信息化专题会议中提出了“建立物理水利及其影响区域的数字化映射，实现预报、预警、预演、预案的信息化目标，要求按照“大系统设计、分系统建设、模块化链接的思路实现数字化场景、智慧化模拟、精准化决策；,2021年6月，在“三对标、一规划”专项行动总结大会上，李国英部长强调，智慧水利是水利高质量发展的显著标志，并将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的六条实施路径之一，提出“以数字化、网络化、智能化为主线，构建数字孪生流域，开展智慧化模拟，支撑精准化决策，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系”,1背景水利部提出了“智慧水利是水利高质量发展六条实施途径之一”2021年10月12日，李国英部长主持召开部务会议，会议强调：

推进智慧水利建设是实现新阶段水利高质量的重要路径之一。

要按照需求牵引、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，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。

要坚持系统观念，做好顶层设计，从数字孪生流域、数字孪生工程、水利业务应用、网络安全体系等方面构建标准统一、模块连接、互为融通、共享共用的总体框架，全面覆盖各项水利业务应用，全面提升推动新阶段水利高质量P6发展的能力和水平,1背景2021年10月，水利部印发关于大力推进智慧水利建设的指导意见智慧水利建设顶层设计“十四五”智慧水利建设规划,对当前和今后一段时期智慧水利建设进行了部署；2022年3月31日水利部印发数字孪生流域建设技术大纲（试行）数字孪生水利工程建设技术导则（试行）等四个文件，明确数字孪生流域建设内容与技术要求；2022年4月，水利部印发数字孪生流域先行先试工作方案数字孪生流域建设先行先试台账，共确定56家单位的94项任务先行先试。

P7,2,P8,数字孪生与数字孪生流域,2.1数字孪生,P9,数字孪生是一种数字化理念和技术手段，它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。

其中，面向的物理对象包括实物、行为、过程，构建孪生体涉及到的数据包括实时传感数据和运行历史数据，集成的模型涵盖物理模型、机理模型和流程模型等。

【数字孪生体技术白皮书（2021）】,2.1数字孪生,P10,数字孪生四个典型的技术特征:

虚实映射。

数字孪生技术要求在数字空间构建物理对象的数字化表示，现实世界中的物理对象和数字空间中的孪生体能够实现双向映射、数据连接和状态交互。

实时同步。

基于实时传感等多元数据的获取，孪生体可全面、精准、动态反映物理对象的状态变化，包括外观、性能、位置、异常等。

共生演进。

在理想状态下，数字孪生所实现的映射和同步状态应覆盖孪生对象从设计、生产、运营到报废的全生命周期，孪生体应随孪生对象生命周期进程而不断演进更新。

闭环优化。

建立孪生体的最终目的，是通过描述物理实体内在机理，分析规律、洞察趋势，基于分析与仿真对物理世界形成优化指令或策略，实现对物理实体决策优化功能的闭环。

2.1数字孪生,P11,数字孪生包括三个主要部分：

物理空间的实体；虚拟空间的数字模型；物理实体和虚拟模型之间的数据和信息交互系统。

万物皆可数字孪生！

数字孪生城市,数字孪生制造,2.1数字孪生,P12,数字孪生发展历程沿革,2.2数字孪生流域,P13,数字孪生流域（DTB,DigitalTwinBasin）是以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，实现对物理流域的实时监控、发现问题、优化调度的新型基础设施。

2数字孪生流域,P14,数字孪生流域发展历程,2.2数字孪生流域,P15,数字孪生流域是智慧水利建设的核心与关键,2数字孪生流域,P16,数字孪生流域建设框架,2数字孪生流域信息化基水础利设施,感知,网,水利信息网,水利云,水利感知网:

升级改造传统水利监测站网。

增设监测要素、增加数据传输频次，推进自动在线监测，实现信息采集提档升级。

构建新型水利监测网。

加强卫星遥感、高清视频、无人机、无人船、地面机器人、P17水下机器人等新型监测手段应用，提升流域下垫面动态感知能力。

2数字孪生流域,P18,数字孪生平台模型平知识平台台数据底板数据底板包括基础数据、监测数据、业务管理数据、跨行业共享数据、地理空间数据，大部分可以采用遥感技术采集。

3,P19,遥感技术在数字孪生流域中的应用,3.1遥感技术在数据底板建设中的应用,P20,L1级是进行数字孪生流域中低精度面上建模，主要包括全国范围的DOM和DEM/DSM等数据。

L2级是进行数字孪生流域重点区域精细建模，主要包括重点区域的高分辨率DOM、高精度DEM/DSM、倾斜摄影影像/激光点云、水下地形等数据。

L3级是进行数字孪生流域重要实体场景建模，主要包括重要水利工程相关范围的高分辨率DOM、高精度DEM、倾斜摄影影像/激光点云、水下地形、BIM等数据。

3.1遥感技术在数据底板建设中的应用L1级是进行数字孪生流域中低精度面上建模，采用卫星遥感技术可以生产2米/优于1.0米的DOM和10米/5米的DEM/DSM等数据。

P21,DOM,DSM,DEM,3.1遥感技术在数据底板建设中的应用,L2级是进行数字孪生流域重点区域精细建模。

可采用传统航摄或无人机遥感，基于倾斜摄影或LiDAR技术，获取优于0.3米DOM、米级DEM/DSM。

随着遥感技术发展，目前部分遥感卫星，也可以获取优于0.3米DOM以及优于1米的DEM/DSM。

P22,3.1遥感技术在数据底板建设中的应用,L3级是进行数字孪生流域重要实体场景建模。

采用无人机倾斜摄影以及Lidar技术，可建立实体三维模型，也可采用移动测量设备、地面激光扫描等生产部件级超精细模型。

Lidar三维建模,倾斜摄影三维建模,室内扫描三维建模,P23,3.2遥感技术在水利专题信息提取中的应用,江河湖库信息提取,鄱阳湖,丹江口,白洋淀,洞庭湖,水利工程信息提取,生产建设项目提取,灌溉面积提取,蒙洼,三峡水利枢纽,蒙洼蓄滞洪区,蓟运河津唐河段,洋河水库大坝,生产建设项目,灌溉面积,P24,3.3水循环要素多星协同遥感反演,多源降水信息融合地表温度反演,水循环示意图,全球卫星降水产品,叶面积指数反演,土壤水分反演蒸散反演,全国土壤水分产品,全国遥感蒸散产品,P25,3.4遥感技术在2+N应用中的应用,我国水旱灾害频发、损失大、影响广近年来，受气候变化和人类活动影响，区域极端水旱灾害事件频发。

遥感监测技术具有快速、大范围、低成本、客观等特点，是水旱灾害监测,的有效手段。

洪涝监测系统,旱情监测系统,P26,2021郑州洪涝监测,全国旱情监测,2020鄱阳湖洪涝监测,3.4遥感技术在2+N应用中的应用,水生态,水环境,河湖监管,P27,3.4遥感技术在2+N应用中的应用,

（1）土壤侵蚀遥感监测与评价,

（2）水土保持措施遥感监测与分析,（3）生产建设项目遥感监测与分析,（4）重大水土流失灾害事件遥感调查,水土保持,生产建设项目疑似违建监察,P28,重大水土流失灾害事件调查,扰动图斑信息提取,4,P29,未来展望,4.1遥感技术朝“更高、更快、更强”发展,P30,更高空间分辨率,4.1遥感技术朝“更高、更快、更强”发展,更快重访周期更快目前在轨遥感卫星近1000颗，我国排名第二，且仍在快速增长中；2022年发射升空的遥感卫星：

GF3号03星、LT1号A/B星、长光公司光学卫星、天仪公司巢湖一号、四维高景一号等；越来越多的卫星，带来更快的响应速度和更高的访问频次，将有力支撑数字孪生流域全过程监测的需求。

4.1遥感技术朝“更高、更快、更强”发展,P32,更强卫星性能更强多光谱、高光谱、合成孔径雷达多要素综合观测能力越来越强；卫星获取影像能力越来越强，如“吉林一号”宽幅01C星150公里幅宽下，空间分辨率0.5米；敏捷成像能力，如高分多模卫星，具备敏捷姿态机动能力，能够。

4.3水利专题信息提取“更智能”,P33,更智能水利信息提取更智能随着深度学习等AI技术快速发展，未来水利专题信息提取将越来越智能化、自动化，效率和速度也将大为提高。

4.2基于多源遥感的三维模型构建“更快捷”,P34,更快捷三维建模更快捷目前地形三维建模已非常方便，采用卫星摄影测量，可快速获取DOM/DSM/DEM；城市信息模型（三维mesh模型）随着倾斜摄影、激光雷达技术发展，也已实用化；基于遥感的自动实体化技术发展迅速，但实用化技术尚不成熟。

目前手工/半自动实体三维建模仍然效率较低，建设成本较高。