三維智慧水利

黨的十九大報告中明確提出要建設網(wǎng)絡(luò )強國、數字中國、智慧社會(huì )，黨中央對實(shí)施網(wǎng)絡(luò )強國戰略做出全面部署，2018年中央一號文件明確提出實(shí)施智慧農業(yè)林業(yè)水利工程。2019年全國水利工作會(huì )議提出，抓好智慧水利頂層設計，構建安全實(shí)用、智慧高效的水利信息大系統。智慧水利是智慧社會(huì )的組成部分，是補短板、強監管的重要抓手，是推進(jìn)新時(shí)代水利現代化的重要舉措，也是水利信息化的發(fā)展方向。

智慧水利離不開(kāi)準確的空間數據獲取與表達，飛燕遙感擁有最先進(jìn)的航空攝影測量技術(shù)、設備及專(zhuān)業(yè)團隊，在水利空間數據獲取上，能為客戶(hù)提供大流域面積、地形、水質(zhì)、工程、斷面等空間數據。

在智慧水利應用層面，飛燕遙感充分運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、移動(dòng)互聯(lián)、數字映射、數字孿生、人工智能等新一代信息技術(shù)，以物理流域為單元，強化水利業(yè)務(wù)與數字化、智能化深度融合，基于數字孿生技術(shù)，搭建數字流場(chǎng)，實(shí)現流域時(shí)空場(chǎng)景數字化。

一、方案總體架構

解決方案總體架構總體分為六層，感知層、網(wǎng)絡(luò )層、數據層、平臺層、應用層和展現層。

整體架構

感知層是平臺所需信息的智能感知和主動(dòng)獲取體系，主要通過(guò)綜合運用手持設備、視頻監控、GPS、航空遙感、衛星遙感等技術(shù)手段，實(shí)時(shí)獲取水利基礎信息，并感知水利要素變化。

網(wǎng)絡(luò )層是平臺運行所依賴(lài)的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，主要包括無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。

數據層是平臺需要的數據類(lèi)型，主要包括基礎地理數據、河網(wǎng)水系數據、人員數據、涉水數據、實(shí)時(shí)監測數據、業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)數據、氣象時(shí)空數據等。

平臺層是水利三維地理信息服務(wù)平臺運營(yíng)的基石，主要包括運維管理平臺、地圖服務(wù)平臺和移動(dòng)支撐平臺等，為應用層提供基礎性架構和運行環(huán)境。

應用層是依托平臺層并結合用戶(hù)實(shí)際需求設計的業(yè)務(wù)應用，包括水利一張圖管理、流域一體化管理、三維配水運維管理、排污監測管理、水質(zhì)監測管理和氣象監測預警等。

展示層為平臺的各項服務(wù)與應用提供用戶(hù)操作展示界面和多種接入方式，主要采用門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、PC端和移動(dòng)端三種展示方式。

二、天空地一體化涉水時(shí)空大數據采集

水利時(shí)空大數據來(lái)源分為江河湖泊水系、水利工程設施和管理活動(dòng)，其采集手段主要為地面監測、衛星遙感、航空遙感、互聯(lián)網(wǎng)采集及模型模擬等五類(lèi)。

方案提供高分辨率衛星影像數據服務(wù)，同時(shí)基于自研8.8億像素的航空集成多傳感器航攝儀、最高像素為4.5億的大幅面高精度UC系列數碼航攝儀、200萬(wàn)赫茲的機載激光雷達相機、5億像素的傾斜航攝儀及無(wú)人機隊，結合云數據處理中心，構建空天地一體化數據獲取服務(wù)，可為水利時(shí)空大數據的建設提供衛星影像、航空影像、傾斜影像、高光譜影像、熱紅外影像和激光點(diǎn)云等數據采集和處理。

三、二三維水利時(shí)空數據治理

方案提供多源多形態(tài)數據綜合治理，實(shí)現高精度遙感解譯服務(wù)，快速生產(chǎn)江河湖庫常規4D產(chǎn)品、影像掛圖、電子地圖和三維實(shí)景模型等產(chǎn)品，建立健全江河湖庫基礎數據庫，通過(guò)水利時(shí)空大數據云平臺實(shí)現遙感大數據的收集、處理與下發(fā)應用，輔助水利相關(guān)單位快速摸清問(wèn)題底數，有效解決水利“四亂”等突出問(wèn)題，實(shí)現江河湖庫的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監管。

海岸帶正射影像圖

河湖藍線(xiàn)空間化

水域侵占監測

四、智慧水利時(shí)空大數據云平臺

時(shí)空大數據云平臺是智慧水利的基礎支撐平臺，實(shí)現數據接入、存儲、共享、發(fā)布及展示。云平臺依托地理信息多源數據單次同步獲取技術(shù)，融合江河湖庫基礎地理數據、專(zhuān)題數據、業(yè)務(wù)數據、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)感知和互聯(lián)網(wǎng)在線(xiàn)抓取等數據，構建水利大數據底座，圍繞水利相關(guān)實(shí)際需求，提供智慧應用支撐。

云平臺功能特點(diǎn)有：

?三維多源數據管理與展示

支持DOM、DEM、傾斜mesh、點(diǎn)云、BIM模型、衛星遙感、高光譜等多源數據服務(wù)管理、展示及交互式瀏覽。

?三維自然場(chǎng)景渲染

支持日照、降雨、降雪、霧等自然場(chǎng)景模擬。

?空間量算

支持距離量算、面積量算、高度量算及位置拾取。

?自動(dòng)瀏覽

自動(dòng)飛行瀏覽及書(shū)簽自動(dòng)瀏覽、自定義設置及循環(huán)播放。

?空間分析

天際線(xiàn)分析、限高分析、通視性分析、可視域分析、日照分析、剖面分析等。

?三維數據共享服務(wù)

實(shí)現三維數據的網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)共享，按照三維數據范圍、時(shí)間、權限等進(jìn)行共享控制。

?坐標轉換

提供互聯(lián)網(wǎng)地圖坐標、國家標準地圖坐標、本地坐標的批量轉換服務(wù)。

?其他功能

視頻終端動(dòng)態(tài)接入、三維專(zhuān)題圖、三維動(dòng)態(tài)規劃等。

五、數據及業(yè)務(wù)應用

（一）水利大數據中心

水利大數據中心依托于云計算、大數據物聯(lián)網(wǎng)和空間信息等技術(shù)，通過(guò)整合基礎地理數據、河網(wǎng)水系數據、人員數據、涉水數據、實(shí)時(shí)監測數據、業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)數據、氣象時(shí)空數據等數據，實(shí)現河道產(chǎn)匯流分析、水情水質(zhì)相關(guān)關(guān)系分析、水質(zhì)水量調度分析、受災影響預測、河段水污染風(fēng)險分析等功能，為水利業(yè)務(wù)決策提供科學(xué)依據。

（二）智慧水利一張圖

以水利普查、1∶10000基礎地理信息數據和第一次全國地理國情普查成果等為數據源，提取水系、地名、行政區劃等基礎要素，結合河道岸線(xiàn)、藍線(xiàn)和管理線(xiàn)等范圍線(xiàn)，整合水電站、排污口、監測斷面、水文站、涉河建筑、水利工程等數據，形成水利信息完整覆蓋的一張圖基礎信息數據庫，通過(guò)接入各類(lèi)涉水的監測信息疊加分析，實(shí)現區域水情監測、險情監控、淹沒(méi)分析、氣象分析、水質(zhì)監測及河長(cháng)制管理等功能。

（三）三維配水運維管理

在系統中引入BIM模型，通過(guò)三維引擎仿真渲染后，實(shí)時(shí)直觀(guān)地以三維場(chǎng)景展示配水運維工程，并將實(shí)時(shí)獲取的各類(lèi)運行信息在三維場(chǎng)景中結合局部三維模型直觀(guān)展示，具有配水運維工程空間查詢(xún)、建筑信息查詢(xún)、安全監測、運行狀態(tài)監測、水質(zhì)監測、視頻監控和工程管理等功能。

（四）排污監測管理

結合物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )通信、傳感控制等信息科技手段，對各路管網(wǎng)污水排放、運行、處理等進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)管控，統計排污總量、排污口等信息，并展示各區域內排污治理情況。通過(guò)對污染源、管網(wǎng)、泵站、處理廠(chǎng)的水質(zhì)水量進(jìn)行監控，實(shí)現排污預警預報功能。

（五）水質(zhì)監測管理

通過(guò)接入已有的水質(zhì)監測站點(diǎn)數據，對排水泵站、污水排放口、排水管網(wǎng)監測點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，監測指標主要包括PH值、COD、SS、氨氮以及總磷等，可進(jìn)行水質(zhì)查詢(xún)、水質(zhì)分布情況查詢(xún)及水質(zhì)標準查詢(xún)。

（六）氣象監測預警

通過(guò)三維GIS技術(shù)，結合氣象數據、區域地形、河網(wǎng)等信息，構建氣象監測預警系統?；跉庀笠蛩貏?dòng)態(tài)分析，科學(xué)預測區域內水域、水利受影響范圍及程度。針對極端天氣，例如臺風(fēng)，系統會(huì )錄入臺風(fēng)的運動(dòng)軌跡與時(shí)間信息，預測臺風(fēng)登陸的時(shí)間地點(diǎn)，適時(shí)發(fā)出預警信息。

三、項目案例

1、福建省縣級海域動(dòng)態(tài)監管系統建設

2、淮河數字流域建設

3、福建省河道岸線(xiàn)規劃服務(wù)

4、青島市入河湖排污（水）口排查

5、無(wú)人機海洋巡查

6、寧夏黃河數字航攝及正射影像圖制作

7、疏勒河數字航攝及正射影像圖制作

8、福清海岸線(xiàn)數字航攝

9、福建閩江流域數字航攝

10、浙江海岸線(xiàn)數字航攝

11、福建海岸線(xiàn)數字航攝

12、黑河干流河道地形圖航攝

13、九龍江河道岸線(xiàn)正射影像圖制作

14、河北海岸帶正射影像圖制作

15、北干流河段地形圖測繪