文章來源：中國水利報
2023年6月7日，千尋位置網(wǎng)絡有限公司（以下簡稱“千尋位置”）在2023中國水博覽會暨第十八屆中國（國際）水務高峰論壇上正式發(fā)布北斗時空智能水利數(shù)字孿生解決方案（以下簡稱“時空智能方案”）。
（圖示：現(xiàn)場展會圖）
圍繞水利工程安全監(jiān)測、水環(huán)境管理、流域防洪、城市防澇等領域，千尋位置以北斗精準時空感知能力為核心，推進“全域、高精度、動態(tài)”的水利數(shù)字孿生建設，為構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系提供技術支撐。
“時空智能方案以云、端、圖一體化的產品體系為支撐，根據(jù)各類應用場景，有針對性地打造數(shù)字孿生空間數(shù)據(jù)底板、水利工程北斗自動化變形監(jiān)測、中小水庫雨水情測報與大壩安全監(jiān)測、防汛防澇、水環(huán)境智慧化管理等多項功能。”千尋位置相關負責人介紹。
據(jù)了解，時空智能方案核心能力已在廣西龍灘水電站北斗自動化監(jiān)測、湖北鄂州小型水庫雨水情測報與大壩安全監(jiān)測、安徽長江干流堤防工程安全監(jiān)測、浙江紹興市上虞區(qū)治水大腦、安徽銅陵市智慧防汛系統(tǒng)等全國多個項目實踐中得到成功印證。
千尋位置是國家北斗地基增強系統(tǒng)的建設與運營方，成立于2015年8月。公司基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)（兼容GPS、GLONASS、Galileo）基礎定位數(shù)據(jù)，利用遍布全球的地基增強站網(wǎng)、自主研發(fā)的定位算法及大規(guī)模互聯(lián)網(wǎng)服務平臺，已經(jīng)為超過15億用戶提供厘米級定位、毫米級感知、納秒級授時的時空智能服務。
（圖示：構建數(shù)字流域時空基準示意）
（圖示：千尋位置基于北斗時空智能的水利數(shù)字孿生解決方案架構）
打造具備精準時空標簽的數(shù)據(jù)底板
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，自主建設運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。隨著我國加速構建智慧水利體系，北斗時空智能成為其中的關鍵技術。
“水的流動、調蓄，大壩、堤防等水利工程建設管理運行監(jiān)測都具有明顯的時空屬性，要匹配精準的時間、空間，才能在數(shù)字世界真正映射出現(xiàn)實中的物理流域。”千尋位置技術專家表示。
具有精準時空標簽的數(shù)據(jù)底板，因此成為構建數(shù)字孿生流域的第一步，同時也是最關鍵的一環(huán)。
千尋位置備提供統(tǒng)一時空基準的服務能力，通過建立流域級的工程統(tǒng)一空間坐標框架，將地理空間數(shù)據(jù)、監(jiān)測和預報數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)等不同類型的數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)與數(shù)字孿生場景的空間位置、時間標簽等精準匹配。
由于流域尺度要素復雜，不僅包括既有的歷史水文氣象、地形地貌等數(shù)據(jù)，還包括流域建筑物分布、植被情況等，數(shù)據(jù)底板的建設十分復雜。“傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)底板三維建模手段主要適用于外形規(guī)則的物體，比如建筑物、道路等，但不適用于流域要素，如兩岸山體、植被、溝渠、橋梁、閘壩等。”千尋位置智慧水利解決方案專家表示，“千尋位置基于高時空分辨率的快速現(xiàn)實重構技術，結合時空智能、無人機（船）、圖像智能、云計算能力的融合，可以在短時間內建立大范圍的、厘米級分辨率的三維地理空間數(shù)據(jù)模型，融合其他專業(yè)數(shù)據(jù)，搭建具備精準時空標簽的數(shù)據(jù)底板，為水利數(shù)字孿生打下良好基礎。”
（圖示：空間數(shù)據(jù)底板產品和服務體系示意）
北斗時空智能方案已在全國多地實踐
北斗的時空感知能力能夠有效提升數(shù)字孿生構建的精確度和實時運行效果，通過多場景、全覆蓋的智能監(jiān)測，賦能智慧水利建設。
以水庫大壩變形監(jiān)測為例，水庫大壩是優(yōu)化配置水資源、防御水旱災害的重要基礎設施，傳統(tǒng)監(jiān)測需要人員到現(xiàn)場測量、分析、報表、上報，層層環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)紕漏和滯后。尤其在臺風、地震等極端環(huán)境下，傳統(tǒng)監(jiān)測很難提供及時的數(shù)據(jù)支持，存在安全隱患。
基于北斗高精度定位技術，千尋位置研發(fā)的“基于北斗/GNSS（全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）的云端一體安全監(jiān)測系統(tǒng)”技術，可實現(xiàn)對水庫大壩、防洪工程等水利基礎設施的自動化監(jiān)測，在高山 峽谷場景下的監(jiān)測精度優(yōu)于2毫米。2022年8月，該技術成功入選水利部《2022年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》，并應用于浙江天荒坪抽水蓄能電站、四川大渡河沙坪二級水電站、西藏那曲地區(qū)索縣強雄水庫、山西云竹水庫、安徽長江干流堤防工程等，累計落地的工程項目超過200個。
MR02Pro（北斗時空智能監(jiān)測終端）
目前，千尋位置提供的北斗時空智能水利數(shù)字孿生解決方案，正圍繞水利工程安全監(jiān)測、水環(huán)境管理、流域防洪、城市防澇等領域發(fā)揮北斗精準時空感知帶來的獨特價值。
在湖北省鄂州市，千尋位置對10余座水庫大壩開展安全監(jiān)測建設及運維服務，搭建水庫雨水情測報和安全監(jiān)測平臺，通過“GIS（地理信息系統(tǒng)）一張圖”將各設備狀態(tài)信息、實時數(shù)據(jù)、預警信息進行集中展示，保障水庫的適度蓄水和安全運行，實現(xiàn)水庫的數(shù)字化管理。 通過水庫雨水情測報和安全監(jiān)測平臺，工作人員能實時掌握汛期水庫雨水情動態(tài)數(shù)據(jù)，精準地監(jiān)測和研判水庫的實際運行情況，及時掌握水庫大壩的雨水工情各項動態(tài)信息，為工程安全和防汛抗旱等工作提供有力保障。
（圖示：雨水情測報和安全監(jiān)測系統(tǒng)）
在浙江、重慶，通過北斗高精度定位、無人機自主巡檢、無人船實時水質采集和視覺識別技術，千尋位置助力實現(xiàn)水環(huán)境智慧化治理。目前，浙江省紹興市上虞區(qū)全區(qū)水域巡檢覆蓋率提升80%，22個市級以上考核斷面達標率從往年的95.5%提升至100%。
（圖示：無人機水域巡檢示意，千巡翼X4無人機& K01機庫）
“當前，北斗應用與產業(yè)化發(fā)展已經(jīng)全面進入技術融合、應用融合、產業(yè)融合的新階段，北斗在水利水電的深化應用已納入我國‘十四五’發(fā)展規(guī)劃。水利行業(yè)推進北斗大規(guī)模深化應用，已經(jīng)成為數(shù)字孿生建設發(fā)展的內在需求。”千尋位置相關負責人表示，“我們將不斷開拓更多的創(chuàng)新應用場景，通過時空智能賦能水利數(shù)字孿生，為推動新階段智慧水利高質量發(fā)展提供有力支撐。”
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