“密云区大黄岩河沟道站点，一键上电。”今年 8 月 9 日降雨期间，市智慧水务院感知与自动化研究所工作人员轻点鼠标，检验了该院自主研究的山洪沟道洪水识别模型的准确度。作为数字孪生建设应用场景的一部分，该模型为水务管理和防灾减灾提供了更智能化的技术支持。据了解，目前北京市水务数字孪生建设正有序推进，将进一步提升水旱灾害防御、水资源管理等工作的数字化、网络化、智能化水平。这一建设基于北京“23·7”特大暴雨洪涝灾害灾后恢复重建总体规划，遵循“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求和 “统建共用、分建通用” 的原则。市智慧水务院软件与数据研究所主管杨朴表示，“目前结合数字孪生项目建设与智慧水务 1.0 建设成果，初步形成了北京水务数字孪生体系。”
数字孪生应用再添新场景
市智慧水务院感知与自动化研究所高涵介绍，基于视频识别的山洪沟道洪水识别模型可实现山洪沟道实时产流识别与展示，提供沟道洪水水域范围识别和预警服务，支撑流域山洪 洪水预报调度孪生场景应用。高涵表示，构建较为精准的模型 , 需要进行大量的样本收集，包括晴天、阴天、雨天、白天、黑夜、四季等不同场景的图片和视频样本。通过输入样本，让模型学习水域和产流特征。“只有样本场景越多样、数量越多，模型‘训练’效果才会越好。到 8 月 9 日降雨测试时，样本数量已达 2.4 万多张，当天检测的密云、怀柔 19 个沟道站点，准确率达 89%。”高涵比喻说，就像做算术题一样，通过“题海战术”能更好地获取信息、总结规律，不断完善模型计算方式，再通过降雨检验准确度。高涵告诉记者，平时，沟道摄像头处于休眠状态，当想了解某条沟道在降雨中是否产流时，一键即可上电唤醒，水务视频服务平台接收到上电状态后，数字孪生水旱灾害防御平台自动调用视频平台接口，判断沟道是否有水，为决策者提供技术支撑。目前，该模型已在数字孪生水旱灾害防御平台上线，实现了后台滚动识别，进一步提升了山洪洪水预报能力。除了山洪沟道洪水识别模型之外，市水务部门依托雨水情监测预报的“三道防线”，针对不同流域单元、不同灾害类型，结合气象水文预报成果，驱动包括洪水预报模型、山洪预报模型、城市积水内涝预报模型在内的“北京模型”，对流域洪水、山洪灾害、积水内涝风险进行提前研判，分析洪涝灾害发生的可能性、灾害量级以及时间节点，并根据预报降雨的量级及预见期的变化进行滚动预报分析，制作并发布相应预警，为精准决策和有效防范提供坚实支撑。
搭建数字孪生基础底座
打开北京市水务数字孪生基础底座平台，点击永定河流域，映入眼帘的是栩栩如生的三维立体效果。只需轻轻移动鼠标，便能直观地看到水流、闸门、马路等图像信息，视觉表达的层次感和真实感大大增强。杨朴指出，全市水务相关场景的地形等数据是数字孪生建设的基石，只有这些数据统一、标准一致，才能搭建不同的模型运算产品。依托智慧水务1.0，目前已建成具有统一的数据汇聚、存储、分析、服务能力的水务大数据中心，初步实现各级水务数据的一数贯通，水务管理对象全部上“水务图”，为水务数字孪生建设奠定了坚实的支撑能力。杨朴表示，截至目前，已累计汇聚结构化数据约14.6亿条，文档、图片等非结构化数据约833万项，为37家单位提 供了701项数据服务，数据共享服务保障率为10 0%。以 永定河为例，正在建设的永定河数字孪生流域将在基础底座上进一步细化，便于日常管理和维护保养。作为数字孪生流域建设的试点，永定河建设成果将实现可复制、可推广，其他流域只需根据实际情况进行适配调整，即 可降 低 重 新开发的成本。 “目前通过统建的全市2米格网 DEM与季度更新的0.8米DOM空间数据底板，满足了全市基础三维场景的搭建，以及水文水动力模型运算的需要。”杨朴说，“我们正在积极探索构建智慧水务大模型，已经初步实现了基于自然语言的防汛和水资源智能检索，一问一答间就能获取各类数据，还推出了接诉即办智能助手等应用。”
稳步推进数字孪生建设
“我们依 据编 制的《北 京 市水务 数字孪生流域总体工作方案》和《北京市水务数字孪生总体集成工作要求》，按照‘1+2+N’的总体框架，指导密云水库、永定河、南水北调等开展数字孪生设计。”杨朴表示，“1+2+N”具体包含一套数字孪生共性能力，流域防洪与水资源调度两大核心业务应用，以及 N 项智能化业务应用。在总体框架的基础上，市水务部门统筹数字孪生流域、工程、水网建设，形成了“4+1”数字孪生类项目建设。其中，北京市数字孪生流域山洪洪水预报调度能力提升项目，侧重空间数据底板与洪水预报模型建设，将为防洪减灾提供有力支撑；密云水库数字孪生流域建设项目为数字孪生水利工程试点，将成为水利工程数字化的先锋；永定河数字孪生流域建设项目为数字孪生流域试点，将引领流域治理新方向；数字孪生南水北调建设为数字孪生水网试点，将为水资源调配注入新活力；水旱灾害防御平台升级改造项目，搭建起一个个流域防洪核心业务场景。这些项目如同璀璨明珠，镶嵌在北京水务数字孪生体系的版图上，协同组成北京水务的智慧大脑。目前，永定河、密云水库、南水北调等数字孪生流域、工程和水网建设正在稳步推进中。这只是开始。展望未来，杨朴的话语中充满坚定与期待：“我们将加快构建 ‘天空地水工’一体感知体系，培育基于人工智能和大模型的新质生产力，完善‘北京模型’体系，强化‘实用、好用、管用、大家用’的场景化设计，统筹跨业务、跨部门、跨层级的共享应用，使水务管理更科学、精准，让水务服务更贴心、便捷。”
