“密云區大黃巖河溝道站點，一鍵上電。”今年 8 月 9 日降雨期間，市智慧水務院感知與自動化研究所工作人員輕點鼠標，檢驗了該院自主研究的山洪溝道洪水識別模型的準確度。作為數字孿生建設應用場景的一部分，該模型為水務管理和防災減災提供了更智能化的技術支持。據了解，目前北京市水務數字孿生建設正有序推進，將進一步提升水旱災害防御、水資源管理等工作的數字化、網絡化、智能化水平。這一建設基于北京“23·7”特大暴雨洪澇災害災后恢復重建總體規劃，遵循“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”的要求和 “統建共用、分建通用” 的原則。市智慧水務院軟件與數據研究所主管楊樸表示，“目前結合數字孿生項目建設與智慧水務 1.0 建設成果，初步形成了北京水務數字孿生體系。”
數字孿生應用再添新場景
市智慧水務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山洪溝道實時產流識別與展示，提供溝道洪水水域范圍識別和預警服務，支撐流域山洪 洪水預報調度孿生場景應用。高涵表示，構建較為精準的模型 , 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，讓模型學習水域和產流特征。“只有樣本場景越多樣、數量越多，模型‘訓練’效果才會越好。到 8 月 9 日降雨測試時，樣本數量已達 2.4 萬多張，當天檢測的密云、懷柔 19 個溝道站點，準確率達 89%。”高涵比喻說，就像做算術題一樣，通過“題海戰術”能更好地獲取信息、總結規律，不斷完善模型計算方式，再通過降雨檢驗準確度。高涵告訴記者，平時，溝道攝像頭處于休眠狀態，當想了解某條溝道在降雨中是否產流時，一鍵即可上電喚醒，水務視頻服務平臺接收到上電狀態后，數字孿生水旱災害防御平臺自動調用視頻平臺接口，判斷溝道是否有水，為決策者提供技術支撐。目前，該模型已在數字孿生水旱災害防御平臺上線，實現了后臺滾動識別，進一步提升了山洪洪水預報能力。除了山洪溝道洪水識別模型之外，市水務部門依托雨水情監測預報的“三道防線”，針對不同流域單元、不同災害類型，結合氣象水文預報成果，驅動包括洪水預報模型、山洪預報模型、城市積水內澇預報模型在內的“北京模型”，對流域洪水、山洪災害、積水內澇風險進行提前研判，分析洪澇災害發生的可能性、災害量級以及時間節點，并根據預報降雨的量級及預見期的變化進行滾動預報分析，制作并發布相應預警，為精準決策和有效防范提供堅實支撐。
搭建數字孿生基礎底座
打開北京市水務數字孿生基礎底座平臺，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，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，全市水務相關場景的地形等數據是數字孿生建設的基石，只有這些數據統一、標準一致，才能搭建不同的模型運算產品。依托智慧水務1.0，目前已建成具有統一的數據匯聚、存儲、分析、服務能力的水務大數據中心，初步實現各級水務數據的一數貫通，水務管理對象全部上“水務圖”，為水務數字孿生建設奠定了堅實的支撐能力。楊樸表示，截至目前，已累計匯聚結構化數據約14.6億條，文檔、圖片等非結構化數據約833萬項，為37家單位提 供了701項數據服務，數據共享服務保障率為10 0%。以 永定河為例，正在建設的永定河數字孿生流域將在基礎底座上進一步細化，便于日常管理和維護保養。作為數字孿生流域建設的試點，永定河建設成果將實現可復制、可推廣，其他流域只需根據實際情況進行適配調整，即 可降 低 重 新開發的成本。 “目前通過統建的全市2米格網 DEM與季度更新的0.8米DOM空間數據底板，滿足了全市基礎三維場景的搭建，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建智慧水務大模型，已經初步實現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據，還推出了接訴即辦智能助手等應用。”
穩步推進數字孿生建設
“我們依 據編 制的《北 京 市水務 數字孿生流域總體工作方案》和《北京市水務數字孿生總體集成工作要求》，按照‘1+2+N’的總體框架，指導密云水庫、永定河、南水北調等開展數字孿生設計。”楊樸表示，“1+2+N”具體包含一套數字孿生共性能力，流域防洪與水資源調度兩大核心業務應用，以及 N 項智能化業務應用。在總體框架的基礎上，市水務部門統籌數字孿生流域、工程、水網建設，形成了“4+1”數字孿生類項目建設。其中，北京市數字孿生流域山洪洪水預報調度能力提升項目，側重空間數據底板與洪水預報模型建設，將為防洪減災提供有力支撐；密云水庫數字孿生流域建設項目為數字孿生水利工程試點，將成為水利工程數字化的先鋒；永定河數字孿生流域建設項目為數字孿生流域試點，將引領流域治理新方向；數字孿生南水北調建設為數字孿生水網試點，將為水資源調配注入新活力；水旱災害防御平臺升級改造項目，搭建起一個個流域防洪核心業務場景。這些項目如同璀璨明珠，鑲嵌在北京水務數字孿生體系的版圖上，協同組成北京水務的智慧大腦。目前，永定河、密云水庫、南水北調等數字孿生流域、工程和水網建設正在穩步推進中。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生產力，完善‘北京模型’體系，強化‘實用、好用、管用、大家用’的場景化設計，統籌跨業務、跨部門、跨層級的共享應用，使水務管理更科學、精準，讓水務服務更貼心、便捷。”
