▲北京水务数字孪生基础底座门户
参数君导读：今年汛期强降雨时，北京智慧水务院轻点鼠标检验山洪沟道洪水识别模型。该模型是数字孪生建设应用场景一部分，为水务管理和防灾减灾助力。北京水务局积极推进水务数字孪生建设，目前体系初步形成。一方面构建多个数字孪生应用场景，如山洪沟道洪水识别模型可实现实时产流识别、预警等，还需多样样本 “训练”。同时，依托 “北京模型” 提前研判灾害风险。另一方面搭建数字孪生基础底座，有统一数据中心，实现一数贯通。此外，按 “1 + 2 + N” 总体框架稳步推进建设，多个项目构成 “智慧大脑”，将让水务管理更科学。
“密云区大黄岩河沟道站点，一键上电。”今年汛期北京市发生强降雨期间，北京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。
北京市水务局基于北京“23·7”特大暴雨洪涝灾害灾后恢复重建总体规划积极推进水务数字孪生建设。目前，结合数字孪生项目建设与智慧水务1.0建设成果，北京水务数字孪生体系初步形成，进一步提升了水旱灾害防御、水资源管理等工作的数字化、网络化、智能化水平。
01.
构建多个数字孪生应用场景
据北京市智慧水务院感知与自动化研究所工作人员高涵介绍，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数字孪生场景应用。
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，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%。”高涵说。
高涵告诉记者，沟道摄像头平时处于休眠状态，如果想了解某条沟道在降雨中是否产流，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，进一步提升了山洪灾害防御能力。
▲典型山洪沟道洪水淹没预演
除了山洪沟道洪水识别模型，北京市水务部门依托雨水情监测预报“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”，提前研判流域洪水、山洪灾害、积水内涝风险，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。
02.
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，三维立体效果图映入眼帘。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。
北京市智慧水务院软件与数据研究所主管杨朴指出，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。
目前，北京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坚实基础。
▲工作人员查看孪生场景中断面信息
杨朴介绍，截至目前，水务大数据中心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100%。“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。”杨朴说。
03.
稳步推进数字孪生建设
“我们依据《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。
▲北京水务数字孪生总体框架图
在总体框架的基础上，北京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，包括北京市数字孪生流域山洪洪水预报调度能力提升、密云水库数字孪生流域建设、永定河数字孪生流域建设、数字孪生南水北调建设、水旱灾害防御平台升级改造等项目。其中，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。
南水北调配套工程建设数字孪生泵站工程调度运行驾驶舱示意图
这些项目共同构成北京水务数字孪生体系，协同组成北京水务的“智慧大脑”。“我们将加快构建‘天空地水工’一体化监测感知体系，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，让水务管理更科学、精准。”杨朴说。
作者：张爽
信息来源：北京智慧水务数字孪生体系初步形成-行业新闻-中铁城际规划建设有限公司；图片源自网络
