三維智慧水利

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

智慧水利離不開準確的空間數據獲取與表達，飛燕遙感擁有最先進的航空攝影測量技術、設備及專業團隊，在水利空間數據獲取上，能為客戶提供大流域面積、地形、水質、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、物聯網、大數據、移動互聯、數字映射、數字孿生、人工智能等新一代信息技術，以物理流域為單元，強化水利業務與數字化、智能化深度融合，基于數字孿生技術，搭建數字流場，實現流域時空場景數字化。

一、方案總體架構

解決方案總體架構總體分為六層，感知層、網絡層、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獲取體系，主要通過綜合運用手持設備、視頻監控、GPS、航空遙感、衛星遙感等技術手段，實時獲取水利基礎信息，并感知水利要素變化。

網絡層是平臺運行所依賴的網絡環境，主要包括無線和有線網絡。

數據層是平臺需要的數據類型，主要包括基礎地理數據、河網水系數據、人員數據、涉水數據、實時監測數據、業務動態數據、氣象時空數據等。

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

應用層是依托平臺層并結合用戶實際需求設計的業務應用，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、水質監測管理和氣象監測預警等。

展示層為平臺的各項服務與應用提供用戶操作展示界面和多種接入方式，主要采用門戶網站、PC端和移動端三種展示方式。

二、天空地一體化涉水時空大數據采集

水利時空大數據來源分為江河湖泊水系、水利工程設施和管理活動，其采集手段主要為地面監測、衛星遙感、航空遙感、互聯網采集及模型模擬等五類。

方案提供高分辨率衛星影像數據服務，同時基于自研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、200萬赫茲的機載激光雷達相機、5億像素的傾斜航攝儀及無人機隊，結合云數據處理中心，構建空天地一體化數據獲取服務，可為水利時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云等數據采集和處理。

三、二三維水利時空數據治理

方案提供多源多形態數據綜合治理，實現高精度遙感解譯服務，快速生產江河湖庫常規4D產品、影像掛圖、電子地圖和三維實景模型等產品，建立健全江河湖庫基礎數據庫，通過水利時空大數據云平臺實現遙感大數據的收集、處理與下發應用，輔助水利相關單位快速摸清問題底數，有效解決水利“四亂”等突出問題，實現江河湖庫的動態實時監管。

海岸帶正射影像圖

河湖藍線空間化

水域侵占監測

四、智慧水利時空大數據云平臺

時空大數據云平臺是智慧水利的基礎支撐平臺，實現數據接入、存儲、共享、發布及展示。云平臺依托地理信息多源數據單次同步獲取技術，融合江河湖庫基礎地理數據、專題數據、業務數據、物聯網實時感知和互聯網在線抓取等數據，構建水利大數據底座，圍繞水利相關實際需求，提供智慧應用支撐。

云平臺功能特點有：

?三維多源數據管理與展示

支持DOM、DEM、傾斜mesh、點云、BIM模型、衛星遙感、高光譜等多源數據服務管理、展示及交互式瀏覽。

?三維自然場景渲染

支持日照、降雨、降雪、霧等自然場景模擬。

?空間量算

支持距離量算、面積量算、高度量算及位置拾取。

?自動瀏覽

自動飛行瀏覽及書簽自動瀏覽、自定義設置及循環播放。

?空間分析

天際線分析、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

實現三維數據的網絡動態共享，按照三維數據范圍、時間、權限等進行共享控制。

?坐標轉換

提供互聯網地圖坐標、國家標準地圖坐標、本地坐標的批量轉換服務。

?其他功能

視頻終端動態接入、三維專題圖、三維動態規劃等。

五、數據及業務應用

（一）水利大數據中心

水利大數據中心依托于云計算、大數據物聯網和空間信息等技術，通過整合基礎地理數據、河網水系數據、人員數據、涉水數據、實時監測數據、業務動態數據、氣象時空數據等數據，實現河道產匯流分析、水情水質相關關系分析、水質水量調度分析、受災影響預測、河段水污染風險分析等功能，為水利業務決策提供科學依據。

（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、藍線和管理線等范圍線，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，通過接入各類涉水的監測信息疊加分析，實現區域水情監測、險情監控、淹沒分析、氣象分析、水質監測及河長制管理等功能。

（三）三維配水運維管理

在系統中引入BIM模型，通過三維引擎仿真渲染后，實時直觀地以三維場景展示配水運維工程，并將實時獲取的各類運行信息在三維場景中結合局部三維模型直觀展示，具有配水運維工程空間查詢、建筑信息查詢、安全監測、運行狀態監測、水質監測、視頻監控和工程管理等功能。

（四）排污監測管理

結合物聯網、網絡通信、傳感控制等信息科技手段，對各路管網污水排放、運行、處理等進行全程動態管控，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。通過對污染源、管網、泵站、處理廠的水質水量進行監控，實現排污預警預報功能。

（五）水質監測管理

通過接入已有的水質監測站點數據，對排水泵站、污水排放口、排水管網監測點的水質進行實時監測，監測指標主要包括PH值、COD、SS、氨氮以及總磷等，可進行水質查詢、水質分布情況查詢及水質標準查詢。

（六）氣象監測預警

通過三維GIS技術，結合氣象數據、區域地形、河網等信息，構建氣象監測預警系統?；跉庀笠蛩貏討B分析，科學預測區域內水域、水利受影響范圍及程度。針對極端天氣，例如臺風，系統會錄入臺風的運動軌跡與時間信息，預測臺風登陸的時間地點，適時發出預警信息。

三、項目案例

1、福建省縣級海域動態監管系統建設

2、淮河數字流域建設

3、福建省河道岸線規劃服務

4、青島市入河湖排污（水）口排查

5、無人機海洋巡查

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、福清海岸線數字航攝

9、福建閩江流域數字航攝

10、浙江海岸線數字航攝

11、福建海岸線數字航攝

12、黑河干流河道地形圖航攝

13、九龍江河道岸線正射影像圖制作

14、河北海岸帶正射影像圖制作

15、北干流河段地形圖測繪