数字孪生水利是新阶段水利高质量发展的重要标志，2022年以来，水利部先后出台《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》、《数字孪生水网建设技术导则（试行）》、《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》、《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》、《数字孪生流域共建共享管理办法（试行）》等系列文件，标志着我国水利信息化建设进入新的发展阶段。

从数字水利到数字孪生水利，是新技术推进的结果，更是新时代发展的要求。2023年全国水利工作会议上，水利部部长李国英强调，要大力推进数字孪生水利建设，实现水利业务“四预”（预报、预警、预演、预案）功能。然而，数字孪生水利建设是一项技术难度大、实施复杂的系统工程，需要不断地进行技术攻关、需要在不同领域进行试点建设、更需要行业内的高校院所、科研单位、水利信息化企业等单位进行持续的产品创新和应用支撑。

一.GEOVIS iWater平台，数字地球中的“数字水圈”

GEOVIS iWater平台（基于数字地球的智慧水利平台）以GEOVIS数字地球平台为基座，充分融合中科星图股份有限公司在“空天地感知监测、卫星气象服务、高性能IDC计算、二三维一体化展示”等方面的核心能力，积极探索水利大数据处理、智能算法模型融合、线下和线上产品共创共建的智慧水利产品形态和业务模式，为水利数字孪生建设提供“算据、算法、算力”支撑。

图 1系统架构

 GEOVIS iWater平台是中科星图水利数字孪生架构体系的核心，包括数据底板、模型库、知识库、孪生引擎四个核心模块，总体架构如下图所示：

图 2 总体框架

 GEOVIS iWater平台基于中科星图核心能力构建，能够为水利数字孪生提供“算据、算法、算力”支持，是中科星图面向智慧水利业务的核心平台，是数字地球中的“数字水圈”；是数字地球核心技术与水利业务模型在虚拟空间的结合；是一个共享、兼容、开放的平台，支持构建生态链，支持生态合作伙伴核心技术能力引接。

二.六大功能特点，支持水利数字孪生建设

1.数据底板快速构建

GEOVIS iWater平台通过星图地球数据云（Datacloud）引接全国0.8米遥感卫星影像、全国所有城市0.5米遥感卫星影像、全国所有区域DEM数据、全国影像注记数据等地理空间信息，在此基础上叠加客户拥有的基础数据、感知监测数据、业务管理数据、其它共享数据、倾斜摄影数据、BIM数据，即可快速生成L1、L2、L3级数据底板。

2.数据资源动态更新

GEOVIS iWater平台提供数据底板快速更新机制，用户可通过API接口（在线）或数据服务发布（私有云）方式进行遥感影像数据更新。更新频率可根据实际需求进行定制，最快可做到今日影像今日送达。

3.水利模型统一管理

GEOVIS iWater平台中的模型管理模块重点实现模型的接入、计算、管理和绩效考核等能力。可提供模型注册、模型验证、模型分析、模型计算、模型调用、模型更新、模型质量管理、模型任务管理、模型评价分析、模型绩效考核等功能。

4.孪生场景秒级加载

GEOVIS iWater平台通过GEOVIS iExplorer空天大数据可视化引擎支持大批量目标高效渲染，具备大场景IE环境秒级加载能力，可实现全球级别的倾斜摄影模型的流畅加载和显示。

5.二三维一体化展示

GEOVIS iWater平台通过GEOVIS iReal视景仿真可视化引擎支持影像、地形、矢量、BIM、倾斜摄影、地名、点云等数据模型的快速高效绘制，具备二三维一体化综合展示能力，能向客户提供实时、炫酷、逼真的可视化效果与沉浸式交互体验。

6.海量数据实时计算

GEOVIS iWater平台基于可计算数字地球的分布式计算能力和星图地球智脑引擎提供海量数据实时计算，可为数字孪生流域、数字孪生工程、数字孪生水网等孪生应用场景的模型计算、模型推演提供强大的“算力”支撑。

三.专业定制化服务，打造智慧水利业务

图 3 功能特点

1.感知监测

l对接全球200+颗遥感卫星，可近实时获取卫星对地观测数据。

l引接40+颗气象卫星、拥有业界领先的气象数据模型。

l具备引接测雨雷达、无人机监测设备、视频摄像头、地面感知监测设备、水下感知监测设备等感知数据接入能力。

2.数据支撑

l拥有全国0.8米、全国所有城市0.5米遥感卫星影像资源。

l拥有130类专题数据和AI样本集，拥有66个城市的建筑白膜数据。

l对接气象卫星、气象自动站、国家交换站气象数据，可向用户提供0-7天数值预报服务，可对未来2小时（逐6分钟，1km网格）降水量、雷暴、降水、台风等强对流天气进行预报。

3.水利模型

l自研栅格型垂向混合产流机制模型、API模型、TANK模型、洪水演进等水利专业模型。

l自研NDVI气象模型。

l自研遥感卫星智能解译模型。

l集成中科院SHUD模型、城市内涝模型等。

4.模型管理

l具有模型集成、模型调用、模型管理等功能。

l可提供模型注册、模型验证、模型分析、模型计算、模型更新等功能。

5.数字孪生引擎

l支持百万级目标、上亿级图斑动态线显示，实现大批量目标高效渲染，快速加载。

l支持影像、地形、矢量、BIM、倾斜摄影、3D GIS等数据模型的快速、高效绘制/渲染及融合展示 ，实现宏观-中观-微观全场景物理级还原展示及影视级渲染效果。

6.业务应用支撑

l为孪生流域、工程、水网、灌区，水资源、智慧河湖、智慧水务等业务提供更便捷、更全面的系统建设和服务能力。

l融合水利算法模型、轻量级应用和水利专题订阅服务，结合可计算地球产品的核心优势，提供线上业务应用。

面向水利、农业、应急、交通、林草和智慧城市等行业应用，中科星图持续研制夯实的 GEOVIS+智慧应用中台，实现了天空地网一体化时空大数据和政务大数据的引接、治理、共享和分析挖掘，为政府治理和新型智慧城市建设提供坚实的时空底座支撑和智慧决策支持。

中科星图亿水科技有限公司

中科星图亿水科技有限公司重点打造融合空天地一体化感知、水利大数据处理、核心算法模型集成、数字孪生引擎支撑的GEOVIS iWater平台，为数字孪生流域、数字孪生工程、数字孪生水网、数字孪生灌区以及水旱灾害防御、水资源管理与调配、智慧河湖、城市内涝、水文预报等业务应用提供业内领先的“算据、算法、算力”支撑和全面、便捷的系统建设及服务能力，全面赋能国家水利事业高质量发展。