51WORLD数字孪生水利平台，从全要素场景生成、全要素场景管理、可视呈现、实时渲染、模拟仿真五大功能出发，全面打造数字孪生仿真引擎，赋能智慧水利数字孪生流域、数字孪生水利工程建设。

近日，水利部印发了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》（以下简称《指导意见》）《智慧水利建设顶层设计》《“十四五”智慧水利建设规划》等系列重要文件，明确提出要全面部署智慧水利建设，并将数字孪生流域、数字孪生水利工程建设作为构建智慧水利体系、实现“四预”的核心和关键。

根据《指导意见》指出的构建具有预报、预警、预演、预案功能的“四预”智慧水利体系要求，51WORLD以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，构建了数字孪生流域为核心的智慧水利平台。

下面我们通过五大功能拆解，带大家详细了解数字孪生技术如何赋能智慧水利建设。

全要素场景生成

全要素场景，是数字孪生仿真引擎的基础，通过生成大范围的全要素场景底板，进行物理流域、工程的全要素的数字化映射，承载2+N智能应用。

51WORLD全要素场景生成集合了多源数据，包括DEM数据、DOM数据、倾斜摄影数据、BIM模型数据、测绘数据等。通过自动生成、手动生成、自动轻量化、人工精修等过程，数字孪生水利平台可以打造不同精度等级的场景底板。

全要素场景管理

全要素场景管理，主要包括场景选取、场景切换、场景加载等配置功能，可根据不同大小范围的流域、城市、工程区域等场景需求进行选取，通过场景的下载和加载，可进行进一步的功能开发及应用，支持多个场景切换。同时，全要素场景管理也支持在场景中配置和管理物理模型。

可视呈现

可视呈现基于成熟的建模及渲染软件，建设自然背景、流场动态、水利工程、机电设备四大类物理可视化模型。

数字孪生智慧水利建设过程中，需要对真实世界进行数字化映射，包括水利治理管理活动的全过程。例如，“四预”过程也属于可视化模型的一类。

以上四类可视化模型，在数字孪生水利平台中，可进行水利业务环境的快速搭建和无代码配置。

自然背景包括：海洋、湖泊、河流、植被、道路等。

▲自然背景-海洋

▲自然背景-湖泊

▲自然背景-河流

▲自然背景-植被

▲自然背景-道路

流场动态包括：水流、潮汐、海浪等。

▲流场动态-水流

▲流场动态-海浪

水利工程包括：水库、水闸、泵站、水电站等。

▲水利工程-水库

▲水利工程-水闸

▲水利工程-泵站

▲水利工程-水电站

机电设备包括：闸门启闭机、水轮机组等。

▲机电设备-闸门启闭机

▲机电设备-水轮机组

实时渲染

实时渲染功能是可视呈现的重要技术支撑，实现天气变换 、昼夜日照、光影效果、材质还原等功能。通过对物理流域或工程进行实时渲染，达到真正意义上的将现实世界孪生仿真到虚拟世界，并且为模拟仿真和业务功能的实现提供技术通路。

▲实时渲染实现天气变化、昼夜日照

▲实时渲染实现光影效果、材质还原

模拟仿真

模拟仿真是数字孪生水利平台的核心价值体现，通过驱动水利虚拟对象的系统化运转，结合静态数据和动态数据，通过API耦合场景和模型进行物理驱动、实时渲染、动态视觉特效等，进而精准、快速表达水利专业模型和智能模型的结果，实现数字孪生流域/工程与物理流域/工程的历史数据及事件重现、实时同步仿真运行，以及模型算法预测结果的模拟。

模拟仿真包含多维数据融合、数据驱动、仿真表达等阶段应用。

多维数据融合，即在全要素场景中，将地理空间数据、监测数据、业务管理数据、共享数据等进行融合及展示。利用这些数据，平台可以根据流域概览、工情、水情、雨情、水质等业务需求进行相应展示。

▲多维数据融合-流域概览、电站工情展示

▲多维数据融合-流域水情、雨情、水质展示

通过三维视频融合技术，平台甚至可以将传统的摄像头实时画面投射到全要素场景及模型上，并可将相邻的画面进行拼接融合，形成一幅更大分辨率的空间画面，以便更好地对场景进行监控、追踪、历史回溯与模拟演练。

▲多维数据融合-三维视频融合

数据驱动，以真实数据驱动场景或模型变化动作，既可以显示实时真实数据及真实工况，也可以切换成模拟数据及模拟工况。

常见的数据驱动包括岸线变化、闸门启闭、水泵开启、清污机工作等。此外，数据驱动还可以对水利治理管理活动全过程进行实时管控，例如河湖巡检等。

▲数据驱动岸线变化

▲数据驱动闸门启闭

▲数据驱动水泵开启

▲数据驱动清污机工作

仿真表达，可以对过去、现在、未来进行模拟仿真，包括历史数据及事件重现、实时仿真运行、模型算法预测结果模拟等。其典型应用包括水质反演、大坝安全监测影响区域展示、桥隧淹没、区域淹没、水流演进等。

仿真表达可以进一步支撑全要素预报、预警、预演、预案的模拟分析，逐步实现“2+N”智慧水利业务应用。

▲仿真表达典型应用-水质反演

▲仿真表达典型应用-安全监测

▲仿真表达典型应用-桥隧淹没

▲仿真表达典型应用-区域淹没

▲仿真表达典型应用-水流演进

智慧水利建设是新阶段水利高质量发展的最显著标志和六条实施路径之一，全国各地正大力推进智慧水利建设，而数字孪生流域、数字孪生水利工程建设，则是推进智慧水利建设的核心和关键。

51WORLD数字孪生水利平台助力数字孪生流域、数字孪生水利工程建设，为流域防洪应用、水资源管理与调配应用、和N项业务应用（水利工程建设和运管、河湖管理、水行政、水监督、水文管理等）提供了场景建设、数字化映射、智能化模拟和实时仿真等能力，用数字孪生技术赋能智慧水利建设。

构建数字孪生流域/工程、建设"2+N"水利智能业务应用体系和完善水利网络完全体系，是“十四五”智慧水利建设的重点任务，51WORLD将持续探索智慧水利建设的新技术、新模式，为智慧水利应用落地提供助力。

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