引言

天空地水工一體化行動重塑水利監測新格局

2024年7月11日，水利部印發《數字孿生水利“天空地水工”一體化監測感知夯基提能行動方案（2024-2026年）》。

該行動方案，重新定義了“天”、“空”、“地”、“水”、“工”多種監測技術裝備方法，在時空、范圍、精度、頻次等方面協同融合。通過構建數字孿生水利“天空地水工”一體化監測感知網體系，提升水利對象全要素和水利管理全過程智能監測感知能力，支撐構建具有“四預”功能的數字孿生水利體系，引領水利高質量發展。

1自研裝備：

補齊“天空地水工”一體化監測感知裝備短板

“女媧星座”筑牢天基防線

快速響應——目前“女媧星座”在軌衛星數量已達12顆，平均重訪時間小于5.6小時，可提供全天時全天候的監測服務，切實解決SAR數據在洪澇災害應急監測中“用時少、不用時多”的痛點。未來，“女媧星座”114顆衛星全部組網，可達分鐘級重訪，應急響應將更加快速。

高分辨率——分辨率最高優于1米，支持聚束、滑聚、條帶、TopSAR等多種成像模式，可獲取1m-12m分辨率、20km-100km幅寬的微波遙感圖像數據，可清晰辨別水利工程形態結構。

形變監測——衛星具備高精度干涉測量能力，對載荷特性、姿態以及軌道進行高精度測量與高穩定控制，可通過多次重軌對水利工程等建筑物進行地表沉降監測。

無人機巡查打造空域鷹眼

自研無人機——航天宏圖自主研制多型號中小型無人機平臺，包括固定翼、復合翼、傾斜旋翼、電動多旋翼和無人機集群，覆蓋航時10min-4h、作業半徑10-120km、飛行速度2-35m/s，可實現定期巡航、自主巡查，支撐孿生數據底板生產、水利工程巡檢、洪澇災害監測等多場景應用。

無人機裝備集成——2024年6月3日，航天宏圖受邀參加水利部現代化雨水情監測預報體系建設現場推進會。會議現場航天宏圖使用自主研發的多旋翼無人機集成激光雷達、雷達流速儀、取水器皿、視頻實時傳輸等裝備，為會場水文斷面地形測繪、斷面測流、取水樣和現場視頻直播等任務保駕護航。

“多基”協同提升水文觀測能力

多基協同水文觀測——2024年航天宏圖中標多個水文監測設施提升工程項目。新改建水文測站基本實現全要素全量程全自動監測，集成北斗定位和信息報送為主的“天基”系統，以無人機巡查和空中監測為主的“空基”系統，以氣象、降水、蒸發裝備為主的“地基”觀測系統，以水位、流量、泥沙、冰情、水下觀測裝備為主的“水基”觀測系統，通過物聯感知、3G/4G/5G通信、光纖通信和業務平臺系統集成，建立了全面覆蓋的“天空地水”多基協同水文監測體系。

多基協同保水庫安全——近年來，航天宏圖中標多個中小型水庫雨水情監測及大壩安全監測項目，項目針對水庫雨水工情，集成以北斗定位與通信監測為主的“天基”系統，以無人機巡查為主的“空基”系統，以雨水情監測裝備為主的“地基”系統，以形變、測斜、滲流、滲壓等裝備監測為主的“工基”系統，建立了全面覆蓋的“天空地水工”多基協同水庫監測體系；通過水庫綜合監管平臺實現監測信息的采集、查詢、統計、分析應用，以及系統維護與可視化，最終實現中小型水庫安全信息實時監測預警與監管。

2自主可控：

掌握從數據采集到智慧決策的時空融合技術

三級數據底板構建能力

全國地形級數據場景——基于國產化自主研發的PIE-MAP軟件，支撐基于女媧星座SAR衛星的L1級1：25000和1：50000比例尺數字孿生流域中低精度DEM數據生產。

重點流域級數據場景——基于國產化自主研發的PIE-Lidar激光點云數據處理軟件，支撐L2級數字孿生流域重點區域精細建模，主要包括重點區域的傾斜攝影影像/激光點云、水下地形等數據。

工程部件級數據場景——基于國產化自主研發的PIE-TDModel實景三維模型制作與發布系統軟件，支撐L3級數字孿生流域重要實體場景建模，主要包括重要水利工程相關范圍的高分辨率DOM、高精度DEM、傾斜攝影影像/激光點云、水下地形、BIM等數據。

多源數據智能融合管理

云原生多源數據管理——基于云原生技術研發的多源數據管理平臺PIE Engine Server，可提供持續在線更新的PB級地理信息數據服務，平臺具備專業制圖與智能分析能力，支持數字孿生流域數據資源的高效管理與業務場景應用。

多源數據可視化管理——針對衛星遙感數據、地面監測數據、業務數據等“天空地水工”一體化監測數據和專題數據，提供數據編目、存儲、查詢、處理、下載、發布、可視化制圖及共享。

智能計算分析與可視化

水文水動力模擬計算——基于PIE-Engine Factory、PIE-Hydr開發數字孿生流域模型平臺，具備組件管理、流程編排、模型資源目錄等功能，支持水文水動力模擬計算。

二三維可視化——基于國產化二三維GIS引擎（PIE-Earth Meta）和可視化模型組件，完成防汛“四預”業務系統搭建，實現從“數據匯聚-模型分析-知識決策-業務應用”全流程的技術應用可視化。

水利知識圖譜決策支持

水利專業知識平臺——基于PIE-Engine Knowledge完成流域數據知識圖譜設計，包括流域水利對象、數據資源和預報模型等，支持水利專業分析。

水利知識圖譜——基于流域單元的空間拓撲和水資源業務的知識圖譜搭建，支持水利分析決策。

水利遙感SaaS云支撐

海量數據——開放160+國內外遙感數據及各類專題數據集，包括6PB+、900萬景+數據。

智能提取——集成Tensorflow、Pytorch等主流深度學習框架、及豐富的專利遙感專題分析和機器學習算法，支持智能提取水體、自動提取土地利用分類信息、提供變化檢測能力等。

開放能力——提供算法模型標準化接口，開放化服務能力。

結語

從自研裝備到自主可控技術，航天宏圖以“天空地水工”一體化監測感知夯基提能為核心，構筑起智慧水利的數字防線。未來，公司將繼續以科技創新為引擎，助力水利行業邁向“全要素感知、全業務智能、全周期協同”的新范式，為守護江河安瀾、保障國家水安全貢獻宏圖力量。