基于數(shù)字孿生平臺(tái)框架的天津市智慧水務(wù)一張圖建設(shè)研究

吳 昊，賈 翔，賈 方，孫恩林，秦丹軍，葉夢(mèng)羽

(天津市水務(wù)局綜合服務(wù)中心，天津 300074)

水利部自2019年開(kāi)始，先后印發(fā)《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》《“十四五”期間推進(jìn)智慧水利建設(shè)實(shí)施方案》，明確了“十四五”期間建設(shè)數(shù)字孿生流域、“2+N”水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用體系等智慧水利的總體要求和主要任務(wù)。2022年水利部陸續(xù)出臺(tái)《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱(試行)》系列建設(shè)指南和規(guī)范，對(duì)數(shù)字孿生流域[1]、技術(shù)要求、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、集成共享等做了進(jìn)一步說(shuō)明。2022年天津市水務(wù)局會(huì)同市委網(wǎng)信辦、市發(fā)改委編制印發(fā)《天津市智慧水務(wù)專項(xiàng)規(guī)劃》，規(guī)劃中明確了天津市水務(wù)局2025年初步建立基于“一張圖”的天津市水務(wù)數(shù)字孿生平臺(tái)的目標(biāo)任務(wù)。

1 現(xiàn)狀、問(wèn)題和需求

根據(jù)多年積累，天津市水務(wù)信息化在基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面取得了明顯成效，通過(guò)天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)信息資源整合、數(shù)據(jù)中心建立、已初步形成天津市智慧水務(wù)的框架。算據(jù)方面，整合第一次水利普查數(shù)據(jù)、水務(wù)業(yè)務(wù)專題圖數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等，建成集中統(tǒng)一的水務(wù)業(yè)務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，初步完成了數(shù)據(jù)交換與共享的標(biāo)準(zhǔn)化治理。算力方面，采用云技術(shù)、服務(wù)器虛擬化技術(shù)、以“集中+分布”部署的方式建設(shè)應(yīng)用服務(wù)器群，基于“天地圖”前置服務(wù)，以標(biāo)準(zhǔn)接口的方式為水資源管理、防汛抗旱、城市排水、城市供水等各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)。

現(xiàn)有時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)初步實(shí)現(xiàn)了矢量圖、影像圖、地形圖的切換展示，地圖編輯、查詢等功能，缺少空間分析類(lèi)服務(wù)、“四預(yù)”應(yīng)用支撐、以及三維建模、仿真可視化、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)應(yīng)用。天津市水務(wù)局已建成的防汛抗旱、水利工程運(yùn)行管理、農(nóng)村水利、河湖長(zhǎng)制管理等信息系統(tǒng)不同程度基于GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)，各平臺(tái)系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，時(shí)空數(shù)據(jù)資源分散，共建共享困難；時(shí)空數(shù)據(jù)來(lái)源、種類(lèi)多樣，質(zhì)量精度參差不齊，數(shù)據(jù)融合治理難度大；缺少時(shí)空數(shù)據(jù)更新、管理維護(hù)有效機(jī)制和技術(shù)手段。

天津市智慧水務(wù)一張圖建設(shè)需求總體上包含天津市水務(wù)內(nèi)部和外部?jī)深?lèi)需求。內(nèi)部需要主要包括時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一、時(shí)空數(shù)據(jù)映射建模、時(shí)空數(shù)據(jù)引擎建設(shè)、一張圖能力升級(jí)。外部主要為共建共享需求，包括縱向與水利部全國(guó)水利一張圖、海委水利一張圖和各個(gè)區(qū)縣水務(wù)一張圖的時(shí)空數(shù)據(jù)資源共建共享，橫向?qū)尤诤咸旖蚴姓推渌k局時(shí)空數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)天津市水務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)底板建設(shè)工作的延伸、整合。

2 目標(biāo)任務(wù)

以《天津市智慧水務(wù)專項(xiàng)規(guī)劃》制定的智慧水務(wù)整體框架布局為基礎(chǔ)，明確智慧水務(wù)一張圖建設(shè)整體架構(gòu)和技術(shù)路線，統(tǒng)一一張圖建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一張圖時(shí)空數(shù)據(jù)資源進(jìn)行優(yōu)化統(tǒng)籌，構(gòu)建一張圖運(yùn)維保障體系，對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)需求進(jìn)行整合分析，為時(shí)空數(shù)據(jù)底板搭建、地圖服務(wù)功能完善、時(shí)空數(shù)據(jù)更新和運(yùn)維管理等問(wèn)題提供解決方案，為實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)管理決策“一張圖”做好技術(shù)鋪墊。

3 整體框架和技術(shù)路線

基于智慧水務(wù)整體框架，在現(xiàn)狀時(shí)空數(shù)據(jù)算據(jù)、算力、水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)基礎(chǔ)上，對(duì)天津市水務(wù)局內(nèi)外部的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集、標(biāo)準(zhǔn)化治理，融合形成天津市水務(wù)數(shù)字孿生平臺(tái)時(shí)空數(shù)據(jù)底板。通過(guò)時(shí)空數(shù)據(jù)管理引擎支撐數(shù)據(jù)資源池運(yùn)行、專業(yè)模型計(jì)算以及知識(shí)庫(kù)構(gòu)建等，支撐“四預(yù)”等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

智慧水務(wù)一張圖整體采用微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)，基于多粒度水務(wù)對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)的“全連接”，采用多源異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)智能匯聚技術(shù)和GIS組件庫(kù)開(kāi)發(fā)時(shí)空數(shù)據(jù)管理引擎，采用多態(tài)混合的海量異構(gòu)時(shí)空大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、云GIS資源池化與自動(dòng)彈性調(diào)度技術(shù)實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)下多源異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采用鑲嵌數(shù)據(jù)集、三維模型輕量化、虛擬仿真推演場(chǎng)景模擬等技術(shù)實(shí)現(xiàn)二三維影像數(shù)據(jù)管理展示，軟硬件兼容國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、處理器架構(gòu)。

4 時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一

以數(shù)字孿生流域建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，制定天津市智慧水務(wù)數(shù)字孿生平臺(tái)時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)空數(shù)據(jù)管理規(guī)范，確保在采集、傳輸、分析、加工、存儲(chǔ)、發(fā)布、應(yīng)用等環(huán)節(jié)“數(shù)據(jù)語(yǔ)言”的一致性。

4.1 時(shí)空要素制圖規(guī)范研究

按照水利部《水利空間要素?cái)?shù)據(jù)字典》《水利空間要素圖式與表達(dá)規(guī)范》以及自然資源部等其他國(guó)家部委下發(fā)的地圖制圖規(guī)范，并結(jié)合天津市水務(wù)自身業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，規(guī)范水利時(shí)空要素分類(lèi)和定義、幾何形態(tài)和表示方法、比例尺和圖例尺的定義、顏色和標(biāo)注規(guī)范、標(biāo)簽和注釋規(guī)范、可視化和交互規(guī)范等，確保水務(wù)空間要素的統(tǒng)一組織和表達(dá)。

4.2 時(shí)空數(shù)據(jù)匯聚標(biāo)準(zhǔn)研究

規(guī)范時(shí)空數(shù)據(jù)源認(rèn)證與管理、數(shù)據(jù)采集入庫(kù)、元數(shù)據(jù)注冊(cè)、數(shù)據(jù)更新管理等標(biāo)準(zhǔn)，明確各類(lèi)時(shí)空數(shù)據(jù)歸口管理部門(mén)、數(shù)據(jù)匯聚格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，確保進(jìn)入時(shí)空數(shù)據(jù)資源池的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)質(zhì)檢達(dá)到數(shù)據(jù)匯聚要求。

4.3 時(shí)空數(shù)據(jù)治理建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)研究

規(guī)范多維、多時(shí)空尺度數(shù)據(jù)空間參考、入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和入庫(kù)格式，包括矢量、電子地圖、遙感影像、三維模型等數(shù)據(jù)。確保在統(tǒng)一的規(guī)則約束下進(jìn)行數(shù)據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用建設(shè)，打破時(shí)空數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享互認(rèn)。

4.4 時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計(jì)管理標(biāo)準(zhǔn)研究

規(guī)范時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計(jì)和管理，時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計(jì)包括服務(wù)設(shè)計(jì)方法、流程及關(guān)鍵要素，指導(dǎo)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布；時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)管理包括管理制度、調(diào)試方法、審批流程等。

4.5 時(shí)空數(shù)據(jù)共享交換標(biāo)準(zhǔn)研究

規(guī)范時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)外共享的規(guī)則和流程，明確共享范圍、共享形式、共享后持續(xù)更新等內(nèi)容，明確共享各環(huán)境相關(guān)審批責(zé)任人和審批權(quán)限。

5 時(shí)空數(shù)據(jù)映射建模

以現(xiàn)有時(shí)空數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，收集天津市水務(wù)范圍內(nèi)基礎(chǔ)及專題時(shí)空數(shù)據(jù)，以重點(diǎn)水務(wù)對(duì)象為核心進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與融合，形成二三維一體化跨層級(jí)、跨業(yè)務(wù)三級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板，實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)全要素?cái)?shù)字化映射。

5.1 時(shí)空數(shù)據(jù)資源池構(gòu)建

按照時(shí)空數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方向與治理流程，將時(shí)空數(shù)據(jù)資源池構(gòu)建過(guò)程分為時(shí)空數(shù)據(jù)資源梳理、多源時(shí)空數(shù)據(jù)匯聚、時(shí)空數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換、時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫(kù)和時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)共享五部分。

時(shí)空數(shù)據(jù)資源梳理：對(duì)天津市水務(wù)相關(guān)矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、高程模型數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、新型測(cè)繪產(chǎn)品數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查、梳理、采集、整編，通過(guò)共享交換方式接入其他來(lái)源時(shí)空數(shù)據(jù)，形成時(shí)空數(shù)據(jù)資源池。

多源時(shí)空數(shù)據(jù)匯聚：明確天津市水務(wù)多源時(shí)空數(shù)據(jù)采集的范圍、方式、頻次、標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)打通縱向與水利部、海委、區(qū)縣，橫向與市各委辦局相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的空間數(shù)據(jù)交換通道，構(gòu)建共享交換機(jī)制。時(shí)空數(shù)據(jù)匯聚方式支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體匯聚和虛擬匯聚[3]。實(shí)體匯聚包括批量處理、數(shù)據(jù)復(fù)制同步、消息集成和流集成等方式。虛擬匯聚通過(guò)元數(shù)據(jù)注冊(cè)、共享服務(wù)接入等方式。

時(shí)空數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換：對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理，通過(guò)統(tǒng)一格式和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、矢量數(shù)據(jù)一致性和配圖處理、影像數(shù)據(jù)鑲嵌處理、三維地形數(shù)據(jù)輕量化處理等操作，確保一數(shù)一源、統(tǒng)一規(guī)范。

時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫(kù)：對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行分層存儲(chǔ)，邏輯上劃分為全量數(shù)據(jù)層、核心數(shù)據(jù)層、主題數(shù)據(jù)層。全量數(shù)據(jù)層匯聚原始多源時(shí)空數(shù)據(jù)；核心數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化、基于時(shí)空數(shù)據(jù)模型組織的成果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“一碼多態(tài)”的空間數(shù)據(jù)組織與表達(dá)；主題數(shù)據(jù)層根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、二次加工和分析，衍生主題數(shù)據(jù)。

時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)共享：依據(jù)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)模型進(jìn)行梳理與組織，構(gòu)建統(tǒng)一管理和對(duì)外服務(wù)的時(shí)空數(shù)據(jù)資源目錄體系；同時(shí)基于不同場(chǎng)景和應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)不同主題的電子地圖、專題底圖數(shù)據(jù)服務(wù)配置和發(fā)布。時(shí)空數(shù)據(jù)共享服務(wù)提供輕量級(jí)的服務(wù)集成、管理、服務(wù)調(diào)用功能。

5.2 多維多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)模型建設(shè)

以多維多時(shí)空尺度數(shù)據(jù)模型[2]為基礎(chǔ)，以重點(diǎn)水務(wù)對(duì)象為核心進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與融合，對(duì)全域時(shí)空?qǐng)鼍斑M(jìn)行全要素?cái)?shù)字化和語(yǔ)義化映射，對(duì)水務(wù)對(duì)象的全貌性、整體性、邏輯組織、對(duì)象間關(guān)系與限制進(jìn)行描述。天津市水務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)模型以北京時(shí)間為時(shí)間基準(zhǔn)，以2000國(guó)家大地坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)為空間基準(zhǔn)，將水務(wù)對(duì)象所包含的點(diǎn)、線、面和三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建時(shí)空數(shù)據(jù)模型。

5.3 三級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板建設(shè)

按照數(shù)據(jù)范圍和精度分級(jí)，建設(shè)天津市水務(wù)二三維一體化、跨層級(jí)、跨業(yè)務(wù)的三級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板。

L1級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板：共享水利部L1級(jí)數(shù)據(jù)底板。收集整編天津市范圍內(nèi)的30m格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)；收集整編1∶10000國(guó)家基本比例尺地形圖，包括行政區(qū)劃、交通、水系及設(shè)施、居民地及設(shè)施、管線等圖層；收集整編1∶50000數(shù)據(jù)中的流域分區(qū)、河湖管理范圍、岸線功能分區(qū)、水閘、引水工程等水利專題數(shù)據(jù)圖層。

L2級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板：以海委水利一張圖平臺(tái)共享數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合天津市大數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一的地形數(shù)據(jù)(DEM)以及數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)(DOM)，疊加傾斜攝影、激光點(diǎn)云等方式獲取的天津市水務(wù)管理重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)河段精細(xì)地表和水下地形數(shù)據(jù)(DEM)；補(bǔ)充主要河道管理范圍、重要湖泊和使用頻率高的蓄滯洪區(qū)、防汛重點(diǎn)部位DOM數(shù)據(jù)；補(bǔ)充完善河湖長(zhǎng)制、山洪災(zāi)害、防汛等業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)圖層。

L3級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板：匯集更新天津市一二級(jí)河道、水庫(kù)、堤防、橡膠壩、水閘、泵站、蓄滯洪區(qū)等水系，以及水務(wù)工程二三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；接入水情、工情、災(zāi)情、水質(zhì)、取用水、墑情等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，接入社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用、生態(tài)環(huán)保、氣象等跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)，融合構(gòu)建精細(xì)化L3級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板。

6 時(shí)空數(shù)據(jù)管理引擎

以時(shí)空數(shù)據(jù)映射建模為基礎(chǔ)，構(gòu)建時(shí)空數(shù)據(jù)資源一體化運(yùn)維管理機(jī)制與多層次時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)體系，解決時(shí)空數(shù)據(jù)源、匯、存、治、用問(wèn)題。

6.1 時(shí)空數(shù)據(jù)匯聚引擎

覆蓋時(shí)空數(shù)據(jù)從源到資產(chǎn)的全過(guò)程管理，形成一套完整的數(shù)據(jù)匯聚采集、數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換流程體系，構(gòu)建持續(xù)性數(shù)據(jù)資源匯聚更新機(jī)制，打通多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)資源池路徑，支持?jǐn)?shù)據(jù)源管理、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)匯聚任務(wù)管理、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)匯聚任務(wù)管理和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)匯聚任務(wù)管理以及匯聚任務(wù)編排等功能。

6.2 時(shí)空數(shù)據(jù)治理引擎

對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化融合處理，包括映射建模、質(zhì)量控制和資產(chǎn)管理。

映射建模圍繞模型創(chuàng)建、模型編輯、模型查看、模型上線、模型刪除、元數(shù)據(jù)管理維護(hù)等能力進(jìn)行研究。

質(zhì)量控制對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行規(guī)范化管理，包括質(zhì)檢規(guī)則創(chuàng)建、質(zhì)檢規(guī)則配置、質(zhì)檢任務(wù)管理、質(zhì)檢記錄等內(nèi)容。

資產(chǎn)管理聚焦全域數(shù)據(jù)資源的整體情況呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)多層級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄組織、數(shù)據(jù)血緣分析、全域資源檢索、多維度數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計(jì)等能力。

6.3 時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)

時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)提供輕量級(jí)服務(wù)集成、管理、調(diào)用、共享功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算邏輯封裝生成API服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于授權(quán)的從服務(wù)發(fā)布、服務(wù)管理、服務(wù)目錄到服務(wù)鑒權(quán)的全過(guò)程統(tǒng)一管理與調(diào)度，支撐天津市水務(wù)內(nèi)部和外部時(shí)空數(shù)據(jù)共享與服務(wù)需求。

6.4 時(shí)空數(shù)據(jù)更新維護(hù)

構(gòu)建持續(xù)性時(shí)空數(shù)據(jù)資源更新機(jī)制，既包括地圖服務(wù)與水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)同步更新，也包括時(shí)空數(shù)據(jù)資源池基礎(chǔ)地理、水務(wù)基礎(chǔ)空間、衛(wèi)星遙感影像等數(shù)據(jù)的及時(shí)、持續(xù)和有效更新。

7 一張圖能力升級(jí)

基于現(xiàn)有時(shí)空數(shù)據(jù)成果，圍繞時(shí)空數(shù)據(jù)可視化展示、數(shù)據(jù)共享交換和數(shù)據(jù)申請(qǐng)訂閱等需求進(jìn)行建設(shè)研究，為領(lǐng)導(dǎo)輔助決策、智能預(yù)測(cè)、大數(shù)據(jù)分析提供支持。

7.1 時(shí)空數(shù)據(jù)可視化

三級(jí)底板展示：以三級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)底板成果展示為核心，通過(guò)切換地圖疊加不同時(shí)空數(shù)據(jù)圖層實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)資源的展示控制，提供屬性查詢、底圖切換、鷹眼圖、地圖測(cè)距測(cè)面、圖層控制等功能。

高仿真三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景：基于三維可視化、游戲引擎等技術(shù)，疊加基礎(chǔ)地理、水務(wù)專題場(chǎng)景、三維模型等時(shí)空數(shù)據(jù)要素，確保不同數(shù)據(jù)精度、不同范圍、不同數(shù)據(jù)源的矢量、影像等時(shí)空數(shù)據(jù)要素在三維空間實(shí)現(xiàn)融合、無(wú)縫銜接、無(wú)縫切換，并集成空間分析、模型分析等功能，支持?jǐn)?shù)字孿生場(chǎng)景搭建。

7.2 時(shí)空數(shù)據(jù)及服務(wù)應(yīng)用

時(shí)空數(shù)據(jù)管理：以目錄方式對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)展示。時(shí)空數(shù)據(jù)資源按照基礎(chǔ)地理、遙感影像、水務(wù)工程、洪水風(fēng)險(xiǎn)分析、山洪災(zāi)害和流域水系等目錄分類(lèi)展示，提供目錄對(duì)應(yīng)的基本信息和縮略圖查看、成果篩選等功能。

時(shí)空服務(wù)管理：以目錄方式提供智慧水務(wù)數(shù)字化場(chǎng)景時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)分類(lèi)展示，包括三級(jí)空間底板地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)接口服務(wù)。

空間分析能力：基于二三維一體化空間分析引擎，提供多種空間分析服務(wù)。二維空間分析能力包括緩沖區(qū)分析、疊加分析、鄰域分析、距離分析、插值分析、空間統(tǒng)計(jì)分析等。三維空間分析包括日照分析、通視分析、可視域分析、天際線分析、限高分析等。

7.3 時(shí)空應(yīng)用定制

地圖定制：提供在線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、地名地址匹配等地圖處理、在線制圖、應(yīng)用搭建等服務(wù)。

時(shí)空數(shù)據(jù)交換共享：建立時(shí)空數(shù)據(jù)資源發(fā)布、共享、交換、服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)和軟件服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)資源跨部門(mén)的“橫向”交換共享，以及與水利部和海委“縱向”互聯(lián)互通。

8 智慧水務(wù)一張圖“四預(yù)”應(yīng)用支撐

預(yù)報(bào)(預(yù)測(cè))[4]應(yīng)用支撐，以降雨防洪業(yè)務(wù)場(chǎng)景為例，基于智慧水務(wù)一張圖時(shí)空數(shù)據(jù)底板及模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)，使用多種降雨場(chǎng)景作為輸入，結(jié)合水利數(shù)學(xué)模型進(jìn)行演算預(yù)報(bào)，通過(guò)數(shù)字流場(chǎng)可視化展示，為防洪預(yù)警、調(diào)度提供決策支撐。

預(yù)警應(yīng)用支撐，依托智慧水務(wù)一張圖時(shí)空信息展現(xiàn)技術(shù)，圍繞流域防洪業(yè)務(wù)，針對(duì)實(shí)際監(jiān)測(cè)信息、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視信息、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息、演變趨勢(shì)信息、調(diào)度效果評(píng)價(jià)信息，通過(guò)水務(wù)一張圖進(jìn)行直觀可視化表達(dá)。

預(yù)演應(yīng)用支撐，基于智慧水務(wù)一張圖仿真可視化技術(shù)，在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下，對(duì)流域洪水、潰堤、工程險(xiǎn)情、山洪中各種事件發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行推演展示，支撐調(diào)度、應(yīng)急決策。

預(yù)案應(yīng)用支撐，基于智慧水務(wù)一張圖時(shí)空數(shù)據(jù)底板構(gòu)建預(yù)案的數(shù)字化指標(biāo)體系，根據(jù)不同預(yù)案的預(yù)演展示過(guò)程，為預(yù)案優(yōu)化、分析評(píng)估提供支撐。

9 建設(shè)任務(wù)分解

智慧水務(wù)一張圖建設(shè)，服務(wù)于智慧水務(wù)專項(xiàng)規(guī)劃，各階段目標(biāo)與總體規(guī)劃相互銜接，圍繞階段工作目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，總體謀劃部署，分步分階段實(shí)施。

(1)一期計(jì)劃：2023年底，基于現(xiàn)狀時(shí)空數(shù)據(jù)資源，搭建一張圖時(shí)空數(shù)據(jù)資源池。匯聚水利部、海委、區(qū)水務(wù)局以及其他跨行業(yè)共享時(shí)空數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化治理和建模，按照三級(jí)數(shù)據(jù)底板標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)分級(jí)建設(shè)。

(2)二期計(jì)劃：2024年年底，基于智慧水務(wù)數(shù)字孿生平臺(tái)框架，部署一張圖時(shí)空數(shù)據(jù)底板，完成時(shí)空數(shù)據(jù)管理相關(guān)功能開(kāi)發(fā)及配套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)。

(3)三期計(jì)劃：2025年年底，結(jié)合模擬仿真技術(shù)，提升一張圖的可視化展示能力，實(shí)現(xiàn)與物理年流域同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化，為“2+N”智能業(yè)務(wù)應(yīng)用體系構(gòu)建和江河流域“四預(yù)”功能開(kāi)展提供支撐。

(4)四期計(jì)劃：2026年年底，智慧水務(wù)一張圖已基本達(dá)到數(shù)字孿生流域總體規(guī)劃要求，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合2+N業(yè)務(wù)工作需求，構(gòu)建示范應(yīng)用場(chǎng)景，提升天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理效率和水平。

10 結(jié)語(yǔ)

智慧水務(wù)一張圖建成后，能夠滿足天津市智慧水務(wù)和數(shù)字孿生流域項(xiàng)目建設(shè)所需時(shí)空數(shù)據(jù)資源和服務(wù)需求，解決數(shù)據(jù)多源、數(shù)據(jù)合規(guī)使用、時(shí)空數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新、共建共享不暢等問(wèn)題，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用、各層級(jí)單位提供鮮活的水務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)，但是要真正達(dá)到助力天津市智慧水務(wù)“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用開(kāi)展實(shí)施的目標(biāo)，還需要深入調(diào)研分析各業(yè)務(wù)對(duì)一張圖具體應(yīng)用需求和對(duì)接方式，解決一張圖與現(xiàn)狀各業(yè)務(wù)系統(tǒng)地圖模塊的適配和數(shù)據(jù)共享等問(wèn)題。