隨著城市化進(jìn)程的加速，人類對(duì)城市的過(guò)度開發(fā)導(dǎo)致極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，洪澇災(zāi)害也越來(lái)越頻繁。傳統(tǒng)的防洪模式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今的需求，難以抵擋自然災(zāi)害造成的生命財(cái)產(chǎn)巨大損失。
利用數(shù)字孿生技術(shù)，依托水文水動(dòng)力模型算法，打造智慧水利大腦，可大大提高防洪效率，在災(zāi)難發(fā)生之前做到準(zhǔn)備。將GIS與數(shù)字孿生技術(shù)相互融合，運(yùn)用模型算法分析，大大縮短了災(zāi)情發(fā)展前的分析時(shí)間，提高了預(yù)報(bào)分析的準(zhǔn)確度，在災(zāi)難發(fā)生前提前預(yù)警，災(zāi)難發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)動(dòng)救援并啟動(dòng)救災(zāi)預(yù)案，真正做到科學(xué)化、智能化、可視化的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)洪水災(zāi)害發(fā)生的全過(guò)程、影響程度及范圍，為政府部門日常業(yè)務(wù)化應(yīng)用和災(zāi)害應(yīng)急應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供核心業(yè)務(wù)支撐。
四信自研雨洪數(shù)字孿生平臺(tái)基于高分辨率地形數(shù)據(jù)，構(gòu)建高性能一維、二維水動(dòng)力學(xué)洪水模擬計(jì)算模型，將試點(diǎn)河段劃分提取多個(gè)橫斷面、剖分多個(gè)網(wǎng)格單元，采用分布式并行加速算法，對(duì)試點(diǎn)區(qū)域洪水快速精細(xì)化模擬。結(jié)合模型成果數(shù)據(jù)、三維虛擬仿真、數(shù)據(jù)智能分析等先進(jìn)技術(shù)手段，對(duì)洪水在每個(gè)時(shí)間段、每個(gè)流經(jīng)區(qū)域的淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)水深、最大流速進(jìn)行預(yù)判分析，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)模擬洪水演進(jìn)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)與洪澇模擬技術(shù)的深度融合，為有效解決城市水災(zāi)害，應(yīng)對(duì)防洪排澇等問(wèn)題提供有效支撐。
01洪水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)分析
平臺(tái)可以根據(jù)實(shí)時(shí)的氣象和水文數(shù)據(jù)，對(duì)河道斷面水位、水深、流量、流速等數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行趨勢(shì)分析，及時(shí)對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警。
02洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)測(cè)
自研雨洪數(shù)字孿生可通過(guò)平臺(tái)三維界面實(shí)時(shí)感知洪水風(fēng)險(xiǎn)狀況，可對(duì)區(qū)域淹沒(méi)面積、經(jīng)濟(jì)損失等數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，直觀動(dòng)態(tài)展示受災(zāi)情況，更好部署和安排救災(zāi)工作。
03洪水分屏對(duì)比
平臺(tái)可對(duì)同一模型下不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行對(duì)比，動(dòng)態(tài)對(duì)比淹沒(méi)面積、水位流量等數(shù)據(jù)指標(biāo)，查看不同洪水淹沒(méi)趨勢(shì)變化，分析不同洪水之間的共性與差異，總結(jié)防洪經(jīng)驗(yàn)。
技術(shù)創(chuàng)新
水文水動(dòng)力模型
除具有傳統(tǒng)水利模型的特點(diǎn)外，具備動(dòng)態(tài)設(shè)置并耦合各種涉水建筑物的能力，為復(fù)雜環(huán)境下的水動(dòng)力學(xué)模型演算提供了必要的技術(shù)支撐。支持在不同操作系統(tǒng)環(huán)境下的開發(fā)和運(yùn)行，并支持基于MPI標(biāo)準(zhǔn)下的模型并行計(jì)算運(yùn)算能力，極大提升了模型結(jié)果的運(yùn)算速度和輸出效率。
三維可視化
基于三維GIS地圖引擎，具備加載各種不同的3D數(shù)據(jù)，包含傾斜攝影模型、三維建筑物、CAD和BIM的外部和內(nèi)部，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能力，并支持樣式配置和用戶交互操作，實(shí)現(xiàn)了高精度地形數(shù)據(jù)可視化，支持地形夸張效果、以及可編程實(shí)現(xiàn)的等高線和坡度分析效果。
01高性能模型算法
02多源數(shù)據(jù)融合
03實(shí)時(shí)仿真模擬
實(shí)施服務(wù)
在自研雨洪數(shù)字孿生平臺(tái)中，數(shù)據(jù)需求主要包括實(shí)時(shí)的氣象和水文數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)處理方面，采用了二維水文水動(dòng)力模型和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格算法分析，并結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)、三維虛擬仿真、數(shù)據(jù)智能分析等先進(jìn)技術(shù)手段；
數(shù)據(jù)產(chǎn)出方面，可以實(shí)現(xiàn)洪水預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案全流程信息化和可視化，以及洪水風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)評(píng)估；
服務(wù)流程耗時(shí)會(huì)因具體情況而異，但通過(guò)業(yè)務(wù)化運(yùn)行不斷提升預(yù)報(bào)精度，優(yōu)化已有調(diào)度運(yùn)行方案和應(yīng)急預(yù)案，提升管理水平，為災(zāi)害事件的高效、精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)提供先進(jìn)、有效的支撐。
自研雨洪數(shù)字孿生平臺(tái)主要應(yīng)用于洪水預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、響應(yīng)和救援支持。該平臺(tái)可以提供更高效、更準(zhǔn)確、更實(shí)時(shí)的服務(wù)，以保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
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