近期，水利部发布了《数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知夯基提能行动方案（2024-2026年）》通知，明确提出要全面提升水库、水闸和蓄滞洪区的数字化、网络化和智能化管理水平。方案强调以需求为导向，推动应用至上，利用数字技术赋能，提升管理能力。目标是加速构建涵盖“天空、地面、水域、工程”全要素、全天候、动态监控的综合体系，丰富数据基础，优化分析与计算模型，为工程安全管理提供有效的决策支持，确保水利工程安全运行，最大化其效益。
数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知网（见图1），通过多种监测技术与装备的综合应用，实现对水利对象的全要素覆盖以及治理与管理全过程的智能化监测与感知。该网络在时空、范围、精度和频次等方面协同融合，是数字孪生水利的重要技术支撑。
“天”层依托光学遥感、SAR（合成孔径雷达）、重力测量、气象卫星、北斗导航等先进技术，实现对流域下垫面、河湖水体、洪涝灾害及工程形态等的大范围、全局性监测与感知。
“空”层通过无人机、高塔等设备，搭载激光雷达、天气雷达、测雨雷达等监测仪器，对水域岸线、蓄滞洪区以及山洪灾害易发区等重点区域的地形、雨情等要素进行中小尺度、高精度、动态化的实时监测。
“地”层采用雨量站、蒸发站、地下水监测站、土壤墒情站和视频监测站等地面设施，实现关键区域内雨情、蒸发、地下水位、土壤墒情等要素的精准、实时监测。
“水”层利用声学、光学、电磁和无人船等技术装备，对河湖库水体的水位、流速、水质、泥沙含量、水下地形和水生生物等要素进行精细化、自动化监测。
“工”层依托渗压计、光纤光栅、应变计、震动仪、测量机器人及水下机器人等设备，针对水库大坝、堤防、水闸和隧洞等工程结构，开展渗流渗压、位移形变、应力应变等工况险情要素的实时精细监测。
作为数字孪生水利体系的重要组成部分（见图2），该监测感知网通过信息网与水利云实现数据的传输与存储。通过模型平台与知识平台的数据调用，为水利业务的“四预”（预测、预警、预演、预案）提供强有力支撑，保障水利工程的安全高效运行。
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