數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)思考與實(shí)踐

Thoughts and practice on the “full-chain” construction of the Digital Twin Yellow River

于海泓

（水利部黃河水利委員會(huì)信息中心，450004，鄭州）

摘要：建設(shè)數(shù)字孿生流域是提升國(guó)家水安全保障能力的重要支撐。加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生黃河體系，是貫徹落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的迫切需要，是推動(dòng)新階段黃河流域水利高質(zhì)量發(fā)展、全面提升水安全保障能力的有力驅(qū)動(dòng)和強(qiáng)力支撐。通過(guò)數(shù)字孿生黃河建設(shè)，推動(dòng)黃河流域治水業(yè)務(wù)發(fā)展向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)變。回顧了治黃信息化建設(shè)發(fā)展歷程，分析了信息化各環(huán)節(jié)之間當(dāng)前存在的協(xié)同不足等問(wèn)題，闡明了數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)的背景、意義和基礎(chǔ)，基于數(shù)字孿生黃河建設(shè)需求提出信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)“全鏈條”建設(shè)思路，明確了主要框架、邏輯關(guān)系及關(guān)鍵技術(shù)。整體框架設(shè)計(jì)劃分為構(gòu)建黃河數(shù)字孿生平臺(tái)、完善黃河信息基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)建“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用、完善黃河網(wǎng)絡(luò)安全體系和保障體系，探討了“全鏈條”各環(huán)節(jié)的協(xié)同目標(biāo)和主要建設(shè)內(nèi)容，推動(dòng)打造前后銜接、左右關(guān)聯(lián)、上下貫通的有機(jī)整體，闡述了初步取得的實(shí)踐成果及經(jīng)驗(yàn)，以期為數(shù)字孿生黃河及其他流域數(shù)字孿生規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生黃河；全鏈條；協(xié)同；數(shù)字孿生水利；黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展

作者簡(jiǎn)介：于海泓，黨委書記、主任，高級(jí)工程師，主要從事水利信息化工作和研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFC3209201）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.13.003

習(xí)近平總書記指出“推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化，要把水資源問(wèn)題考慮進(jìn)去”“中國(guó)式現(xiàn)代化，也包括水利現(xiàn)代化”“沒(méi)有信息化就沒(méi)有現(xiàn)代化”。水利部堅(jiān)定不移推動(dòng)數(shù)字孿生水利建設(shè)，加快發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力，大力推進(jìn)數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程建設(shè)。建設(shè)數(shù)字孿生流域是提升國(guó)家水安全保障能力的重要支撐。江河保護(hù)治理是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須堅(jiān)持?jǐn)?shù)字賦能，依托現(xiàn)代信息技術(shù)變革治理理念和治理手段。借助數(shù)字孿生黃河建設(shè)，為流域水系、水利工程、水利管理運(yùn)行體系動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測(cè)提供先進(jìn)感知手段，為流域管理創(chuàng)新發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐，促進(jìn)傳統(tǒng)防御決策向智能化發(fā)展，推動(dòng)黃河流域治水業(yè)務(wù)發(fā)展向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)變。水利部黃河水利委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱黃委）緊跟時(shí)代發(fā)展要求，積極落實(shí)水利部安排部署，全力構(gòu)建全流域貫通、全領(lǐng)域覆蓋、全鏈條聯(lián)動(dòng)的數(shù)字孿生黃河體系，為黃河保護(hù)治理工作提供信息化驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)和支撐保障。

近年來(lái)黃河信息化建設(shè)取得了積極成效，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)應(yīng)用不斷取得新進(jìn)展，但與黃河流域高質(zhì)量發(fā)展需求和水利部數(shù)字孿生水利建設(shè)整體要求相比，還存在監(jiān)測(cè)感知體系不健全、數(shù)據(jù)匯聚不全面、統(tǒng)籌建設(shè)不系統(tǒng)等問(wèn)題和不足，距離形成有效銜接、統(tǒng)一高效的有機(jī)整體尚有差距。為全力構(gòu)建數(shù)字孿生黃河體系，以新質(zhì)生產(chǎn)力賦能黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，亟須加強(qiáng)數(shù)字孿生黃河信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)“全鏈條”建設(shè)，全面提升數(shù)字孿生黃河建設(shè)效能，更好賦能黃河保護(hù)治理事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

黃河信息化發(fā)展概況

黃河信息化發(fā)展歷史是在長(zhǎng)期治黃實(shí)踐中，利用信息化技術(shù)支撐服務(wù)黃河保護(hù)治理工作的探索過(guò)程和經(jīng)驗(yàn)積累，是當(dāng)前開展數(shù)字孿生黃河建設(shè)的重要基礎(chǔ)。通過(guò)回顧信息化技術(shù)演進(jìn)過(guò)程和黃河信息化發(fā)展歷史，為當(dāng)前數(shù)字孿生黃河建設(shè)提供有益借鑒。

1.20世紀(jì)黃河信息化發(fā)展

淮河“75·8”大洪水后，為解決黃河下游防汛通信的迫切問(wèn)題，黃委于1977年成立通信總站，1986年成立黃河防汛自動(dòng)化測(cè)報(bào)計(jì)算中心（2002年為適應(yīng)“數(shù)字黃河”工程建設(shè)需要，兩家單位合并組建成立目前的黃委信息中心）。到20世紀(jì)末，黃河通信相繼建成鄭州至三門峽數(shù)字微波電路、鄭州至東營(yíng)微波通信干線等，開展了黃河“96·8”洪水遙感監(jiān)測(cè)，成功研制了遙測(cè)電子水尺，建成了“小花間”（小浪底水利樞紐至花園口水文斷面區(qū)間）暴雨洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提高了洪水預(yù)報(bào)精度、縮短了預(yù)報(bào)時(shí)間；開發(fā)了黃河下游洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)及黃河下游工情險(xiǎn)情會(huì)商系統(tǒng)、遠(yuǎn)程異地會(huì)商系統(tǒng)，在黃河防汛中發(fā)揮了重要作用，其中黃河下游防洪防凌決策支持系統(tǒng)獲得國(guó)家“八五”科技攻關(guān)重大科技成果獎(jiǎng)。

2.“數(shù)字黃河”工程建設(shè)

2001年黃委黨組提出“數(shù)字黃河”工程建設(shè)，治黃信息化進(jìn)入全面、快速發(fā)展階段。編制了《“數(shù)字黃河”工程規(guī)劃》，于2003年正式得到批復(fù)；遙感技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步深入，開展凌情、洪水、河勢(shì)、墑情、河道清障、河口濕地生態(tài)等遙感監(jiān)測(cè)；建成水利行業(yè)最大的通信專網(wǎng)、計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)和水利行業(yè)第一家數(shù)據(jù)中心；初步建成黃河防汛抗旱、水量調(diào)度、工程管理和電子政務(wù)等六大應(yīng)用系統(tǒng)；提出“數(shù)字黃河”工程框架體系并獲得大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。網(wǎng)絡(luò)安全得以強(qiáng)化，逐步建立核心網(wǎng)絡(luò)與骨干節(jié)點(diǎn)的邊界訪問(wèn)控制系統(tǒng)、入侵防護(hù)系統(tǒng)等。

3.信息化“六個(gè)一”推進(jìn)

2016年為扭轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)資源碎片化和應(yīng)用資源碎片化局面，黃委推動(dòng)開展“一張圖”“一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)”“一站式登錄”“一目了然的監(jiān)管”“‘一竿子’到底”“一個(gè)單位來(lái)抓”等信息化“六個(gè)一”重點(diǎn)工作，取得了扎實(shí)成效。初步搭建起統(tǒng)一的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)和服務(wù)門戶；水文氣象等重要數(shù)據(jù)集中到黃委數(shù)據(jù)中心；開發(fā)綜合信息服務(wù)門戶系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)各類政務(wù)信息、業(yè)務(wù)信息的聚合展現(xiàn)；行業(yè)管理工作得到加強(qiáng)，走出一條突出應(yīng)用的信息化資源整合路子。

4.數(shù)字孿生黃河建設(shè)

2021年水利部印發(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》，推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)，明確將數(shù)字孿生黃河作為建設(shè)重點(diǎn)。同年黃委成立數(shù)字孿生黃河建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，組織編制《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》并于2022年3月正式頒布。

近年來(lái)，黃委遵循“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，推動(dòng)數(shù)字孿生黃河建設(shè)不斷取得進(jìn)展。感知體系方面，通過(guò)水文監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)巡查、衛(wèi)星遙感等，實(shí)時(shí)采集雨情、水情、凌情、工情、險(xiǎn)情、泥沙、水質(zhì)等數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方面，初步建成黃河云數(shù)據(jù)中心，整合水利工程、水文、氣象等多源數(shù)據(jù)，初步實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)共享；模型構(gòu)建方面，開發(fā)了降雨徑流預(yù)報(bào)、水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度、水沙演進(jìn)、水量調(diào)度等水利專業(yè)模型，以及遙感影像和視頻圖像智能識(shí)別模型；應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方面，建成黃河水旱災(zāi)害防御四預(yù)系統(tǒng)、水資源管理與節(jié)約保護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)等，賦能防汛、水資源管理等黃河保護(hù)治理業(yè)務(wù)。

數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)的認(rèn)識(shí)與思考

黃河信息化建設(shè)雖然取得了顯著成效，但仍存在監(jiān)測(cè)感知體系不健全、算據(jù)獲取能力亟待提升、通信傳輸保障能力薄弱、數(shù)據(jù)共享機(jī)制不完善、跨部門協(xié)作存在壁壘、業(yè)務(wù)信息化管理體系不健全、業(yè)務(wù)應(yīng)用智能化水平仍需提高、運(yùn)維體系不完善、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力不足，以及建設(shè)分散、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題。同時(shí)各環(huán)節(jié)之間協(xié)同不足問(wèn)題越來(lái)越凸顯，影響了數(shù)字孿生黃河整體效能，包括：信息采集與通信傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)脫節(jié)，采集設(shè)備協(xié)議不統(tǒng)一導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率低從而影響實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)分散、不能及時(shí)入庫(kù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)孤島和應(yīng)用割裂；通信傳輸與數(shù)據(jù)管理對(duì)接流程優(yōu)化不足導(dǎo)致關(guān)鍵信息入庫(kù)延遲，模型更新、系統(tǒng)應(yīng)用滯后；數(shù)據(jù)管理與系統(tǒng)開發(fā)結(jié)合不夠緊密，數(shù)據(jù)格式與業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性不夠，開發(fā)需要對(duì)數(shù)據(jù)重復(fù)清洗加工，拖累響應(yīng)速度；各環(huán)節(jié)與運(yùn)維缺乏高效協(xié)同，信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)維自動(dòng)化程度有待提升，流程不夠順暢，系統(tǒng)開發(fā)預(yù)留的運(yùn)維接口兼容性不足，全方位高效運(yùn)維保障還需進(jìn)一步提升等。

鑒于對(duì)黃河信息化發(fā)展歷程及以上存在問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，當(dāng)前科學(xué)構(gòu)建數(shù)字孿生黃河體系，應(yīng)摒棄局部分散、各自為政的建設(shè)方式，運(yùn)用發(fā)展、全面、系統(tǒng)的思維提升數(shù)字孿生黃河建設(shè)效能，加快發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力，為黃河保護(hù)治理提供信息化驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)和支撐保障。

1.“全鏈條、全周期、全業(yè)務(wù)”建設(shè)思路

按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，錨定“構(gòu)建全流域貫通、全領(lǐng)域覆蓋、全鏈條聯(lián)動(dòng)的數(shù)字孿生黃河體系”目標(biāo)，通過(guò)統(tǒng)一架構(gòu)、智能中臺(tái)、閉環(huán)反饋等手段強(qiáng)化技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和管理協(xié)同，打造信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)“全鏈條”，服務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、應(yīng)用賦能“全周期”，支撐水災(zāi)害、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水文化“全業(yè)務(wù)”，持續(xù)推動(dòng)數(shù)字孿生黃河建設(shè)。

從信息化專業(yè)性角度分析，打造“全鏈條”數(shù)字孿生黃河體系的信息化建設(shè)業(yè)務(wù)流程，是先將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、再將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化的過(guò)程。建設(shè)數(shù)字孿生黃河需要注重“全鏈條”覆蓋和聯(lián)動(dòng)，切實(shí)提升各鏈條的專業(yè)能力與水平。打造“全鏈條”須突出專業(yè)精通、技術(shù)精湛和上下貫通，熟悉信息化專業(yè)、水利專業(yè)以及它們結(jié)合起來(lái)的有關(guān)專業(yè)和技術(shù)，全面提升信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)各環(huán)節(jié)科研能力和技術(shù)水平；打造前后銜接、左右關(guān)聯(lián)、上下貫通的有機(jī)整體；強(qiáng)化科技創(chuàng)新與產(chǎn)品研發(fā)，聚焦業(yè)務(wù)需求、生產(chǎn)需要、技術(shù)瓶頸等開展技術(shù)攻關(guān)與實(shí)踐探索；在科研和技術(shù)上精益求精，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)培育發(fā)展信息化新質(zhì)生產(chǎn)力。

2.數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)框架

數(shù)字孿生黃河建設(shè)總體框架劃分為構(gòu)建黃河數(shù)字孿生平臺(tái)、完善黃河信息基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)建“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用、完善黃河網(wǎng)絡(luò)安全體系和保障體系（見下圖）。一是構(gòu)建黃河數(shù)字孿生平臺(tái)，內(nèi)容包含黃河數(shù)據(jù)底板、黃河模型平臺(tái)、黃河知識(shí)平臺(tái)等方面。二是完善黃河信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括通信傳輸、水利感知網(wǎng)、黃河業(yè)務(wù)網(wǎng)、黃河云、基礎(chǔ)環(huán)境等方面。三是構(gòu)建“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用體系，通過(guò)黃河數(shù)字孿生平臺(tái)，調(diào)用數(shù)字孿生流域相關(guān)業(yè)務(wù)的算據(jù)、算法、算力等資源，實(shí)現(xiàn)與物理流域同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化。四是完善黃河網(wǎng)絡(luò)安全體系，包括黃河網(wǎng)絡(luò)安全管理體系、技術(shù)體系、運(yùn)營(yíng)體系等。五是完善黃河保障體系，包括組織管理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)創(chuàng)新、運(yùn)維體系、人才隊(duì)伍和宣傳交流等。

▲數(shù)字孿生黃河建設(shè)總體架構(gòu)

在總體框架下，以“采集-傳輸-數(shù)據(jù)-系統(tǒng)-運(yùn)維”為核心鏈條，注重各環(huán)節(jié)貫通、協(xié)同與聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建全生命周期、全要素聯(lián)動(dòng)的智能化治理體系。在建設(shè)過(guò)程中，信息采集在實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、全要素實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升高精度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及極端環(huán)境下采集能力的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化采集數(shù)據(jù)的高效傳輸、存儲(chǔ)和應(yīng)用；通信傳輸在實(shí)現(xiàn)全覆蓋、高可靠的數(shù)據(jù)傳輸，強(qiáng)化補(bǔ)盲、強(qiáng)鏈，打通通信“最后一公里”以及提升極端環(huán)境下通信韌性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸保障；數(shù)據(jù)管理在實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合與智能分析，提升算據(jù)、算力支撐服務(wù)能力的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)全流域數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用，提升對(duì)各信息系統(tǒng)的支撐服務(wù)能力與水平；系統(tǒng)開發(fā)在建設(shè)具有“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的智能化應(yīng)用系統(tǒng)、提升多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化及虛實(shí)交互控制能力的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)的高效處理與調(diào)用，提升系統(tǒng)響應(yīng)水平；運(yùn)行維護(hù)在實(shí)現(xiàn)全生命周期系統(tǒng)健康管理，提升自動(dòng)化運(yùn)維、標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維能力的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與各環(huán)節(jié)的深入結(jié)合，提升運(yùn)維效率和快速反應(yīng)能力。主要包括以下建設(shè)內(nèi)容。

（1）信息采集

持續(xù)推進(jìn)“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系建設(shè)。拓展衛(wèi)星遙感應(yīng)用的廣度和深度，強(qiáng)化水利遙感衛(wèi)星在防洪防凌、水資源管理等業(yè)務(wù)中的應(yīng)用與提升。提高遙感采集能力，開展遙感智能提取技術(shù)研究，擴(kuò)展智能識(shí)別模型，豐富遙感智能提取要素。研究開發(fā)遙感智能解譯提取平臺(tái)，創(chuàng)新遙感智能提取與在線協(xié)同一體化作業(yè)方式，提升解譯自動(dòng)化和智能化水平。升級(jí)黃委無(wú)人機(jī)應(yīng)用管理平臺(tái)，提升無(wú)人機(jī)工程巡檢智能識(shí)別能力。優(yōu)化視頻管理平臺(tái)，推進(jìn)流域內(nèi)視頻資源整合接入，優(yōu)化平臺(tái)運(yùn)維統(tǒng)計(jì)分析功能，研發(fā)視頻平臺(tái)的智能識(shí)別模塊，打通從智能識(shí)別到信息告警的全流程。

（2）通信傳輸

提高防汛通信能力，研究5G通信/無(wú)線新技術(shù)應(yīng)用，解決黃河下游“最后一公里”的信息傳輸瓶頸。開展黃河下游信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)盲區(qū)、無(wú)死角互聯(lián)探索和黃委干線微波5G技術(shù)升級(jí)改造試驗(yàn)，利用黃河下游“十四五”防洪工程安全監(jiān)測(cè)與信息化項(xiàng)目開展4G LTE信號(hào)補(bǔ)盲試點(diǎn)工作。優(yōu)化通信傳輸優(yōu)先級(jí)，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理與應(yīng)用無(wú)延遲。優(yōu)化計(jì)算機(jī)骨干網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)黃委各單位無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，推進(jìn)終端準(zhǔn)入系統(tǒng)建設(shè)，加強(qiáng)黃委核心網(wǎng)準(zhǔn)入集中管理。

（3）數(shù)據(jù)管理

推進(jìn)多源異構(gòu)算力資源池建設(shè)，打造流域管理機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)歸集平臺(tái)。加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保障，構(gòu)建黃河數(shù)據(jù)安全保護(hù)體系。推進(jìn)“一數(shù)一源一路徑”整合，推動(dòng)形成多源異構(gòu)化數(shù)據(jù)匯聚、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)治理、精細(xì)化數(shù)據(jù)服務(wù)的“全鏈條”數(shù)據(jù)管理體系。推進(jìn)多源數(shù)據(jù)共享使用，匯聚更新黃河流域各類數(shù)據(jù)，完善取水口、堤防、水閘等主題數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建設(shè)。提升黃委水利大模型算據(jù)支撐能力，優(yōu)化黃河數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)平臺(tái)與服務(wù)門戶，提升數(shù)據(jù)服務(wù)能力。

（4）系統(tǒng)開發(fā)

夯實(shí)以黃河“一張圖”為基礎(chǔ)的流域數(shù)字孿生數(shù)據(jù)底板，持續(xù)整合流域L2級(jí)、L3級(jí)地理空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化展示。面向“2+N”業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和空間信息服務(wù)資源共享。完善提升“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。水旱災(zāi)害防御方面，不斷升級(jí)完善流域防洪業(yè)務(wù)應(yīng)用。水資源管理方面，持續(xù)完善流域水資源管理與節(jié)約保護(hù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，完善取水口監(jiān)管專題圖，優(yōu)化流域取用水管理平臺(tái)。N項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，持續(xù)優(yōu)化河防工程管理系統(tǒng)，深化河湖管理應(yīng)用系統(tǒng)，完善黃委政府網(wǎng)站。做好紀(jì)檢監(jiān)督、水土保持、水利監(jiān)督和水利遺產(chǎn)管理等信息化支撐工作。加快推進(jìn)人工智能大模型搭建，提升智能化支撐能力。優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)維接口兼容性，保障與運(yùn)維平臺(tái)的順暢銜接，提升運(yùn)維效率。

（5）運(yùn)行維護(hù)

完善信息系統(tǒng)運(yùn)維管理平臺(tái)，統(tǒng)一運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)、流程和服務(wù)，提升各類基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)維自動(dòng)化水平。完善預(yù)案，強(qiáng)化演練，加強(qiáng)黃河通信專網(wǎng)汛前檢查和防汛防凌視頻監(jiān)控點(diǎn)巡檢維護(hù)。保障網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)安全運(yùn)行及黃委各類視頻會(huì)議會(huì)商順利開展。強(qiáng)化移動(dòng)會(huì)商支撐，以“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急視頻指揮”為使用場(chǎng)景，推進(jìn)集智能車載起降無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星通信、移動(dòng)視頻會(huì)商于一體的“黃小通”建設(shè)。加強(qiáng)黃委網(wǎng)絡(luò)安全攻防演練，強(qiáng)化日常和重要活動(dòng)期間網(wǎng)絡(luò)安全保障。優(yōu)化核心網(wǎng)安全體系，持續(xù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)全河覆蓋。開展網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知功能模塊智能化研究，提高監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)率，推動(dòng)構(gòu)建黃委網(wǎng)絡(luò)安全全時(shí)“金鐘罩”。

3.關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字孿生黃河是通過(guò)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手段對(duì)黃河流域進(jìn)行全要素、全過(guò)程的虛擬映射和動(dòng)態(tài)模擬，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治理和科學(xué)決策的復(fù)雜系統(tǒng)工程，其關(guān)鍵技術(shù)涵蓋以下諸多領(lǐng)域。

（1）數(shù)據(jù)采集與感知技術(shù)

多源遙感技術(shù)是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的重要數(shù)據(jù)獲取手段，通過(guò)衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)遙感及航空遙感，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河流域大范圍、高頻次的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。黃河全長(zhǎng)5464km，流域面積75.2萬(wàn)km2，范圍廣、監(jiān)測(cè)難，遙感通過(guò)衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)全域覆蓋，彌補(bǔ)地面站點(diǎn)不足，通過(guò)高頻監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)追蹤洪水、凌情、河道變遷和水土流失，實(shí)現(xiàn)“天空地”一體化分析，支撐黃河保護(hù)治理。其中，衛(wèi)星遙感可提供宏觀、周期性的黃河流域地表覆蓋情況、植被指數(shù)、水體變化等信息，適用于黃土高原水土流失監(jiān)測(cè)、河道演變分析等；無(wú)人機(jī)遙感則具備高分辨率、靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，可應(yīng)用于關(guān)鍵河段局部洪澇災(zāi)害評(píng)估、黃河河道工程巡查等場(chǎng)景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)在黃河大堤及水庫(kù)壩體等河道工程部署各類智能傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水情、泥沙輸移、工程安全等要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感知，該技術(shù)應(yīng)用大幅度提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，為黃河洪水預(yù)報(bào)、水資源調(diào)度和工程安全預(yù)警提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。視頻智能識(shí)別技術(shù)結(jié)合AI算法，利用高清攝像頭、紅外熱成像儀等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河堤防、閘壩等防洪工程，以及水位、流量、冰凌等的實(shí)時(shí)監(jiān)視及智能預(yù)警，顯著提升黃河防洪減災(zāi)的智能化水平，為工程管理和災(zāi)害防控提供高效的技術(shù)手段。

（2）三維建模與仿真技術(shù)

建筑信息模型（BIM）與傾斜攝影建模技術(shù)是支撐黃河流域智慧化治理的核心數(shù)字化手段。在黃河保護(hù)治理中，BIM技術(shù)通過(guò)參數(shù)化建模精確構(gòu)建小浪底水利樞紐、三門峽水利樞紐等關(guān)鍵工程的數(shù)字化鏡像，集成結(jié)構(gòu)應(yīng)力、泄洪能力等工程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃設(shè)計(jì)到運(yùn)行維護(hù)的全生命周期管理。傾斜攝影建模則通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載多鏡頭相機(jī)，沿黃河主河道及重點(diǎn)支流進(jìn)行多角度航測(cè)，采集高分辨率影像，經(jīng)三維重建生成黃河流域高精度實(shí)景模型。結(jié)合數(shù)字正射影像（DOM）和數(shù)字高程模型（DEM），可構(gòu)建流域地表的高保真三維場(chǎng)景，分辨率可達(dá)厘米級(jí)，適用于黃河河道河勢(shì)演變分析、洪水淹沒(méi)模擬等應(yīng)用?；诙嘣磾?shù)據(jù)融合開發(fā)黃河專業(yè)仿真系統(tǒng)，耦合水沙動(dòng)力學(xué)模型、冰凌演進(jìn)預(yù)測(cè)模型、生態(tài)流量評(píng)估模型等核心算法模塊，通過(guò)高性能計(jì)算，可動(dòng)態(tài)模擬不同來(lái)水來(lái)沙條件下河道沖淤變化過(guò)程，預(yù)測(cè)72小時(shí)內(nèi)洪水演進(jìn)態(tài)勢(shì)，評(píng)估調(diào)水調(diào)沙工程方案的潛在影響，為黃河保護(hù)治理決策提供量化分析工具。

（3）邊緣計(jì)算與數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)

邊緣計(jì)算技術(shù)在黃河保護(hù)治理中構(gòu)建“云-邊-端”協(xié)同的新型監(jiān)測(cè)體系。針對(duì)黃河流域地形復(fù)雜、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分散的特點(diǎn)，在重點(diǎn)水文站、防洪工程等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署邊緣計(jì)算設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位、流量、含沙量等核心參數(shù)的高效處理。數(shù)據(jù)本地化處理可顯著改善黃河基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸延遲情況，提升關(guān)鍵業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度?；邳S河多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特點(diǎn)構(gòu)建的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)中臺(tái)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、計(jì)算治理層及服務(wù)應(yīng)用層等，通過(guò)構(gòu)建多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的全鏈路管理體系，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)匯聚治理應(yīng)用，為黃河調(diào)水調(diào)沙、防洪調(diào)度等核心業(yè)務(wù)提供分鐘級(jí)的數(shù)據(jù)服務(wù)響應(yīng)能力，支撐黃河流域全要素?cái)?shù)字化映射。這種“邊緣實(shí)時(shí)感知—中臺(tái)智能分析—全域協(xié)同決策”的技術(shù)架構(gòu)，將顯著提升黃河保護(hù)治理的精準(zhǔn)化水平和應(yīng)急響應(yīng)效率。

（4）高性能計(jì)算與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

高性能計(jì)算與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已成為現(xiàn)代治黃工作的核心支撐，其應(yīng)用顯著提升了黃河保護(hù)治理的智能化水平和決策效率。通過(guò)構(gòu)建異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，水利數(shù)值模型的運(yùn)算效率得到數(shù)量級(jí)提升。在數(shù)字孿生黃河建設(shè)中，高性能計(jì)算與人工智能計(jì)算的融合應(yīng)用為復(fù)雜水沙關(guān)系求解提供每秒百億次的算力支撐。通過(guò)時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)流域內(nèi)眾多監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，智慧化賦能黃河保護(hù)治理。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在黃河流域的應(yīng)用體現(xiàn)在多源異構(gòu)水情數(shù)據(jù)的融合處理與智能挖掘等方面。集成氣象、水文、遙感等各類數(shù)據(jù)源，構(gòu)建黃河PB級(jí)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)開發(fā)具有水利專業(yè)特色的分析算法，顯著提升黃河水文預(yù)報(bào)精度、水資源調(diào)度效率和工程風(fēng)險(xiǎn)管理能力等。

（5）大模型加持技術(shù)

構(gòu)建基于千億參數(shù)大模型的黃河治理認(rèn)知引擎，深度融合黃河流域水文、氣象、地質(zhì)等多學(xué)科知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜治理問(wèn)題的語(yǔ)義化理解和推理。通過(guò)持續(xù)學(xué)習(xí)歷史治黃經(jīng)驗(yàn)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，形成動(dòng)態(tài)演進(jìn)的“黃河保護(hù)治理知識(shí)大腦”，構(gòu)建具有認(rèn)知智能的黃河保護(hù)治理決策支持系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)流域態(tài)勢(shì)智能感知（實(shí)時(shí)處理衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)等多元數(shù)據(jù)）、風(fēng)險(xiǎn)概率預(yù)測(cè)（含泥沙淤積、冰凌洪水等典型場(chǎng)景）和治理策略優(yōu)化生成（綜合考慮水利工程調(diào)度、生態(tài)補(bǔ)水等約束條件），推動(dòng)黃河流域保護(hù)治理從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)+AI仿真”的智慧決策模式轉(zhuǎn)型。

（6）智能決策與可視化技術(shù)

融合虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）及數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建高精度、沉浸式的黃河流域三維全景可視化場(chǎng)景。依托衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)航測(cè)、水文監(jiān)測(cè)站等多源數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)黃河流域地形、水文動(dòng)態(tài)、水利工程設(shè)施的毫米級(jí)建模與實(shí)時(shí)渲染。通過(guò)建設(shè)具備“四預(yù)”功能的智能決策支持系統(tǒng)，結(jié)合水文模型、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)算法及多目標(biāo)優(yōu)化分析，為黃河洪水調(diào)度、生態(tài)補(bǔ)水、泥沙治理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供動(dòng)態(tài)決策輔助。在黃河下游防洪調(diào)度、小浪底水庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行等場(chǎng)景中，有效延長(zhǎng)洪水預(yù)報(bào)預(yù)見期，提升應(yīng)急響應(yīng)效率，提高黃河流域治理的精準(zhǔn)化與智能化水平。

（7）安全與可靠性技術(shù)

基于縱深防御體系架構(gòu)，構(gòu)建覆蓋物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、云端數(shù)據(jù)中心的立體化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)，重點(diǎn)保障數(shù)字孿生黃河關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行。針對(duì)黃河流域內(nèi)眾多物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端，部署輕量化入侵檢測(cè)系統(tǒng)及可信執(zhí)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)設(shè)備身份雙向認(rèn)證與數(shù)據(jù)加密傳輸，確保水位、流量、工情險(xiǎn)情等核心數(shù)據(jù)安全傳輸；在沿黃重大水利樞紐邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)建立區(qū)域安全防護(hù)中心，通過(guò)AI異常檢測(cè)實(shí)時(shí)阻斷違規(guī)訪問(wèn)；云端構(gòu)建覆蓋全流域的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)，重點(diǎn)防護(hù)小浪底等核心工程控制系統(tǒng)，采用SM9算法實(shí)現(xiàn)跨部門數(shù)據(jù)安全共享。在網(wǎng)絡(luò)層采用軟件定義邊界技術(shù)，建立動(dòng)態(tài)訪問(wèn)控制機(jī)制；在數(shù)據(jù)中心層運(yùn)用AI驅(qū)動(dòng)的安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)APT攻擊、DDoS等高級(jí)威脅。通過(guò)國(guó)密算法SM4/SM9實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全生命周期加密，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)確保重要數(shù)據(jù)的不可篡改性。系統(tǒng)可靠性方面，采用雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)與異地容災(zāi)備份，保障黃河關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

4.組織保障

為保證數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)順利推進(jìn)，需加強(qiáng)組織保障。強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)揮黃委數(shù)字孿生黃河建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組及辦公室作用，優(yōu)化資源、整合力量、高位推動(dòng)。加強(qiáng)建設(shè)管理，貫徹項(xiàng)目建設(shè)的項(xiàng)目法人負(fù)責(zé)制、招標(biāo)投標(biāo)制、工程監(jiān)理制和合同管理制，高標(biāo)準(zhǔn)高水平推動(dòng)建設(shè)。完善體制機(jī)制，建立項(xiàng)目審批、建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督和后評(píng)估等制度。注重多方合作，充分發(fā)揮“外腦”優(yōu)勢(shì)。

數(shù)字孿生黃河建設(shè)的實(shí)踐成效

按照水利部對(duì)數(shù)字孿生流域建設(shè)的安排部署，黃委持續(xù)推進(jìn)數(shù)字孿生黃河建設(shè)，取得了階段性成效。

1.信息采集體系初步建立

黃委與中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心建立了高速數(shù)據(jù)直連通道，共建“水利遙感技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，初步構(gòu)建了以衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)為龍頭、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)視為支撐的“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系。平均每年采集處理衛(wèi)星遙感影像5000余景，影像最高分辨率達(dá)亞米級(jí)。在防汛關(guān)鍵期實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)河段遙感監(jiān)測(cè)“每日一圖”，記錄洪水發(fā)生、發(fā)展、消退的時(shí)空變化過(guò)程，為洪水防御會(huì)商決策提供了詳實(shí)數(shù)據(jù)支撐。開展流域（片）河湖庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)圖斑解譯，為流域“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理”重點(diǎn)工作提供了有力支撐（見下圖）。

黃河流域（片）河湖庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)

建設(shè)黃委無(wú)人機(jī)應(yīng)用管理平臺(tái)（見下圖），具備了無(wú)人機(jī)裝備統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)匯聚能力。在2024年洽川-吳王浮橋跑舟事件中，衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)跟蹤跑舟位置與分布情況，“黃小通”將現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)傳送至黃河防汛調(diào)度中心，為事件應(yīng)急處置提供了有力支撐。建設(shè)黃河視頻綜合管理平臺(tái)，整合接入各類視頻系統(tǒng)資源7300余路，可根據(jù)需要對(duì)水位、流速、漂浮物等進(jìn)行智能識(shí)別，研發(fā)光電測(cè)沙儀、“智能石頭”、“壩岸衛(wèi)士”等，開展堤防隱患探測(cè)技術(shù)應(yīng)用等，在黃河保護(hù)治理中發(fā)揮了重要作用。

黃委無(wú)人機(jī)應(yīng)用管理平臺(tái)

2.通信傳輸網(wǎng)絡(luò)初具規(guī)模

黃河通信網(wǎng)建成SDH微波干線站30個(gè)、微波支線站109個(gè)、寬帶無(wú)線接入站123個(gè)、通信鐵塔153座，無(wú)線線路總長(zhǎng)約4500km，形成了“公網(wǎng)為主、公專結(jié)合”的通信傳輸體系。建設(shè)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)及衛(wèi)星應(yīng)急通信指揮車，為搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)指揮部提供全天候全天時(shí)通信保障和視頻會(huì)商環(huán)境。開展鄭濟(jì)微波河南渠村至山東劉莊站5G改造，帶寬升至1000M。在河南段建設(shè)2處4G LTE網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均大幅度高于4G公網(wǎng)接入攝像機(jī)，應(yīng)用效果良好，為后續(xù)黃河通信專網(wǎng)改造提供了技術(shù)驗(yàn)證。

黃委逐步建成了以委機(jī)關(guān)為核心，上聯(lián)水利部、下接委屬各單位、外聯(lián)流域各省（自治區(qū)）水利廳，涵蓋委級(jí)、省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)、一線班組的五級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（見下圖）。其中駐鄭州單位通過(guò)同城光纖實(shí)現(xiàn)1000M互聯(lián)，鄭州外單位通過(guò)公網(wǎng)、專線或微波等方式互聯(lián)，共接入終端20000余臺(tái)，承載了黃河防汛、水資源調(diào)度、視頻會(huì)商等重要業(yè)務(wù)應(yīng)用。

黃委計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

3.數(shù)據(jù)治理能力不斷加強(qiáng)

目前黃委基本形成了以黃河數(shù)據(jù)中心為核心、各單位分級(jí)負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理體系。持續(xù)推動(dòng)全河數(shù)據(jù)資源整合，先后制定了《黃委數(shù)據(jù)資源目錄及元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》《黃委信息資源共享管理辦法》《黃河一張圖數(shù)據(jù)共享與使用管理辦法（試行）》等，匯聚整編黃委各類數(shù)據(jù)資源目錄?；邳S河云研發(fā)黃河數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)平臺(tái)（見下圖），實(shí)現(xiàn)委級(jí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的全面匯聚、高效治理。按照“一數(shù)一源一路徑、一數(shù)多用”原則，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的治理融合。建設(shè)水庫(kù)、堤防、水閘等9個(gè)主題數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，將6836萬(wàn)條原始數(shù)據(jù)治理生成1561萬(wàn)條成果數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)3712個(gè)國(guó)產(chǎn)物理計(jì)算核心和88TB國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理。建成涵蓋國(guó)產(chǎn)化與非國(guó)產(chǎn)化的算力資源體系，形成多元算力融合黃河云框架體系，保障了黃委100余項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

黃河數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)平臺(tái)

4.系統(tǒng)開發(fā)能力穩(wěn)步提升

建成全河統(tǒng)一的地理信息服務(wù)平臺(tái)黃河“一張圖”，初步建成“2+N”水利業(yè)務(wù)應(yīng)用體系和綜合辦公政務(wù)應(yīng)用體系。水旱災(zāi)害防御方面，建設(shè)黃河水旱災(zāi)害防御四預(yù)系統(tǒng)（見下圖），強(qiáng)化預(yù)報(bào)調(diào)度業(yè)務(wù)協(xié)同，在防洪防凌會(huì)商、調(diào)水調(diào)沙等實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。水資源管理方面，建設(shè)水資源管理與節(jié)約保護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)，完成流域范圍6600余個(gè)地表水一級(jí)取水口上圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)流域127個(gè)國(guó)家重點(diǎn)地表水水質(zhì)站的動(dòng)態(tài)掌握，為保障流域省（自治區(qū)）用水提供了有力支撐。水行政執(zhí)法與河湖管理方面，建成水政執(zhí)法遙感應(yīng)用系統(tǒng)、執(zhí)法巡查監(jiān)控系統(tǒng)和水事違法案件處置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)—跟蹤—處理”全過(guò)程閉環(huán)管理，形成“天上查、地上跟、網(wǎng)上辦”的信息化處理機(jī)制。工程建設(shè)與運(yùn)行管理方面，開展水庫(kù)矩陣平臺(tái)和三維數(shù)字化場(chǎng)景構(gòu)建。政務(wù)管理方面，完成黃委機(jī)關(guān)及委屬事業(yè)單位電子政務(wù)國(guó)產(chǎn)化改造，構(gòu)建黃委國(guó)產(chǎn)化環(huán)境下統(tǒng)一的政務(wù)辦公平臺(tái)。同時(shí)，在防洪規(guī)劃、人事考核、水利監(jiān)督、安全生產(chǎn)、水文化建設(shè)等方面也建設(shè)了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，提供了有效的信息化支撐。推進(jìn)人工智能大模型應(yīng)用，建立政務(wù)、防汛、水庫(kù)矩陣管理檢索增強(qiáng)（RAG）知識(shí)庫(kù)，初步建成黃委統(tǒng)一水利大模型應(yīng)用服務(wù)門戶，實(shí)現(xiàn)黃委辦公及業(yè)務(wù)問(wèn)題智能檢索、交互問(wèn)答、方案建議等。

黃河水旱災(zāi)害防御四預(yù)系統(tǒng)

5.運(yùn)行維護(hù)能力持續(xù)增強(qiáng)

初步建成了具備實(shí)時(shí)監(jiān)控、資產(chǎn)管理、可視化展示等功能的智能運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)（見下圖），實(shí)現(xiàn)對(duì)832項(xiàng)信息基礎(chǔ)設(shè)施和重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。云視訊平臺(tái)實(shí)現(xiàn)黃委與水利部及委屬118個(gè)單位的互聯(lián)互通，在鄭州“7·20”特大暴雨洪水、2021年黃河秋汛洪水、疫情防控等關(guān)鍵時(shí)期發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。完成黃委網(wǎng)絡(luò)安全能力提升與IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造，核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)防御和監(jiān)測(cè)預(yù)警能力有效增強(qiáng)。開展核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)清查，建立“白名單”準(zhǔn)入制度。加強(qiáng)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施和重要信息系統(tǒng)等級(jí)保護(hù)工作，完成黃委103個(gè)已建重要信息系統(tǒng)定級(jí)備案。建立黃委網(wǎng)絡(luò)安全通報(bào)機(jī)制，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全日常監(jiān)測(cè)和重要時(shí)期防守。

智能運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)

結(jié)語(yǔ)與展望

在回顧總結(jié)黃河信息化發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前數(shù)字孿生黃河建設(shè)現(xiàn)狀及問(wèn)題，圍繞如何提升數(shù)字孿生黃河建設(shè)效能，研究提出信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)“全鏈條”建設(shè)思路，闡述了“全鏈條”的概念、框架及邏輯關(guān)系，對(duì)開展“全鏈條”各環(huán)節(jié)協(xié)同建設(shè)的目標(biāo)及內(nèi)容進(jìn)行了初步探討。簡(jiǎn)述了近年來(lái)數(shù)字孿生黃河建設(shè)實(shí)踐成果，一定程度上驗(yàn)證了“全鏈條”建設(shè)的實(shí)際成效。未來(lái)，聚焦“全鏈條”建設(shè)，如何全面提升數(shù)字孿生黃河建設(shè)效能，持續(xù)培育發(fā)展黃河流域高質(zhì)量發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，仍待進(jìn)一步研究和完善。

Abstract: Building digital twin basins is a vital means of enhancing national water security. Accelerating the development of a digital twin Yellow River system equipped with forecasting, early warning, rehearsal, and contingency planning functions is an urgent requirement for implementing the national strategy of ecological protection and high-quality development in the Yellow River basin. It serves as a strong driver and support for advancing high-quality water conservancy development in the basin and improving water security capabilities in the new stage. By constructing the Digital Twin Yellow River, water management in the basin is being transformed toward digitalization, networking, and intelligent operations. This paper reviews the historical evolution of informatization in Yellow River governance, analyzes existing issues such as insufficient coordination among different stages of information systems, and clarifies the background, significance, and foundation of the “full-chain” construction of the Digital Twin Yellow River. Based on construction needs, a “full-chain” development concept encompassing information collection, communication transmission, data management, system development, and operation and maintenance is proposed. The core framework, logical structure, and key technologies are defined. The overall architecture includes building the digital twin platform, upgrading information infrastructure, developing “2+N” business applications, and improving network security and support systems. The paper further explores the synergy objectives and major tasks of each link in the “full chain”, aiming to create an integrated, coherent, and interconnected system. Preliminary achievements and practical experiences are presented to serve as a reference for planning and constructing digital twin systems for the Yellow River and other river basins.

KeywordsDigital Twin Yellow River; full chain; coordination; digital twin water conservancy; ecological protection and high-quality development of the Yellow River basin

本文引用格式：

于海泓.數(shù)字孿生黃河“全鏈條”建設(shè)思考與實(shí)踐[J].中國(guó)水利，2025（13）：14-23.

責(zé)編李博遠(yuǎn)

校對(duì)董林玥

審核王慧

監(jiān)制趙洪濤

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