四信城市雨洪數(shù)字孿生平臺的構(gòu)建與應(yīng)用
隨著城市化進程的加速，人類對城市的過度開發(fā)導(dǎo)致極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，洪澇災(zāi)害也越來越頻繁。傳統(tǒng)的防洪模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今的需求，難以抵擋自然災(zāi)害造成的生命財產(chǎn)巨大損失。
利用數(shù)字孿生技術(shù)，依托水文水動力模型算法，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，運用模型算法分析，大大縮短了災(zāi)情發(fā)展前的分析時間，提高了預(yù)報分析的準(zhǔn)確度，在災(zāi)難發(fā)生前提前預(yù)警，災(zāi)難發(fā)生時及時發(fā)動救援并啟動救災(zāi)預(yù)案，真正做到科學(xué)化、智能化、可視化的預(yù)測預(yù)報洪水災(zāi)害發(fā)生的全過程、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)字孿生平臺基于高分辨率地形數(shù)據(jù)，構(gòu)建高性能一維、二維水動力學(xué)洪水模擬計算模型，將試點河段劃分提取多個橫斷面、剖分多個網(wǎng)格單元，采用分布式并行加速算法，對試點區(qū)域洪水快速精細化模擬。結(jié)合模型成果數(shù)據(jù)、三維虛擬仿真、數(shù)據(jù)智能分析等先進技術(shù)手段，對洪水在每個時間段、每個流經(jīng)區(qū)域的淹沒范圍、淹沒水深、最大流速進行預(yù)判分析，實時、動態(tài)模擬洪水演進全過程，實現(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)對防洪排澇等問題提供有效支撐。
01洪水預(yù)報數(shù)據(jù)分析
平臺可以根據(jù)實時的氣象和水文數(shù)據(jù)，對河道斷面水位、水深、流量、流速等數(shù)據(jù)指標(biāo)進行趨勢分析，及時對洪水風(fēng)險進行預(yù)報預(yù)警。
02洪水風(fēng)險評估和監(jiān)測
自研雨洪數(shù)字孿生可通過平臺三維界面實時感知洪水風(fēng)險狀況，可對區(qū)域淹沒面積、經(jīng)濟損失等數(shù)據(jù)指標(biāo)進行動態(tài)評估，直觀動態(tài)展示受災(zāi)情況，更好部署和安排救災(zāi)工作。
03洪水分屏對比
平臺可對同一模型下不同重現(xiàn)期設(shè)計洪水進行對比，動態(tài)對比淹沒面積、水位流量等數(shù)據(jù)指標(biāo)，查看不同洪水淹沒趨勢變化，分析不同洪水之間的共性與差異，總結(jié)防洪經(jīng)驗。
技術(shù)創(chuàng)新
水文水動力模型
除具有傳統(tǒng)水利模型的特點外，具備動態(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)和運行，并支持基于MPI標(biāo)準(zhǔn)下的模型并行計算運算能力，極大提升了模型結(jié)果的運算速度和輸出效率。
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，點云數(shù)據(jù)的能力，并支持樣式配置和用戶交互操作，實現(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實時仿真模擬
實施服務(wù)
在自研雨洪數(shù)字孿生平臺中，數(shù)據(jù)需求主要包括實時的氣象和水文數(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)智能分析等先進技術(shù)手段；
數(shù)據(jù)產(chǎn)出方面，可以實現(xiàn)洪水預(yù)報、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)險的實時評估；
服務(wù)流程耗時會因具體情況而異，但通過業(yè)務(wù)化運行不斷提升預(yù)報精度，優(yōu)化已有調(diào)度運行方案和應(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)對提供先進、有效的支撐。
自研雨洪數(shù)字孿生平臺主要應(yīng)用于洪水預(yù)測、風(fēng)險評估、響應(yīng)和救援支持。該平臺可以提供更高效、更準(zhǔn)確、更實時的服務(wù)，以保護人民生命財產(chǎn)安全。
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