四信城市雨洪數(shù)字孿生平臺的構(gòu)建與應用

 數(shù)字孿生可視化平臺四信城市雨洪數(shù)字孿生平臺的構(gòu)建與應用

發(fā)布時間：2023-08-11

　　隨著城市化進程的加速，人類對城市的過度開發(fā)導致極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，洪澇災害也越來越頻繁。傳統(tǒng)的防洪模式已經(jīng)無法滿足當今的需求，難以抵擋自然災害造成的生命財產(chǎn)巨大損失。

　　利用數(shù)字孿生技術，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，在災難發(fā)生之前做到準備。將GIS與數(shù)字孿生技術相互融合，運用模型算法分析，大大縮短了災情發(fā)展前的分析時間，提高了預報分析的準確度，在災難發(fā)生前提前預警，災難發(fā)生時及時發(fā)動救援并啟動救災預案，真正做到科學化、智能化、可視化的預測預報洪水災害發(fā)生的全過程、影響程度及范圍，為政府部門日常業(yè)務化應用和災害應急應用的實現(xiàn)提供核心業(yè)務支撐。

　　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)字孿生技術與洪澇模擬技術的深度融合，為有效解決城市水災害，應對防洪排澇等問題提供有效支撐。

　　01洪水預報數(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)指標進行趨勢分析，及時對洪水風險進行預報預警。

　　02洪水風險評估和監(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險狀況，可對區(qū)域淹沒面積、經(jīng)濟損失等數(shù)據(jù)指標進行動態(tài)評估，直觀動態(tài)展示受災情況，更好部署和安排救災工作。

　　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，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)設置并耦合各種涉水建筑物的能力，為復雜環(huán)境下的水動力學模型演算提供了必要的技術支撐。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標準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。