水生態(tài)時空大數(shù)據(jù)與智慧水務綜合服務平臺建設方案

水生態(tài)時空大數(shù)據(jù)與智慧水務綜合服務平臺CONTENT建設背景建設目標重點內容實施計劃已有基礎目錄建設背景水問題的綜合癥水資源短缺、水質污染、洪水、城市內澇、地下水位下降、水生物棲息地喪失

水問題2017.10.18九、堅持人與自然和諧共生。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境保護制度，形成綠色發(fā)展方式和生活方式，堅定走生產發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展倒流，建設美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻。十九大智慧水務王家耀院士時空大數(shù)據(jù)可能實現(xiàn)“數(shù)據(jù)—信息—知識—決策支持”到“數(shù)據(jù)—知識—決策支持”的轉變。時空大數(shù)據(jù)在水務領域的應用，是業(yè)務邏輯與業(yè)務技術的結合，既是對水務全產業(yè)鏈條的宏觀綜合的信息測繪、畫像描摹、實景構造，又是基于這些真實的業(yè)務數(shù)據(jù)的實時感知、資源調度、分析預警、輔助決策。中國生態(tài)城市研究院以創(chuàng)新為動力，以需求為導向，以整合為手段，以應用為目標，以安全為保障，加快數(shù)據(jù)整合共享和有序開放，推進水利業(yè)務與信息技術深度融合，深化大數(shù)據(jù)在水利工作中的創(chuàng)新應用，促進水治理體系和治理能力現(xiàn)代化。水利部國際現(xiàn)狀IBM的智慧水資源管理利用水資源運營數(shù)據(jù)，預測潛在的水資源問題及長期水資源需求，協(xié)調保障水資源健康運營，促進水資源的合理及可持續(xù)利用。通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)預先維護和優(yōu)化流程，能夠前瞻性地管理水務基礎架構，實現(xiàn)預先解決。智慧水資源管理系統(tǒng)，具有多組織數(shù)據(jù)共享，以可視化方式統(tǒng)一展示管網(wǎng)、事件和預警信息，可視化的管網(wǎng)和設備以及信息發(fā)布等功能，從而實現(xiàn)了實時采集、及時發(fā)現(xiàn)問題、梳理管網(wǎng)順序、優(yōu)化調度以及跨部門的共享和促進協(xié)同。哥倫比亞索諾瑪?shù)貐^(qū)國內現(xiàn)狀江蘇省——2010年年初，通過“感知太湖、智慧水利”項目建設了“藍藻湖泛智能監(jiān)測及打撈車船實時調度物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”。上?！虾！爸腔鬯W(wǎng)”發(fā)展以及水務信息化建設圍繞上?！八膫€中心”建設和“安全、資源、環(huán)境”三位一體治水思路。深圳——深圳水務統(tǒng)籌規(guī)劃信息化建設，分別從信息采集、網(wǎng)絡建設、數(shù)據(jù)中心建設以及數(shù)據(jù)共享交換平臺建設出發(fā)，積極推動智慧水務的發(fā)展。政策背景2016年12月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于全面推行河長制的意見》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門結合實際認真貫徹落實。"河長制"，是改變中國“水危機”狀況，治理中國河流污染，催生河清水綠的可行制度。建設目標建設需求——王家耀院士總體框架針對“水十條”對我國水環(huán)境監(jiān)測與水生態(tài)評估管理提出的新要求，系統(tǒng)整合集成智能無人航行器、航空航天遙感、自動化在線水質測量儀器等技術，構建以流域水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)、水質在線監(jiān)測、水污染防治評估、風險管理等為核心的流域水質目標管理與水生態(tài)評價技術體系，構建流域水環(huán)境遙感監(jiān)測監(jiān)控業(yè)務平臺，實現(xiàn)國家流域水環(huán)境質量管理信息化，提升國家水生態(tài)管理的系統(tǒng)化、自動化、精細化和信息化水平，健全水務科學發(fā)展的體制機制和制度體系提供“智慧保障”。建設目標重點內容科技創(chuàng)新013大對象水環(huán)境；水資源；水災害033大科技BIM；大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)；云計算023大手段數(shù)字化空間信息技術（3S）；導航定位系統(tǒng)；邊坡的穩(wěn)定性面向統(tǒng)籌綜合開展流域水體精準在線半自動化監(jiān)測的需求，通過將衛(wèi)星搭載的Hyperion、無人機載的AVIRIS高光譜成像光譜儀、高分系列衛(wèi)星、Worldview等高分辨率衛(wèi)星和無人機影像獲取的水面光譜信息與無人船載的在線光學水質分析儀，獲取到的水體pH值、溶解氧、氨氮量等參數(shù)進行融合，得到水體重要水質要素指標反演結果。針對不同水質要素，對不同傳感器獲取的異構信息分類研究，研究建立定量化的反演模型。分析研究多源異構數(shù)據(jù)融合方法，充分發(fā)揮衛(wèi)星遙感和智能航行器的不同優(yōu)勢，在空天水全方位一體化協(xié)同監(jiān)測大數(shù)據(jù)的基礎上，依靠機器學習實現(xiàn)不同尺度的水質定量化水質要素自動監(jiān)測。重點內容一、基于水面上下多傳感器協(xié)同遙感數(shù)據(jù)的水質要素反演技術針對目前水質測量工序流程繁瑣、不夠自動化的問題，利用無人船和無人機等智能航行器開展一體化的遙感水質綜合監(jiān)測。研究設計觀測計劃的時間空間優(yōu)化策略，通過GNSS與地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)航行器自主控制?；诩す饫走_和計算機視覺技術，設計開發(fā)無人船/機避障方案。通過建立分布式的多節(jié)點多源數(shù)據(jù)并發(fā)的傳輸任務的業(yè)務架構體系，確保無人船的數(shù)據(jù)實時回傳至綜合監(jiān)測系統(tǒng)主平臺。在檢測到異?；蛲话l(fā)污染事件后，通過應急響應調度機制，可快速獲得應急監(jiān)測方案，對重點區(qū)域進行高密度高頻次的監(jiān)測。重點內容二、智能無人船（機）水質遙感綜合監(jiān)測系統(tǒng)設計與原型開發(fā)建立流域水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的收集、傳輸、整合、交換和集成通用標準。在線實時獲取監(jiān)測點光譜信息與水質參數(shù)數(shù)據(jù)，離線獲取的長期遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用無人船水質遙感綜合監(jiān)測系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)以及其他相關地理基礎數(shù)據(jù)，建立涉水多領域的大數(shù)據(jù)挖掘、匯集與融合技術，設計流域水環(huán)境的核心模型框架，完成模型之間的耦合以及與水生態(tài)大數(shù)據(jù)倉庫的集成，研究包括污染物通量分析、水環(huán)境承載力、生態(tài)補償、水質目標管理與風險預警等水生態(tài)綜合評價體系。以試點示范建設，基于水生態(tài)綜合評價體系研究，設計開發(fā)集水生態(tài)環(huán)境信息采集、處理、融合、分析、模擬、評價以及數(shù)字化成果輸出等功能于一體的流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價系統(tǒng)，實現(xiàn)流域水生態(tài)健康信息的數(shù)字化管理。重點內容三、基于在線-離線綜合監(jiān)測大數(shù)據(jù)的流域（河湖）水生態(tài)綜合評價體系重點內容四、水生態(tài)時空大數(shù)據(jù)平臺水生態(tài)時空大數(shù)據(jù)應包括歷史的、現(xiàn)狀的水生態(tài)基礎地理信息數(shù)據(jù)和公共專題數(shù)據(jù)，智能感知數(shù)據(jù)以及空間規(guī)劃數(shù)據(jù)，和這四類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)引擎及管理分析系統(tǒng)等六部分。依托天空地一體化綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用全空間信息模型形成全空間，并時空化公共專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)和空間規(guī)劃數(shù)據(jù)，通過管理分析系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)一體化管理。五、水利水電工程全生命周期管理系統(tǒng)

水利水電工程全生命周期管理系統(tǒng)是以國家防汛抗旱總指揮部發(fā)布的《山洪災害防治縣級監(jiān)測預警系統(tǒng)建設技術要求》為依據(jù)，以GIS技術、空間數(shù)據(jù)庫技術、計算機網(wǎng)絡技術、通信傳輸技術、BIM技術等為依托，在GIS開發(fā)平臺的基礎上，建立集監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測預警平臺、預警系統(tǒng)為一體的綜合性系統(tǒng)，實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡資源精細化、可視化、智能化和全生命周期的管理，為山洪災害數(shù)據(jù)匯集、監(jiān)測預警、輔助分析決策等提供服務。重點內容0104050203建立3D-BIM-GIS基礎平臺實現(xiàn)構想、需求、設計仿真在3D-BIM-GIS平臺上實現(xiàn)施工組織仿真優(yōu)化在3D-BIM-GIS平臺上實現(xiàn)運行維護管理可視化專門為全生命周期管理設計的物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)重點內容重點內容六、水務通智慧水務綜合服務平臺水務通智慧水務綜合服務平臺是利用新一代信息技術，通過基于天空地一體化綜合監(jiān)測手段、通信網(wǎng)絡和移動系統(tǒng)與水務信息系統(tǒng)的結合，構建成智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預警、智能調度、智能處置、智能控制和智能服務全方位的水務管理系統(tǒng)。實施計劃智慧三峽

長江經(jīng)濟帶空間信息保障工程

智慧長江“一帶一路”空間信息走廊建立3百個市縣級智慧水務管理服務中心：第一步，基于三峽庫區(qū)已有兩個示范縣，將服務站推廣到庫區(qū)全部20個縣（區(qū)）。運營2千個智慧（數(shù)字）流域管理服務站：將數(shù)字大沽河成果推廣應用到國內外流域。服務1萬個水電工程的智慧化管理系統(tǒng)：優(yōu)先考慮三峽集團國內外水電工程的全生命周期綜合服務。支撐1百萬個用戶的水生態(tài)時空大數(shù)據(jù)服務平臺：優(yōu)先考慮面向全國各級河長的智慧河道管理系統(tǒng)（終端）和服務平臺。依據(jù)《中共中央辦公廳國務院辦公廳印發(fā)〈關于全面推行河長制的意見〉的通知》（廳字〔2016〕42號）和水利部、環(huán)境保護部制定的《貫徹落實〈關于全面推行河長制的意見〉實施方案》，打造以“水生態(tài)（資源-環(huán)境-災害）時空大數(shù)據(jù)服務平臺”為核心，以（三峽集團）長江經(jīng)濟帶空間信息服務中心、（中關村）智慧水利協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟、（貴州?。┏嗨恿饔蛏鷳B(tài)健康科技促進中心、國家（省部）級智慧水利工程中心、都江堰國際（中以）智慧灌溉合作研究中心、青島智慧水務創(chuàng)新研究中心為重點的智慧水務協(xié)同創(chuàng)新基地，組織國內外優(yōu)勢力量協(xié)同實施“3211”重大工程：水務通智慧水務綜合服務平臺：3211工程實施計劃采用多源多尺度數(shù)據(jù)集成管理、海量空間（大）數(shù)據(jù)快速訪問、版本增量結合的歷史管理、多源數(shù)據(jù)動態(tài)疊加分析、多專題數(shù)據(jù)維護及動態(tài)插件等數(shù)據(jù)管理分析新技術；依托GIS及BIM開發(fā)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與分析評價、監(jiān)測預警數(shù)據(jù)與圖形關聯(lián)、以及預警數(shù)據(jù)共享；借助GIS可視化功能，支持二三維一體化發(fā)布，從不同側重點反應水生態(tài)信息；預警發(fā)布和響應服務相結合，一站式操作為水生態(tài)決策支持提供支撐。系統(tǒng)將項目管理全過程用VR手段清晰地呈現(xiàn)在您面前，讓管理者對自己的工作一覽無余、操控得心應手。再通過PLM專業(yè)手段優(yōu)化每個“過程管理”。實現(xiàn)快速上手、全面掌控、管理優(yōu)化、節(jié)能降耗……最終，大幅度延長項目使用壽命，提高投資效率。優(yōu)勢特點效益分析促進水利信息資源共享，消除信息孤島普及水資源保護意識，提高社會群眾對水資源保護的參與程度提升水利管理者信息化管理水平，提高辦公效率提高水利信息預判精度，保障區(qū)域人民生活水平和質量降低人工采集成本，提升應急反應速度提高業(yè)務辦理效率，減少業(yè)務處理成本提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性和及時性，實現(xiàn)區(qū)域整體經(jīng)濟利益最大化信息資源共享，降低數(shù)據(jù)重復購置和數(shù)據(jù)庫重負建設的費用社會效益經(jīng)濟效益已有基礎北大數(shù)研京元智慧水利工程中心北京大學教育部北大科技開發(fā)部北京數(shù)研科技發(fā)展有限公司地球觀測與導航教育部工程研究中心北京大學數(shù)字中國研究院西南分院/BUCA導航與智能位置服務工程實驗室京元數(shù)研IDC數(shù)字流域研究中心共建單位等產學研機構中關村聯(lián)盟水電工程全生命周期智慧化管理系統(tǒng)北大數(shù)研京元智慧水利工程中心市縣級智慧水務管理服務中心北京京元數(shù)研·北大數(shù)研數(shù)字流域研究中心北斗遨翔·京元學院智能水環(huán)境監(jiān)測航行器系統(tǒng)水生態(tài)大數(shù)據(jù)與智慧水務產業(yè)園深圳圖靈、中芬設計園中國長江三峽集團、各水電規(guī)劃設計院流域管理機構青島理工大學、青島市水利規(guī)劃設計研究院青島智慧水務創(chuàng)新中心智慧（數(shù)字）流域管理服務站北大數(shù)研京元智慧教育工程中心北大數(shù)研京元智慧城鎮(zhèn)·智慧農業(yè)·智慧應急工程中心水生態(tài)時空信息平臺加拿大圭爾夫大學農業(yè)水環(huán)境模擬與智慧灌溉示范都江堰管理局中國長江三峽集團公司《空間信息技術綜合應用總體規(guī)劃》2010年，北京大學數(shù)字中國研究院為中國長江三峽集團公司編制《空間信息技術綜合應用總體規(guī)劃》，于2010年10月發(fā)布實施。建立一套在集團公司工程管理信息系統(tǒng)構架下的工程項目全生命周期三維可視化管理平臺，與現(xiàn)有的工程管理系統(tǒng)結合，實現(xiàn)從規(guī)劃、設計、招標、采購、施工管理、進度管理、質量控制、合同管理、物流管理、安全監(jiān)測、運行管理、設備維護、檔案管理、建設過程回溯等過程的全三維數(shù)字化管理，為實現(xiàn)數(shù)字水電站打下堅實的基礎，占領水電工程管理的制高點，提高企業(yè)的核心競爭力。國務院《三峽后續(xù)建設規(guī)劃》出臺后，北京大學數(shù)字中國研究院由童慶禧、徐冠華、陳運泰、王浩四位院士牽頭，2011年11月11日向國務院領導提出《關于統(tǒng)籌建立三峽庫區(qū)天地一體化綜合監(jiān)測體系與信息共享服務平臺的建議》?！度龒{工程綜合管理能力建設（2014~2017）實施規(guī)劃報告》智慧三峽本期實施規(guī)劃總投資301705萬元。其中，申請補助投資263373萬元，包括綜合監(jiān)測體系107423萬元、信息共享和綜合服務平臺50753萬元、綜合應用與會商決策支持體系26257萬元、應急能力66724萬元、檔案建設11186萬元、標準體系建設1030萬元。運行支持中心業(yè)務服務中心監(jiān)測與應急服務站群測群防終端1個部署在北京1個部署在武漢秭歸、涪陵2個區(qū)縣示范，三峽庫區(qū)20個區(qū)縣推廣，更多用戶原始影像通用及專題影像地面定點監(jiān)測系統(tǒng)定量因子提取及綜合分析地面采集數(shù)據(jù)移動采集數(shù)據(jù)縣級應用預裝與即時分發(fā)數(shù)據(jù)全庫區(qū)級應用三峽辦接口區(qū)縣專題信息匯總庫區(qū)及流域專題信息匯總國家發(fā)改委衛(wèi)星及應用產業(yè)發(fā)展專項“基于國產衛(wèi)星應用技術的三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與應急服務示范”（2013~2015）都江堰智慧灌區(qū)“十三五”發(fā)展規(guī)劃《數(shù)字黃河工程進展》水利部黃河水利委員會薛松貴第二屆數(shù)字中國發(fā)展高層論壇暨信息主管峰會“數(shù)字流域”分論壇，2005年11月，深圳廣東省第一次全國水利普查數(shù)據(jù)共享與應用服務系統(tǒng)（2012~2013）廣東省水利水電科學研究院廣東南方數(shù)碼科技有限公司北京大學數(shù)字中國研究院北京方位科技有限公司廣東省北江流域防洪決策3S技術支持系統(tǒng)GB-3S（中意科技合作，2001~2005）中國科學院遙感應用研究所廣東省防汛防旱防風總指揮部辦公室北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所北京方位科技有限公司標準體系模式說明開發(fā)規(guī)范接口規(guī)范應用服務標準系列數(shù)據(jù)標準技術標準性能指標通信與計算機網(wǎng)絡層存貯數(shù)據(jù)庫服務器應用服務器集群Web服務器互聯(lián)網(wǎng)工情數(shù)據(jù)水資源數(shù)據(jù)水利專題數(shù)據(jù)河網(wǎng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)服務層RDBMS服務接口層應用層防汛減災。。。安全體系用戶安全網(wǎng)絡安全。。。服務安全數(shù)據(jù)安全云環(huán)境部門網(wǎng)水利工程管理水資源管理與調度信息采集層雨水情監(jiān)測站網(wǎng)地下水監(jiān)測站網(wǎng)水土保持監(jiān)測站網(wǎng)水環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)水利工程視頻監(jiān)測站網(wǎng)社會經(jīng)濟取用水監(jiān)測站網(wǎng)無線網(wǎng)絡元數(shù)據(jù)管理雨水情數(shù)據(jù)基礎地理數(shù)據(jù)數(shù)字高程模型水土保持水質數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集成平臺消息服務數(shù)據(jù)分拆組合數(shù)據(jù)解壓縮數(shù)據(jù)適配器服務管理權限管理日志消息管理數(shù)據(jù)交換中心互聯(lián)性能查看遙感數(shù)據(jù)……數(shù)字大沽河建設方案（2014~2017）赤水河流域天空地協(xié)同監(jiān)測與時空大數(shù)據(jù)服務河流健康評價與保護綠色產業(yè)（智慧農業(yè)

健康

旅游）協(xié)同創(chuàng)新美麗智慧村鎮(zhèn)建設與科技扶貧流域生態(tài)文明科普教育一期（2016~2020）主要任務項目建議：赤水河流域河流生態(tài)健康監(jiān)測評價與智慧生態(tài)服務平臺（1）赤水河流域天空地協(xié)同監(jiān)測與時空大數(shù)據(jù)服務；（2）基于空間大數(shù)據(jù)和公眾參與的赤水河流域智慧生態(tài)綜合服務平臺的構建；