城市数字孪生城区防洪指挥平台实施设计方案.docx

城市数字孚生城区防洪指挥平台与智能排水系统实施设计方案二。二三年1.1 需求分析1.1.1 用户分析城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统涉及的用户包括水行政主管部门和其他涉水部门。1.1.1. x水行政主管部门为区水务局、水务管理部门等水行政主管单位提供一键即可获取防汛、治涝预报预警指挥调度一体化信息服务，基于一张图上可视化展示城市防汛、治涝监测预警、水工程分布、运行状态、调度方案等信息。1.1.2 政策需求1.1.2.1 中央文件精神习近平总书记在2017年12月8日中共中央政治局第二次集体学习时的重要讲话精神实施国家大数据战略加快建设数字中国。加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间，推进数据资源整合和开放共享，保障数据安全。善于获取数据、分析数据、运用数据，是领导干部做好工作的基本功。1.1.2.2 水利部文件精神2021年8月，水利部召开智慧水利建设专项规划专家审查会，对智慧水利建设顶层设计、“十四五”智慧水利建设实施方案进行审查。其中针对防洪方面，要求升级完善流域防洪“四预”功能。预报方面，实现气象水文、水文水力学耦合预报以及预报调度一体化。预警方面，扩展防洪风险影响和薄弱环节判别、主要江河风险防控目标识别等功能，提高洪水预警时效性、精细化和覆盖面。预演方面,扩展模拟计算和动态仿真等功能，支撑防洪调度方案集合生成。预案方面，集成各类防洪方案、调度规则和专家经验,扩展方案自动生成、多方案比选等功能，支撑形成防洪调度决策优化方案。1.1.2.3 实现工程建设目标的重要条件本项目从设计开始，全面分析、研究，科学规划，做好城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统的设计、实施，为实现工程目标铺路。以互联网技术为引领，通过观念更新、技术革新、管理创新和流程再造，形成水利工程调度信息化、自动化、现代化的新格局。1.1.3 功能需求1.1.3.1 数据汇集调度与管理需要及时全面的信息支撑，基础信息包括水情、工情监测信息、基础空间地理信息、流域水系信息、水利设施（包括泵、闸、渠道等）基础信息，相关信息通过对接数据中台获取，将数据汇集于水利工程调度专题库中，为水利工程调度提供便利。1.1.3.2 数据交换与共享管理信息来自日常管理工作，包括调度、运行、应急、维护保养等。随着监测信息和管理信息的逐年增加，对信息进行高效存储与管理非常关键，系统生成的调度相关数据信息需要与数据中台进行交换与共享，为其他相关业务提供数据支撑和信息服务。1.1.3.3 全局态势信息化通过构建调度态势大屏、综合监视，通过降雨、台风预报，在第一时间获取相关的气象灾害信息，辅助做好相关的预防预控工作，让指挥决策更加直观，便捷。1.1.3.4 水利工程调度模型通过水利工程调度模型，实现调度的信息化管理，提高工作效率,以防汛、治涝预警预报指挥调度业务为核心，逐步实现各区间的水利工程调度的统筹指挥管理。1.1.3.5 数字挛生模型构建通过构建数字挛生模型，实现调度态势大屏三维可视化展现，包括:1）三维场景显示：在已有数据基础上，搭建李生数据底板，并提供交互海量空间数据可视化，包括矢量数据、卫星影像、航片、DEM、三维模型等。2）地图交互：提供常用的地图漫游、放大缩小及视角变化等工具。用户还可以根据自定义路径自动浏览特定场景路线。支持图文关联展示、分级缩放、平移、旋转、飞行、定位。场景交互漫游支持“飞行”、“自由交互”和“行走”三种模式对当前的三维场景进行交互漫游。3）业务专题：通过对接气象预报、水文预报模型及可视化仿真等技术，对城市防汛应急等过程进行几何仿真，支撑多种业务专题，包括态势感知专题、水利工程专题、防汛调度专题。态势感知专题包括水位监测、雨情监测、测站管理、数据查询、数据统计、数据展示、数据渲染等。水利工程专题包括供水要素图层管理、排水要素图层、防汛指标统计。防汛调度专题包括四预调度过程管理、调度态势大屏。1.1.3.6 调度会商联动指挥调度系统需与已建设的会商系统进行联动，通过链接的方式实现调度系统一键链接进入会商系统，方便调度指挥、应急事件处理时的及时会商研讨。1.1.3.7 智慧排水应用新建智慧排水应用平台，系统依托于计算机网络层，一张地理信息图、融合监控、图像监视、通讯系统为一体，实现信息从采集、分析、业务管理、预警、辅助决策为导向的综合服务平台，最终形成了一张网、一张图、一个数据中心、一个平台、一个门户的格局，开发排水信息化业务应用功能，为协同、高效地服务排水防涝及污水监控工作奠定基础。智慧排水应用平台包括排水规划、设施管理、养护管理、工程项目管理、实时监测预警、排水户管理、辅助决策与运行调度、雨污混接、公共服务等。1.1.3.8 移动应用移动应用是对水利局现有的APP进行升级改造，开发城区防洪掌上通模块，作为在面对灾害时本级指挥部与上级指挥部的信息联动平台，响应启动后按照预案进行协同，实时将信息向防汛业务人员发布，高效完成防洪指挥、排水任务，提高水务公共服务质量。移动应用平台包括防洪指挥移动应用、排水移动应用两个子应用,包括登录、预警信息、综合信息、事件管理、指令接收与反馈、监测查询、移动巡查、移动调度、使用帮助等模块。1.1.3.9 公众服务加强公众服务质量，扩展公众服务渠道。通过微信公众号的形式对水务公开、工作动态、便民服务等内容进行发布。公众服务包括信息推送、实时监测、公共服务系统建设、政务信息公开、应急服务信息公开、信息发布、资源管理和发布、公众微信号等。1.1.4 数据需求1.1.4.1 数据类型和来源（1）调度相关数据进行城市数字李生城区防洪指挥平台与智能排水系统的建设，实现对徐州市城市河重点河道、水库、水安全等方面的综合管理和决策调度，实现调度信息化所需相关信息类型包括水利工程空间基础数据、水库水情信息、河道水情信息、实时监测信息、水利工程建设管理信息、其他气象信息等，均通过数据中台对接获取。（2）数字挛生模型相关数据根据城市数字李生三维模型构建的数据需求，补充采集相关的水利地理信息数据。相关数据在城市水务局已有数据的基础上通过外业补充修测和调查等方法获取，数据需求如下：基础地理信息数据：1:1000、1:5000与1:10000等基础地理信息数据（DLG、DEM、DOM）；水利专题地理信息数据：包括河道、堤坝、水闸、泵站、防汛物资储备点、城市税务局空间信息与基本属性信息；水工建筑物CAD设计数据：城市水利工程建筑物建设与整改的CAD设计图件；无人机倾斜摄影测量数据：本项目利用已有无人机倾斜摄影测量采集的数据；水利工程三维精细建模影像数据：本项目利用全景摄影相机、视频摄像机采集的影像与视频数据。（3）排水相关数据需求智慧排水管理需要有以下数据作为支撑：1）基础地理数据电子地图（可使用外网地图、水利一张图等）、数字高程模型数据（DEM）、遥感影像数据，用于系统运行的工作底图数据。2）城市排水设施数据城市排水管网分布图（包括排水管线的平面位置、高程、埋深、走向、规格、材质、管线性质、权属单位、管线附属构筑物等）、检查盖位置、水闸、泵站、污水厂、河道湖泊分布，以及排涝设施的开启标准和排涝能力数据。3）排水监测数据低洼地、重要管网节点、污水处理厂、泵站等实时监测数据通过RTU传输到本地服务器后进行本地化存储、标准化管理。4）排水业务数据排水规划、设施养护、工程建设、巡查、公众服务等数据信息。5）气象水文数据地面、气温、气压、相对湿度、水汽压、风、降水量等数据。6）视频监控数据将目前已建成的各类视频监控通过视频管理平台接口调用、访问硬盘录像机等方式实现一个平台查看、管理。7）其它数据工作人员通过手机APP采集上报的事件全过程处理文字、视频、图片等信息、。8）外部共享数据包括从其他行业部门共享的经济社会、土地利用、生态环境、气象、遥感等相关数据，支撑城市的防洪指挥调度和业务应用分析。1.1.4.2 数据交换共享本项目信息共享交换需求主要基于数据中台实现，系统中运行产生的水利工程调度相关信息数据，与数据中台进行交换共享，为其他需要调度相关信息的系统或部门提供便利。数据交换遵循以下原则：一致性：在数据分布存储和发布处理时，一致性原则是最重要的，数据分布不应该造成数据的不一致，数据一致性是通过自上而下的设计来实现和控制的。与环保等外部职能部门数据交换时，如果出现库表结构差异性的情况，需要考虑字段的对应，通过数据转换接口来完成数据交换，实现对数据使用者的透明。可靠性：在数据分布系统中，要保证系统的某一部件失效时，其余部分仍能支持系统运行，要通过在不同地点存放冗余数据来保证可靠性。高效性：通过合理的数据分类，使数据存放在其常用的地点，并建立数据同步复制和更新规则，以提高系统的响应时间。可扩展性和灵活性：数据分布是集中和分散的统一。一方面，数据库建设提供了数据集中管理的方法，它通过集中管理实现数据共享,通过抽象实现数据的独立，给用户提供一个总的、聚合的、唯一的数据集合与统一的数据管理方法；另一方面，计算机网络是一个分散的系统，给数据的分布提供了条件和技术，并通过通信线路互连的计算机进行数据分布，以适用用户地域分散的需要。1.1.5 应用支撑需求为进一步提升业务应用智能化水平，结合本次项目建设需求，进行业务应用模型的开发，为城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统提供相应的模型服务，并补充数字挛生平台，构建三维虚拟场景，为水利工程调度智能化、信息化提供支持。1.2 项目建设必要性1.2.1 城市对防汛、治涝调度业务的需求目前，由于城市尚未建成防汛、治涝预警预报指挥调度信息应用平台，缺少统一指挥调度的系统功能，因此有必要建设城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统，以“防汛、治涝”事件先行，为后期其他相关业务平台建设做充分准备。1、对接数据中台、应用中台、智能中台，以防汛、治涝先行开创调度指挥建设，开展防汛、治涝综合监测预警，提高领导决策支持的科学性和准确性的需要。2、建立城市数字李生城区防洪指挥平台与智能排水系统，涵盖洪涝台灾害事件的监测、预警、会商研判、指挥调度、总结评估等全流程管理；实现相关数据智能分析应用的需要。3、结合城市防汛、治涝调度管理业务需求，构建态势大屏、一张图，使范围内的突发事件能够“看得见、听得清、信息准、反应快”，确保指令下得去，情报上得来，加强“第一时间、第一现场”的信息获取、处置决策与指挥调度能力。1.2.2保证城市防汛、治涝工作的重要措施利用先进的信息化技术，建设城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统，为城市水务局相关工作人员展示当前的防汛、治涝形势，有效提高防汛、治涝人员应急响应效率，为防汛、治涝减灾工作的重要部署提供必要的决策支持。因此，有必要建设城市数字挛生城区防洪指挥平台与智能排水系统，利用现代信息技术、管理技术对区域防汛、治涝业务进行系统、科学、有效的管理，减少洪涝灾害损失，促进区域业务可持续发展。1.2.3 城市防汛、治涝智慧化走向目前大多数传统防汛工作中都是根据人工操作，根据专业防汛人员的经验和领域知识进行分析预估。随着水文气象数据容量和复杂性的爆炸式剧增，原始的人工方法面临：专业人员数量缺乏、数据获取困难、数据延时过长、受片面信息影响严重、决策效率低下等挑战。防汛信息化工作转向智能化的需求越来越强烈，通过成熟的数据分析手段与机器学习等人工智能相关技术对台风、洪水进行动态评估，提供专业防汛人员进行决策支持。1.2.4 符合数字季生先行先试建设要求数字李生流域建设是一项创新的技术密集型复杂系统工作，需要进行先行先试，并在此基础上完善标准规范，加强技术管理、科研攻关和人才队伍建设，不断强化技术支撑保障，实现点上突破并以点带线带面。“十四五”智慧水利建设规划明确“十四五”期间智慧水利体系LO版，将构建覆盖全国的Ll级数据底板，并实现年度更新基本构建覆盖重点河流和重点区域的L2级数据底板。城市数字李生城区防洪指挥平台与智能排水系统数字李生的建设，符合数字挛生先行先试建设要求，并能够为智慧水利建设进一步提供多元有力的“算据”支撑。本次在数字挛生底板的基础上，集成耦合多维多时空尺度高保真数学模型，为数学模型结果仿真表达提供接入和渲染能力,生成高精度数字李生场景；并在此基础上，为四预仿真、辅助决策、运行调度等功能建设提供基础，为防洪指挥与智能排水的辅助决策与调度提供支撑。1.3几何仿真推演能力建设内容通过与模型库（智能中台）对接，获取XX市降雨预报模拟结果、洪水预报模拟结果和内涝模型模拟结果数据，基于模型模拟结果进行降雨、洪水和城市内涝过程的仿真推演，为四预能力和仿真预演提供数据支撑。1.3.1 降雨过程仿真支持水业务应用场景中动态雨的仿真模拟，结合模拟降雨的结果数据，通过开关、强度、速度、雨滴大小等设置，进行真实降雨场景仿真呈现。降雨过程仿真1.3.2 产汇流过程仿真产汇流过程仿真通过降雨开始，雨水降落至地表、形成地表径流、汇流等过程，最终通过排水设施排入受纳水体的过程，并进行仿真呈现。产汇流过程仿真13.3洪水演进过程仿真结合水动力学仿真模型模拟结果，抽提关键的三维建模参数和指标，进行洪水演进效果仿真推演。当地表径流雨水通过排放口排入河道以后会对河道的水位、流速、流量以及水质造成较大的影响，通过洪水演进功能可以真实的反应不同降雨场景下河道的洪水演进状态。并且通过模型模拟结果分析判断水头演进，洪峰演进等过程，为洪水的演进过程仿真表达做支撑。洪水演进过程仿真1.3.4 洪水淹没过程仿真当上游水利枢纽泄洪或者河道出现漫堤状态时，会产生地表的洪水淹没，基于地表二维水动力学模拟结果进行河道洪水演进过程的仿真表达，直观展示洪涝灾害和洪水淹没范围、淹没水深、淹没持续时间等关键信息。洪水淹没过程仿真1.3.5 水利工程调度过程仿真水利工程调度过程仿真主要通过对接防洪预报模型，进行水利工程调度预案等过程的仿真，包括洪水调度信息，开闸放水特效、洪水调度过程，如当前洪峰位置、洪峰到达下一重点断面时间、重点断面水位以及重点断面预计到达警戒水位时间等变化过程的仿真。1.3.6 表积水过程仿真城市内涝过程仿真的展现效果为当地表径流雨水汇流至雨水篦子，通过雨水篦子汇入排水系统，再通过排水管道输送至排放口排至河道。当下游排水管道能力不足或者排水不畅时，管道雨水会通过雨水篦子冒溢，冒溢雨水与地表径流雨水共同导致城市内涝，基于内涝模型模拟结果进行城市内涝过程的仿真推演，包括宏观积水过程推演和微观局部场景积水过程推演。1.4业务应用可视化支撑能力建设1.4.1 调度态势大屏基于LI、L2、L3三级数据底板，以地理空间数据为基础，对河湖水系、闸坝泵站、排涝管网等基础信息，雨水工情监测信息及智慧应用提供的信息进行叠加展示，为用户提供可视化的统计视图，方便用户从全局直观了解河道、水库、雨情监测、水情监测的基本统计情况。支持全要素界面展示，对水利基础信息、全景全貌、运行视频、实时监测数据、预警信息等信息通过图标落点、弹窗、图表等形式进行表达和呈现，实现水利基础信息在三维场景中的管理和交互。如天气模块，依据输入的时间和降雨信息，实现晨昏场景变化及小雨、中雨、大雨及降雪场景动态模拟展示。结合业务需求，建立调度态势大屏信息服务。通过对接现有物联感知系统，接入水雨情、管网、排放口、泵站、污水厂、井盖、积水点、排水户、面源污染、河湖堤防、闸站等要素的监测设备，基于数字挛生平台，实时动态获取包括水雨情、内涝、闸泵站水位、排水管道水位流量、闸泵站工情、重要河堤和内涝点的视频图像、水质、风速等监测数据。构建预报、预警、预演、预案的调度态势大屏，利用三维可视化技术搭建，实现数据板上看，业务随时处理。1.4.1.1 全域三维场景展示在数字挛生平台（L2精度）上展示XX市城区的基础信息，包括水库、河流（包括水流效果）、排涝站、泵站、水闸、强排站、防汛物质、抢险队伍，实现基础信息的空间化展示。其中排涝站、泵站、水闸、强排站采用L3精度进行展示。将数字挛生应用场景相关的重要信息进行可视化，将实时动态数据展示，实现快速浏览查询，掌握流域内最新水量、雨情、水情、工情、工况、气象等信息，为防洪等应用提供信息汇聚、直观快速、多源融合的全景展示。多维度全景概览。从三维宏观视角切入XX市城区全貌,进行整体的宏观浏览、信息查询。设计具有选择、画面展示、情景漫游功能的全景展示引擎，搭建实时动态且具有沉浸感的虚拟现实环境，将传统二维表达的信息上升到三维立体空间，可以多角度、不同距离的观看空中、水面、水下场景，并实现三维可视化与漫游、二维导航图与三维场景的实时联动。监测数据与挛生全景联动。基于数字挛生场景，对XX市城区中的水闸、排涝站、关键控制测站等管理要素的分布、范围、类型、状态等信息进行综合监测，融合自然资源管理部门和水利管理各部门等多行业的数据资源，支持对多行业数据的查看、统计、分析，以及可对水文监测信息等自然资源和水利监测数据和基础数据的关键指标进行多维可视分析。业务数据与学生全景联动。数字挛生应用场景数据主要为通过专业模块、模型或业务板块形成的专业数据，尤其是实时动态数据是本次可视化的重点，如水情、雨情、预警、险情等信息。这些需要展示的信息由各业务模块提供，通过数据接口提供，在三维系统的地图和边栏上进行展示，展示内容和要求由各业务模块提出。1.4.1.2 预报信息展示预报是基础。针对XX市骨干河流，在数字挛生平台（L2精度）上，通过汇聚XX市水雨情实时监测数据和气象信息，包括精细化降雨网格，短临预报信息，台风预报信息，结合互联网采集气象部门免费共享发布的降水量预报图，不断加强实时雨水情信息的监测报送和分析研判能力，利用水文气象耦合、大数据、人工智能等技术，为XX市提供暴雨、大风、暴雪、积水等多维多尺度数据服务及三维全息图，使得每次预报的结果都落在最小单位，提高预报的精准度并延长预见期，并实现降水量预报图的查询和动画播放。预报功能通过将看不见的数据用看得见的形式进行表达，通过将离散的点数据用模拟仿真、空间分析、大数据等手段表达为连续的面数据，为防汛排涝应急预报提供支撑。1.4.1.3 预警信息展示预报是基础，预警是前哨。基于预报功能的水雨情预报数据并结合水文水动力学模拟结果，为XX市提供包括雨情预警、水情预警、降雨预警、城区内涝预警等能力。通过分析识别排水系统发生内涝的风险点，生成XX市城市内涝风险专题图，针对不同降雨情景下城市内涝风险评估结果，匹配预警信息的紧急和严重程度，进行预警信息等级设定和划分，划分为“红色预警、橙色预警、黄色预警和蓝色预警”四个等级。一旦降雨量达到城市内涝灾害防御预警值时，及时启动应急响应机制，确保应急响应机制各方面有机有效联动，并及时向可能受影响的相关部门和地区发布预警，提醒提前做好避险防范，确保预警信息传递到人、防御责任到人，提前做好转移避险。（1）雨情监测预警在数字挛生平台上，展示XX市水位雨量站实时监测信息。包括雨量站名称、柱状图展示24内每小时降雨量。当雨量超过警戒值时，发出雨情预警信息、，系统通过与短信网关对接，将相关信息通过短信的方式推送给责任人及相关人员。（2）水位监测预警在数字挛生平台上，展示XX市水位站实时监测信息。包括监测站名称、当前水位、警戒水位、保证水位信息。当监测水位达到限值时，发出水位预警信息，系统通过与短信网关对接，将相关信息通过短信的方式推送给责任人及相关人员。（3）降雨预警在数字李生平台上，展示XX市降雨监测站点的实时监测信息,以降雨等值面、热力图等方式展示全区降雨分布,快速识别和定位XX市暴雨中心点，为防汛排涝的应急原提供空间信息参考，支持降雨变化趋势的动态播放和查询降雨预警信息。（4）城区内涝预警根据气象和防汛发布内涝预警信号等级，启动相应的响应行动,通过统一的短信平台，及时快速地发送预警信息、汛期信息、灾害信息等，通知各防汛责任单位进入响应行动。通过对接内涝模拟模型,快速识别、筛查、定位内涝预警风险点，为城区内涝预警信息的发布和内涝应急抢险决策提供参考。1.4.1.4 预演模拟展示预演是参谋。预演功能在数字李生数据底板基础上集成耦合多维多时空尺度高保真数学模型，构建数字挛生防汛排涝模拟仿真平台，主要用来支撑极端降雨天气下城市内涝灾害等水事件的决策、调度和管理。通过对历史雨水情信息的分析研判，按照历史最大内涝场景进行内涝灾害过程推演，在数字流场中进行预演，包括雨水情预演、地表产汇流过程预演、河道洪水演进过程预演、防汛调度过程预演、内涝灾害淹没过程预演等，同时对标准内洪水的调度，超标准洪水的防御，洪水淹没路径与范围以及受灾区域内人员信息的统计、转移路径等过程进行预演。城区内涝预演：根据排水排涝预报模型的预报结果，通过数字挛生平台，基于L2级数据精度预演未来812小时出现积水点水位上涨及回落过程，同时根据模型结果展示出道路积水的深度、范围、风险等级、出现的时间。模拟排水系统在设计降雨条件下的运行情况,判断各种现期降雨条件下管网的超负荷情况，以及溢水节点的数量和范围，结合二维模型预测不同降雨条件下内涝积水的分布范围和严重程度，结合区域重要性和脆弱性进行城市内涝风险等级划分。1.4.1.5 预案信息展示预案是决策，通过对接防汛排涝业务系统，基于模型模拟结果,仿真表达极端强降雨、超标准洪水等最不利情况下内涝灾害的演进状态及防御状态，包括防汛工作小组、防汛物资、抢险队伍、危险区划定、人员转移、重要堤防防守、城市防洪排涝调度和重要基础设施防护等方面，为洪涝灾害的联合调度和应急指挥提供参考。预案仿真通过融合水文、水动力学仿真模型的结果，将识别优化的预案信息在数字挛生场景中进行可视化展示，构建一套能支持不同预案运行效用关键指标的可视化展示及分屏对比通用模板和工具，辅助用户在业务应用中快速搭建预案分析可视化场景。预案效果对比通过分屏和多屏对比方式，将不同的调度策略预案信息进行对比展示，通过触发不同预案的分屏对比效果，指导用户选择最优的调度策略，并对调度策略实施的动态效果进行可视化展示,提供一套进行现场核查、资源搜索、调令下发、结果查看的通用工具，为防洪抗旱联合调度提供支撑。城区内涝预案：根据排水排涝预先设置的预案，启动不同预案展示积水变化可能造成的影响，并生成最优调度方案，通过数字挛生平台呈现排涝调度方案模拟结果，展示闸泵启闭、泵车运行、水流状态，并显示通过执行最优调度方案后道路积水的深度、范围、积退水历时的变化情况，可通过设定判断指标体系，对调度方案模拟结果进行评估，为XX市防汛排涝排涝预案制定、选择、决策提供参考。1.4.2 监测运行专题可视化在数字李生平台（L2精度）上展示XX市城区的监测信息，包括雨情信息、水情信息，水位信息、积水信息、视频等。1.4.2.1 统计分析实现监测数据的查询、统计、分析，并对统计结果用饼状图、柱状图、条形图统、气泡图、雷达图等多种形式展示，对降雨等值面、地下水等值线、水质、流量等监测结果进行插值渲染，实现离散数据的三维空间化全息展示。1.4.2.2 降雨仿真开发降雨等值线、等值面、热力图、按行政区划聚合等数据展示模板，在系统中能够实时查看最新接入降雨数据的等值线、等值面、热力图和聚合效果，将降雨数据按行政区划进行统计，并以分层设色或者其他渲染方式直观展示出来，以颜色深浅或者不同颜色代表不同降雨等级。1.4.2.3 质仿真在系统中提前嵌入水质标准限值，对水质实时监测数据，通过颜色直观的展现水质从I类到劣V类的情况，支持COD、NH3、TP、TN、TOC等多个水质指标的统计分析。实现水质类型热力图分类展示、类型指标统计分析等功能。1.4.2.4 水位仿真对感知数据，接入的河道水位感知数据通过动态水面直观的展现水位情况，通过水位面和水位动态曲线耦合，可查看该点监测数据在近期的变化情况。实现场景水务时序互通、各类监测站点实况数据可视化、历史数据接入可视化等功能。1.4.2.5 积水仿真构建区域积水等值面，叠加挛生场景，实现区域积水扩散及强度可视化预览。实现积水过程仿真模拟、积水强度颜色自定义、积水风险点风险预警等功能。1.4.2.6 视频融合将摄像头实时画面投射到三维场景中，并将相邻的画面进行拼接融合，形成虚实融合的三维场景。通过对全局大场景进行监控，可以查看每个摄像头画面在空间中的实际位置、从不同角度查看实时画面,实现跨镜头监视展示实时信息、协同抢险、防汛检查等功能。1.4.3 排水设施一张图1.4.3.1 排水设施统计基于数字挛生平台，将排水设施空间数据、设施基础资料、管网数据、管网隐患数据等统一上图，对排水设施分层进行管理，通过多维度、多精度、多要素的查询、统计、分析、异常统计、数据报警和展示功能。排水设施专题在XX市综合李生场景中，对排水系统“源（户）-网-站厂”进行二三维一体化展示，直观反映排水设施几何现状、接驳情况、排水规则。排水设施一张图1.4.3.2 排水管网专题可视化通过雨污管网监测数据，对雨污管网信息进行展示，包含管网监测信息、管网运行状况、管网预警信息等。排水管网一张图1.4.3.3 排水设施运行专题可视化基于数字挛生平台，实现降雨、地表积水、智能井盖、管井水位、泵闸站水位、污水处理厂水质水量、管井水质、排口水质、设施运行工况等实时运行监测、日常监测管理、人员巡检运维、告警预警、监测分析等数据的可视化展示，支撑实现排水设施设备日常运行情况进行监测监控。排水设施一张图1.4.3.4 排水设施安全研判专题可视化数字李生流域建设基于流域信息基础设施及业务应用，通过接收的感知数据而同步演化，搭建数字挛生应用场景。安全研判是通过安全监测设备，进行常规及关键薄弱点的变形监测和渗流监测，为数字挛生流域提供高质量数据源。同时，以工程安全监测预警、工程安全运行大数据分析等模型为驱动，快速分析工程运行过程中存在的安全问题及隐患，提升工程安全监测预警的时效性与智能化程度。通过数字李生平台实现对堤防变形、渗流等安全监测数据及研判结果的三维可视化展示。1.1.1 .4.1排水设施安全在线监测可视化安全在线监测可视化模块可对排水设施的安全稳定性进行初步分析评判提供可视化支撑，实时展示各重要部位最新监测数据及预警数据，帮助用户掌握实时运行状态,展示内容包括监测数据、过程线、预警信息、监测设备完好率、缺测率等内容。1.1.2 .4.2排水工程安全分析评估专题可视化排水工程安全分析评估能够对历史监测资料进行整编计算、定量分析、比较判断和综合统计，实现从监测点到监测断面、监测部位的异常告警，并在此基础上对整个工程的安全状况做出综合评估，对异常现象给出可能的原因以供进一步检查确认。排水工程安全分析评估专题可视化可以提供监测异常、安全评估结果在三维场景的可视化表达。1.4.4 水利工程调度专题可视化水利工程专题通过对接水利工程管理应用系统，对接水利工程要素的基础和业务运行数据，在数字李生平台中进行统一的管理和表达。实现水利工程要素的空间化展示，对水利工程的基础信息、全景全貌、运行视频、实时监测数据、预警信息和运行状态等信息通过图标落点、弹窗、图表等形式进行表达和呈现，实现水利工程运行状态在三维场景中的管理和交互。通过对接水利工程调度模型，对XX市水利工程防洪调度场景进行三维可视化展示。1.4.4.1防洪场景展示1）工程泄水场景构建城区重点水利枢纽工程包括4座水闸、4座橡胶坝三维过水场景的动态展示、运行状态展示。2）河流场景构建河流城区场景，接入模型建设单位提供的河流水位变化信息,实现动态水位变化在三维场景中的展示O1.4.4.2排涝场景展示基于数据中台提供的实时预报监测信息，和模型建设单位提供的排涝分析成果，匹配各建筑物调度规则，集成数学模型耦合计算结果,通过可视化平台呈现不同条件、不同指令下的调度方案模拟结果，动态展示闸门启闭、水流状态，及调度后水位的变化情况。1）低洼地积水点构建低洼地积水点场景，动态呈现城区内低洼地区涝水的水位上涨、消退情况。可视化呈现积水深度、范围。2）管网基于排涝管网BIM模型与排水设备及监测站点BIM模型，搭建管网场景，三维动态展示管网入河场景、管内液位场景。3）闸泵站基于闸泵站内外部BlM建模，结合排涝模型分析计算数据，构建闸泵站场景，动态展现闸门启闭、泵站开启及水流效果。4）排水调度场景基于三维场景，动态展现巡检人员移动及抢险车辆基本情况。1.4.5 防洪四预专题可视化1.4.5.1 预报1.4.5.1.1 气象预报信息展示通过汇聚气象局或系统通过互联网采集气象部门免费共享发布的降水量预报图，不断加强实时雨水情信息的监测报送和分析研判，利用水文气象耦合、大数据、人工智能等技术，提供暴雨、大风、暴雪等气象信息三维全息图展示，并通过动态播放的形式实时展示气象信息的动态变化情况。1.4.5.1.2 洪水预报信息展示河道闸门水位预报，展示累计雨量，起涨水位、时间，洪峰水位、时间等。1.4.5.1.3 城区内涝预报信息展示实现内涝信息实时跟踪；依据构建的XXX城区排水排涝模型和内涝预报预警信息，展示提前812小时预判城区内涝风险，提升内涝风险识别与预警能力，排水防涝预报、可以直观查阅预报天气预报及内涝预报信息。1.4.5.2 预警包括实时预警和预报预警。1.4.5.2.1 实时预警通过对接物联感知监测监测平台，通过预警阈值规则，对预警数据进行快速识别、抽提，并在大屏可视化首页进行预警信息总览，预警数据包括雨情预警、水情预警、内涝预警、台风预警、险情预警、水质预警、水量预警、工程运行预警等。并实现预警信息统计、预警点位查看等功能。1.4.5.2.2 预报预警通过对接水文、气象等预报模拟模型，对未来812小时的降雨、水情等预报信息进行快速的抽提、组织和统计分析，识别未来的预报预警信息，支持预报预警信息的展示和发布。1.4.5.3 预演针对预警风险，依据预报信息，进行智慧化模拟。通过集成耦合智慧化模拟结果，以三维仿真渲染技术进行水雨情运行过程模拟结果的仿真推演展示，包括降雨过程、产汇流过程、洪水演进过程、内涝淹没过程等，为XX市防洪指挥调度和指挥排水运行提供支撑。同时支撑XX市城市防洪调度方案的预演，通过调用不同模拟情景和运行工况，识别抽提当前重点工程、闸坝、泵站调度状况及采取的调度措施，通过数字李生平台呈现调度方案模拟结果，展示闸门启闭、水流状态，并显示调度后水位的变化情况和不同调度方案下的洪水、地表淹没等过程，为调度方案的下发和决策提供支撑。1.4.5.4 预案结合预演结果，并结合已有预案结构化成果，生成指挥调度的参考预案。支持预案的预览、下载。基于项目建设的数字挛生平台，结合水动力模型和各部门接入数据，在平台中进行干流洪水演进、风险研判预演、溃坝溃堤预演分析等场景预演，将产生的预警信息通过预案内容进行信息共享。将研判调度预案执行情况与防洪形势变化情况进行及时更新，指导开展新一轮预案优化。第2章总体设计方案2.1 建设思路深入贯彻落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期水利工作方针，紧紧围绕水利改革发展目标，结合防汛、治涝预警预报指挥调度的建设任务，以创新为动力，以需求为导向，以整合为手段，以应用为核心，以安全为保障，强化防汛、治涝业务与信息技术深度融合，深化防汛、治涝信息资源开发利用与共享，坚持公共服务与业务应用协同发展，加强立体化监测、精细化管理、智能化决策和便捷化服务能力建设。按照“建成协同智能的防汛、治涝预警预报业务应用体系、有序共享的水利工程调度信息资源体系、集约完善的水利工程调度信息化基础设施体系、安全可控的水利工程调度网络安全体系及优化健全的水利工程调度信息化保障体系”的建设要求，开展本项目的设计。2.2 建设原则总体建设原则是本着“实用、可靠、经济、先进、标准、开放”的原则进行设计。具体遵循以下几方面的原则：（1）需求驱动，注重实用积极与甲方单位密切配合，细微、周全、广泛地调研同类系统的特点，博采众长。为使系统真正地为提高防汛、防台水平和水利工程管理出力，除设计单位从技术角度考虑外，还需充分了解需求单位的工作方式、方法及决策模型，再与先进的计算机技术相结合，使设计的系统能满足日常管理工作的需要。(2)统一平台，资源共享充分利用已有水利信息资源，实现信息资源共享交换。采用已建设的数据中台、应用中台、智能中台，为各业务系统提供共用的资源，实现信息高度共享，避免重复开发。(3)突出重点，统筹建设坚持以防汛、治涝预警预报指挥调度应用为核心，进行数据储存和管理、模型开发、业务应用建设，尤其是软件开发应根据重点先行，逐步跟进和完善，合理安排，统筹建设。(4)先进性在设计时尽量采用先进的监测、分析、计算、控制及软件等技术，保证项目建成后达到国内先进水平，并能够通过升级保持项目的先进性，同时要保证采用的各项先进技术的稳定性和成熟性。(5)可靠性项目的建设需满足操作简单扼要，易于运行维护及错误判断等要求，因此设计时必须充分考虑运行环境的要求及系统的抗干扰等措施,保证系统运行的可靠性。(6)安全性设计时要从多方面保证系统的安全性。包括系统对故障的良好恢复能力，系统数据的安全以及操作的安全。系统具有防止被非法入侵、修改的机制以及完善的人员权限管理机制，防止未经授权的人员误用或进行违纪活动。(7)兼容性和可扩展性软件平台可以兼容已有或未来发展的需要，并充分保证异种系统的互操作性。为满足未来软硬件的灵活部署和容量要求，设计时应充分考虑系统规模扩展的需求和升级能力。项目设计时要从三个方面考虑其扩展性。一是规模的扩展性，适应未来业务发展的需要；二是监测参数的可扩展性；三是系统功能的扩展性，适应系统功能需求的变化。(8)易于管理和维护设计时要充分考虑项目建成后易于使用和管理，减少管理费用；同时，项目维护简单方便，减轻维护人员的负担，有效减少运行费用。(9)标准化、规范化设计时对通讯协议、数据格式和数据库结构等方面尽量采用是通用的、标准化的，以方便进行设备互换及数据共享。同时在用户操作上应统一规范化的操作方法和标准，软件界面方便、直观、一致，操作简便，容错性好，方便操作人员和系统维护人员的日常工作，降低日常维护工作量。(10)边试边用，总结推广在数字李生流域建设先行先试过程中不断进行分析与总结，不断取得实效，对于先行先试探索出来的技术、方法、产品以及体制机制，修炼形成可推广可复制的经验和成果，加大示范应用力度，以点带面,不断强化推广规模和效益。2.3 总体架构城市水务局结合当地水文气象特点，深入分析了城区周边主要河道行洪、分洪、蓄洪、滞洪能力，充分调研了城区排水设施、排水工程情况，基于数字李生理念，提出了城市防洪排涝联合调度总体架构,即以城区水灾害防御为目标，充分基于已有信息化资源，升级改造数字化场景，利用知识图谱、机器学习等技术，研发模型耦合联动机制，提升预测、模拟适应客观物理变化的迭代及自更新能力，构筑具有“四预”功能的城区防汛体系。图2-1城市防洪排涝联合调度总体架构第3章分项设计方案3.1 物联网感知监测3.1.1 低洼地（内涝点）监测低洼地（内涝点）监测系统可实时监测城区各低洼路段的积水水位并