数字孪生流域框架下涉河建设项目合规性研判模型

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作者 李岸昀 许婧 黄仁勇 《人民长江》 北大核心 2025年第4期221-228,共8页

为解决各级涉河建设项目审查工作中人工研判的耗时与易错问题,通过剖析涉河建设项目审批的核心需求,提出了数字孪生流域框架下的水行政许可智能化审批一体化理论模型。在该模型中,建立了以虚映实的涉河建设项目管理数据体系和5级上图标... 为解决各级涉河建设项目审查工作中人工研判的耗时与易错问题,通过剖析涉河建设项目审批的核心需求,提出了数字孪生流域框架下的水行政许可智能化审批一体化理论模型。在该模型中,建立了以虚映实的涉河建设项目管理数据体系和5级上图标准,以虚拟地物形式将拟建项目精准映射至数字孪生场景,从而构建了领域知识驱动的合规研判模型。将该研判模型应用到数字孪生长江建设中,并在长江流域涉河建设项目审批工作中得到广泛应用。应用结果表明:模型给出的研判结果与实际情况相符,且识别出了传统人工研判中的盲区。研究成果可在各级涉河建设项目审批中推广应用,并可为其他领域类似的复杂审批工作提供理论参考和实践范例。 展开更多

关键词 涉河建设项目 数字孪生流域 行政许可 领域知识驱动 虚拟地物 数字阴影 水域岸线空间管控 长江流域

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水利部数字孪生流域模型管理云平台设计及应用研究 被引量：22

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作者 贺挺 李凤生 +2 位作者 成建国 胡蒙 赵连国 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第2期1-15,共15页

【目的】智慧水利是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一,建设数字孪生流域是实现智慧水利的核心与关键。为提升水利部数字孪生平台建设中水利模型的易用性、可扩展性、复用率和可维护性【方法】按照数字孪生流域水利模型建设“标... 【目的】智慧水利是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一,建设数字孪生流域是实现智慧水利的核心与关键。为提升水利部数字孪生平台建设中水利模型的易用性、可扩展性、复用率和可维护性【方法】按照数字孪生流域水利模型建设“标准化、模块化、云服务”的要求,采用“分治+集成”的思想,基于组件技术、工作流技术、SOA架构和容器技术等构建水利部数字孪生流域模型管理云平台。平台通过提供水利专业模型、智能识别模型的组件化封装和流程化搭建功能,以微服务的方式对外提供模型共享和模型计算服务。【结果】依托重点研发项目分别在示范区域——屯溪流域和白鹤滩水库开展“洪水预报-预警-调度”业务应用和工程管理范围形变监测业务应用,验证了平台设计的合理性和应用的可行性。【结论】研究成果可为数字孪生流域模型平台的建设与应用提供一定技术支持和经验借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生流域 模型平台 组件技术 SOA架构 容器技术 高质量发展 预测

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数字孪生流域三维数据底板建设研究及应用 被引量：11

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作者 侯毅 华陆韬 +2 位作者 王文杰 舒全英 胡军伟 《人民长江》 北大核心 2024年第5期234-240,共7页

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景... 三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景渲染发布、数据可视可算、数据共享共建等关键技术问题展开深入全面的论述,分析技术难点、解决路径和具体方法。基于以上研究,以浙江省曹娥江数字孪生流域为例,运用BIM+GIS等技术构建L2、L3三维数据底板,以三维数字化场景支撑流域“四预”可视化模型应用。相关成果对类似数据底板建设具有借鉴意义。 展开更多

关键词 数字孪生流域 三维数据底板 海量数据融合 场景渲染发布 共享共建

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数字孪生流域:未来流域治理管理的新基建新范式 被引量：83

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作者 冶运涛 蒋云钟 +5 位作者 梁犁丽 赵红莉 顾晶晶 董甲平 曹引 段浩 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期683-704,共22页

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分,厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础,对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术,开展了以下研究:(1)给出了数字孪生流域的定义,认为数... 数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分,厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础,对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术,开展了以下研究:(1)给出了数字孪生流域的定义,认为数字孪生流域是以服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式,并辨析了与传统建模仿真的区别。(2)数字孪生流域内涵是通过“由实入虚”、“以虚映实”和“由虚控实”实现物理流域对象的全生命周期管控,特征包括高度保真、演化自治、实时同步、闭环互动和共生进化。(3)数字孪生流域基本模型由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成,其核心能力包括物理流域感知操控、全要素数字化表达、实景可视动态呈现、流域数据融合供给、流域知识融合供给、流域模拟仿真推演及孪生自主学习优化。(4)提出数字孪生流域要解决的关键科学问题和关键技术体系,并从感知网、数据网、知识网、模型网及服务网展望了数字孪生流域发展方向,阐述了数字孪生流域的赋能领域。本文旨在通过数字孪生流域理论新型研究范式为数字孪生流域技术应用落地提供理论指导,对未来智慧流域研究和数字技术在流域治理管理中的应用提供有益的启发与借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生流域 智慧水利 智慧流域 物理流域 虚拟流域 数字流域 元流域

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数字孪生流域的基础模型、演化路径与评判准则 被引量：22

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作者 冶运涛 蒋云钟 +4 位作者 寇怀忠 顾晶晶 董甲平 黄建雄 关昊哲 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第4期27-38,46,共13页

从数字孪生流域的底层构建逻辑、发展演化路径、成熟度评判准则等方面,将数字孪生理论技术与流域治理管理相结合开展了如下研究:①提出了由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成的数字孪生... 从数字孪生流域的底层构建逻辑、发展演化路径、成熟度评判准则等方面,将数字孪生理论技术与流域治理管理相结合开展了如下研究:①提出了由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成的数字孪生流域基础模型;②研究了数字孪生流域演化路径,包括流域数字感知、流域数字映射、流域数字认知、流域数字模型、流域数字投影、流域数字孪生;③研究了数字孪生流域评判准则,包括要素能透彻感知、映射能高度逼真、状态能精准预测、推演能拟实假设、现象能合理解释、虚实能动态交互;④提出了数字孪生流域建设应关注的重点。研究成果可为推动数字孪生流域(水网、水利工程、灌区)的科学建设、有序运行和健康发展提供指导和借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生水利 数字孪生流域 智慧水利 智慧流域 数字孪生水网 数字孪生水利工程 数字孪生灌区

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数字经济背景下的江苏省数字孪生流域建设实践 被引量：5

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作者 鲁扬 赵杏杏 《水利经济》 2023年第6期79-86,113,共9页

针对数字经济背景下数字孪生流域建设所面临的难题与挑战,基于水利数据的资源化、资产化、资本化“三化模式”,通过万物互联与万物智联、数据与中枢、供给侧与需求侧、物理世界与虚拟世界“四个协同”路径,分析了江苏省数字孪生流域建... 针对数字经济背景下数字孪生流域建设所面临的难题与挑战,基于水利数据的资源化、资产化、资本化“三化模式”,通过万物互联与万物智联、数据与中枢、供给侧与需求侧、物理世界与虚拟世界“四个协同”路径,分析了江苏省数字孪生流域建设方面的实施路径。结果表明:通过“三化模式”研究,有效释放了水利数据价值;通过“四个协同”实践,有力支撑了水利业务数字化转型。 展开更多

关键词 数据经济 数字孪生流域 数据要素化 数字化转型 江苏省

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卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探 被引量：9

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作者 赵菲 江威 +2 位作者 丁小辉 崔师爱 孙继鑫 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第S02期369-377,共9页

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与... 基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。 展开更多

关键词 数字孪生流域 卫星通信 卫星导航 卫星遥感 通导遥融合 防洪“四预”

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飞马D20激光雷达在数字孪生流域平台建设中的应用 被引量：4

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作者 罗宇轩 朱鹏 +3 位作者 牟超 徐刚琴 杨世平 郝治宇 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期130-135,共6页

数字孪生流域平台的建设以二维、三维数据为底板,建立仿真引擎,实现基础数据、数字孪生底板之间的深度融合,在三维数据获取的过程中有人迹罕至的山川河流、密不透风的森林和荒无人烟的地带。该流域准确的地形、地貌能为平台底板建设和... 数字孪生流域平台的建设以二维、三维数据为底板,建立仿真引擎,实现基础数据、数字孪生底板之间的深度融合,在三维数据获取的过程中有人迹罕至的山川河流、密不透风的森林和荒无人烟的地带。该流域准确的地形、地貌能为平台底板建设和数据分析提供关键数据。常规无人机航空摄影测量技术也难以获取高精度地面点。激光雷达技术可以穿透大部分植被,通过获取海量的三维点云数据,且在分类后获取高精度地表高程数据。本文以某区域数字孪生流域平台项目为例,采用飞马D20无人机搭配DV-LIDAR20激光雷达系统的技术手段,获取测区高精度数字高程模型和正射影像,为数字孪生流域平台建设提供数据基础。从而探讨机载雷达技术在获取森林流域的数字高程模型的优势。 展开更多

关键词 数字孪生流域 无人机 激光雷达 三维模型

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数字孪生秦淮河流域防洪四预平台建设与应用 被引量：12

9

作者 叶瑞禄 左翔 刘修恒 《人民长江》 北大核心 2024年第3期13-20,共8页

为实现秦淮河流域水灾害防御精准化预报预警和智能化调度决策,在梳理秦淮河流域防洪现状的基础上,对照水利部数字孪生流域先行先试建设要求,利用空天地立体监测、数据规律挖掘与知识发现、水利动态知识图谱、水文-水动力多要素过程互馈... 为实现秦淮河流域水灾害防御精准化预报预警和智能化调度决策,在梳理秦淮河流域防洪现状的基础上,对照水利部数字孪生流域先行先试建设要求,利用空天地立体监测、数据规律挖掘与知识发现、水利动态知识图谱、水文-水动力多要素过程互馈机制与模型耦合、模型参数优选与动态校正、多目标动态决策与方案智能生成、洪水风险分析评估等关键技术,将防洪四预过程贯穿于业务流程中,建立了面向流域防洪减灾的四预平台,并利用流域历史洪涝场景及防汛演练过程验证了平台的可用性。结果表明:防洪四预平台能够实现对秦淮河流域的实时监控、发现问题、优化调度,达到风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施的目的。研究成果可为其他数字孪生流域防洪建设提供思路和参考。 展开更多

关键词 数字孪生流域 防洪减灾 四预平台 秦淮河

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基于不同数据源的数字孪生小流域底板模型精度检验 被引量：1

10

作者 马良 樊冰 +3 位作者 吕爱霞 王松岳 武佳枚 牟强 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第10期116-122,共7页

为解决小流域综合治理规划设计中基础地形数据获取困难等问题,基于合成孔径雷达卫星遥感影像、倾斜摄影影像、光探测测距影像等3种主流遥感数据源,分别建立栖龙湾小流域数字孪生底板模型,进而提取主沟道纵断面、2块梯田样地边界、10个... 为解决小流域综合治理规划设计中基础地形数据获取困难等问题,基于合成孔径雷达卫星遥感影像、倾斜摄影影像、光探测测距影像等3种主流遥感数据源,分别建立栖龙湾小流域数字孪生底板模型,进而提取主沟道纵断面、2块梯田样地边界、10个林地样区的郁闭度,与人工解译和实测结果对比进行精度检验,结果表明:以光探测测距影像为数据源的提取精度最高,以倾斜摄影影像为数据源的提取精度次之,以孔径雷达卫星遥感影像为数据源的提取精度最低。鉴于3种数据源小流域底板模型各有优缺点,可根据实际工作需要进行多源数据融合,以改善数字孪生技术在小流域综合治理规划设计中的应用效果。在栖龙湾小流域内选择石坎梯田地块进行合成孔径雷达卫星遥感影像与倾斜摄影影像数据融合、选择科普展览馆进行倾斜摄影影像与光探测测距影像数据融合,均取得良好的效果。 展开更多

关键词 数字孪生小流域 底板模型 数据源 合成孔径雷达 倾斜摄影 光探测测距 精度检验 数据融合

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基于SPOTPY包的流域水文模型动态率定研究

11

作者 胡友兵 马亚楠 +3 位作者 王凯 徐建 陈绪伟 杜宏杰 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期230-233,共4页

数字孪生流域建设是智慧水利最鲜明的特征,模型平台为数字孪生流域建设提供算法支撑,模型高效实例化是模型平台实践应用中亟需解决的一项重要技术瓶颈。聚焦模型实例化过程中动态在线率定需求,引入SPOTPY工具包,选取我国广泛应用的新安... 数字孪生流域建设是智慧水利最鲜明的特征,模型平台为数字孪生流域建设提供算法支撑,模型高效实例化是模型平台实践应用中亟需解决的一项重要技术瓶颈。聚焦模型实例化过程中动态在线率定需求,引入SPOTPY工具包,选取我国广泛应用的新安江模型为实例对象,按照水利部、淮委通用化模型建设颗粒规范要求,对该工具包提供的基于SCEUA优化算法的算例模块进行改造,将模型参数、优化方法参数、目标函数、雨水情数据等转变为传入变量。同时采用FastAPI、Docker等微服务构建、容器化打包技术杖,构建流域水文模型动态率定微服务实例。通过在数字孪生淮河模型平台中实践应用表明,该技术方法高效成熟可靠,为模型实例化在线动态率定实施提供了重要技术参考。 展开更多

关键词 SPOTPY 动态参数率定 数字孪生流域 模型平台 新安江模型

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数字孪生贾鲁河流域洪水预报模型与应用 被引量：8

12

作者 高英 王鹏 +1 位作者 屈志刚 葛均建 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第4期47-59,共13页

数字孪生流域是智慧水利建设的核心内容,水利专业模型是数字孪生流域“四预”应用的支撑和驱动。面向数字孪生贾鲁河流域建设,依据流域界、工程位置、下垫面差异和社会经济条件分区选取适宜的产汇流模型,耦合二维水动力学模型构建了贾... 数字孪生流域是智慧水利建设的核心内容,水利专业模型是数字孪生流域“四预”应用的支撑和驱动。面向数字孪生贾鲁河流域建设,依据流域界、工程位置、下垫面差异和社会经济条件分区选取适宜的产汇流模型,耦合二维水动力学模型构建了贾鲁河流域洪水预报模型,并以在建的灾后贾鲁河综合治理工程2022年防洪度汛工作为例,开展了郑州“7·20”暴雨重现和典型降雨在数字化场景中的模拟和预演。结果表明:所构建的面向数字孪生洪水预报模型能综合反映降雨、产流、坡面汇流以及防洪保护区分洪、河道内水闸调度、河道洪水演进和淹没变化的全过程,与实测数据对比,河道特征断面洪峰流量的误差在10%以内,最高水位的误差在0.2 m以内;基于模拟的洪水要素与各类风险因子关键指标进行量化分析,可为复杂环境条件下在建工程的防洪度汛提供精准风险防范建议方案,为中小流域数字孪生“四预”应用提供有益借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生流域 数字化场景 洪水预报模型 防洪度汛 贾鲁河

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以数字孪生水利为核心的智慧水利标准体系研究 被引量：39

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作者 冶运涛 蒋云钟 +4 位作者 曹引 黄建雄 关昊哲 顾晶晶 董甲平 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第4期1-16,共16页

标准是引领和支撑智慧水利规划设计、建设运行、迭代升级的重要抓手。在分析智慧水利概念达成共识、数字孪生水利研究与实施、智慧水利业务应用保障等智慧水利标准需求的基础上,设计了智慧水利标准体系形成的基本原则,分析了水利部提出... 标准是引领和支撑智慧水利规划设计、建设运行、迭代升级的重要抓手。在分析智慧水利概念达成共识、数字孪生水利研究与实施、智慧水利业务应用保障等智慧水利标准需求的基础上,设计了智慧水利标准体系形成的基本原则,分析了水利部提出智慧水利框架的演变过程,提出了一套由基础共性标准、信息化基础设施标准、数字孪生平台标准、业务应用标准、网络安全标准、建设与运行标准等构成的以数字孪生水利为核心的智慧水利标准体系,最后展望了智慧水利标准发展路径。期望本文建立的标准体系能够为我国智慧水利标准的系统研究、全面推进和科学制定提供参考,同时为智慧水利科学规范建设和健康有序发展提供支撑。 展开更多

关键词 标准体系 智慧水利 智慧流域 数字孪生流域 数字孪生水网 数字孪生水利工程 数字孪生灌区

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长江中下游行蓄洪空间数字孪生建设方案构想 被引量：15

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作者 王权森 《人民长江》 北大核心 2022年第2期182-188,共7页

数字孪生与水利行业的融合是新一代信息技术、通信技术在水利行业的综合集成应用,是推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径。目前水利行业智慧化水平仍然较低,对于数字孪生的研究与应用相对较少。为此,深入探讨了数字孪生的基本内涵... 数字孪生与水利行业的融合是新一代信息技术、通信技术在水利行业的综合集成应用,是推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径。目前水利行业智慧化水平仍然较低,对于数字孪生的研究与应用相对较少。为此,深入探讨了数字孪生的基本内涵与发展理念,并重点围绕行蓄洪空间数字孪生建设过程可能面临的问题开展了研究。研究给出了以数据底座建设、数字化场景建设、智慧化模拟与精准化决策支撑建设为主轴的行蓄洪空间建设总体方案。相关成果可为今后智慧流域建设提供有建设性的规划思路。 展开更多

关键词 数字孪生流域 行蓄洪空间 数据底座 智慧化模拟 精准化决策 长江中下游

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黄河流域智慧水土保持关键技术集成探讨 被引量：4

15

作者 孔祥兵 郭凯 +2 位作者 赵春敬 王逸男 赵金涛 《中国水土保持》 2022年第9期69-73,I0005,共6页

智慧水土保持建设是新阶段水土保持高质量发展的重要抓手和平台,为黄河流域生态保护和高质量发展提供了重要支撑。开展智慧水土保持研究是支撑国家战略、促进水土保持高质量发展和技术升级换代的必然要求,当前阶段主要研究内容包括构建... 智慧水土保持建设是新阶段水土保持高质量发展的重要抓手和平台,为黄河流域生态保护和高质量发展提供了重要支撑。开展智慧水土保持研究是支撑国家战略、促进水土保持高质量发展和技术升级换代的必然要求,当前阶段主要研究内容包括构建水土保持数字化场景、完善水土保持模型、建设智慧水利水土保持分系统和建立水土保持数据管理规则。总结了现有智慧水土保持理论和技术研究基础,提出了黄河流域智慧水土保持数据准确化、模型精准化、决策精细化的关键技术集成要点。 展开更多

关键词 智慧水土保持 高质量发展 智慧水利 数字孪生流域 黄河流域

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水工程调度系统拓扑设计方法研究

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作者 李琪 黄瑶 +2 位作者 周超 罗斌 唐海华 《人民长江》 北大核心 2024年第11期74-80,共7页

当前已建的水工程调度系统大多都依托所面向的流域进行开发,而对于不同类型流域缺乏兼容性良好的一致性设计。为此,研究了一种采用图数据库的水工程调度系统拓扑设计方法来对各种类型流域进行一致性描述。该方法通过CQL语言定义了以“节... 当前已建的水工程调度系统大多都依托所面向的流域进行开发,而对于不同类型流域缺乏兼容性良好的一致性设计。为此,研究了一种采用图数据库的水工程调度系统拓扑设计方法来对各种类型流域进行一致性描述。该方法通过CQL语言定义了以“节点-属性-边”为核心的拓扑描述,并和基础树结构拓扑定义方法进行了对比,阐述了其特点和优势;在该拓扑设计方法的前提下,进一步设计了拓扑驱动引擎,通过数据处理、任务调度、并行计算等主要核心技术要点进行了实践;以此研究为基础,形成了一套可适应各种类型流域拓扑形式的水利专业决策平台,为水工程调度系统的建设提供了新的模式;最后针对不同流域水系水工程调度的不同特点,在长江流域、沂沭泗流域进行了系统应用验证。验证结果表明,该方法可以提高水工程调度系统在不同流域中的适应性,进一步支撑数字孪生流域的建设。 展开更多

关键词 水工程调度 系统架构 拓扑结构 数字孪生流域 长江流域 沂沭泗流域

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