本文转自：四川日报对物理流域进行数字化映射、同步仿真运行——数字孪生：给河流造一个虚拟“...|数字孪生：给河流造一个虚拟“双胞胎”( 二 ) 本文转自：四川日报

把数字孪生技术应用到流域治理与管理中，就是今天我们所要说的数字孪生流域——以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程的数字化映射、智能化模拟，实现与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。
“以前，流域综合管理信息化系统大部分都是二维平面系统，或者只有地形起伏的简单三维数据展示系统，因此流域的管理、规划等工作和野外真实环境是脱节的。 ”中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员段洪涛举例，在二维地图界面上可以看到某个地方有条河流，河流中间有个水质监测站，可以看到这个监测站监测的数据如氨氮磷浓度等，但是河流周边的真实环境，如有没有排污口、岸边的土地利用类型、植被覆盖等信息都是看不到的，而这些信息对于流域管理又非常重要。
怎样建设数字孪生流域？
核心任务是加强算据算法算力的建设
采访人员采访时发现，在“郪江防汛‘四预’数字孪生系统”内演示流域全貌以及调阅相关数据的过程中，有时会出现画面、数据延迟呈现的问题。
“这是算力的问题，也就是说我们目前的计算设备处理海量数据的能力还有待提升。 ”唐训海表示，为了支撑郪江等河流的数字孪生流域建设，近期遂宁水文中心将采购一批CPU、GPU设备，以此提升系统的算力。
所谓算力，是指数据处理能力，主要指的是硬件，如增加CPU、GPU设备，就可大幅提升算力。除了算力，数字孪生流域跟其他人工智能一样，还需要庞大的算据与先进的算法。
“算据是基础，算法是核心，算力是保障。 ”唐训海表示，以郪江数字孪生流域建设为例，建设的第一步就是尽可能地获取详细且全面的算据，即建设数据底板。
然而，数据底板所需数据的涵盖范围太广了——不仅包括既有的历史水文气象、地形地貌等数据，还包括前期没有统计过的如流域建筑物分布、植被情况等。
“这是一个庞大的数据库，理论上任何关于流域的信息都可以以数据的形式录入系统或实时采集，数据越详细就越能真实映射出物理流域的状态。 ”唐训海说。
流域尺度要素多，数据底板的建设因此十分复杂。据了解，传统的三维建模手段主要适用于外形规则的物体，比如建筑物、道路等，但不适用于流域要素，如植被、沟渠、桥梁、闸坝等。
郪江是涪江的一条支流，长度100多公里。为采集郪江（遂宁段）的流域实景图像，遂宁水文中心的数十名工作人员要花费数月、利用无人机等设备，才能基本完成流域内建筑物、植被等图像数据的拍摄工作。此外，建设过程中还要综合运用地理信息系统、摄影测量与遥感、水文水资源等技术，利用三维地形建模、无人机建模、人工建模等多种方法，搭建起数据底板。
数据底板建成后，想要真实模拟出物理流域现状及动态，除了依靠强大的算力，科学的算法更是重中之重。 “有了完整的数据，加上强大的算力支撑，如果算法设计不科学，数字孪生流域的数字化映射、同步仿真运行也无法准确。这项工作很具挑战性，难度大，人力、资金投入也很大！”唐训海说。
四川大学水利水电学院水文系主任黎晓东表示，数字孪生流域建设要以数字化、网络化、智能化为主线，以算据、算法、算力建设为支撑，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，在后续运行过程中，算据、算法、算力还需要不断迭代优化。