四信城市防涝数字孪生平台的构建与应用

随着城市化进程的加速，人类对城市的过度开发导致极端天气现象频发，城市内涝灾害也越来越频繁。传统的防涝模式已经无法满足当今的需求，难以抵挡自然灾害造成的生命财产巨大损失。

利用数字孪生技术，依托水文水动力模型算法，打造智慧水务大脑，可大大提高城市防涝防洪效率，在灾难发生之前做到准备。将GIS与数字孪生技术相互融合，运用模型算法分析，大大缩短了灾情发展前的分析时间，提高了预报分析的准确度，在灾难发生前提前预警，灾难发生时及时发动救援并启动救灾预案，真正做到科学化、智能化、可视化的预测预报内涝灾害发生的全过程、影响程度及范围，为政府部门日常业务化应用和灾害应急应用的实现提供核心业务支撑。

四信城市防涝数字孪生平台解决方案

四信自研城市防涝数字孪生平台基于高分辨率地形数据，构建高性能一维、二维水动力学洪水模拟计算模型，将试点河段划分提取多个横断面、剖分多个网格单元，采用分布式并行加速算法，对试点区域内涝快速精细化模拟。结合模型成果数据、三维虚拟仿真、数据智能分析等先进技术手段，对每个时间段、每个流经区域的淹没范围、淹没水深、最大流速进行预判分析，实时、动态模拟城市内涝演进全过程，实现数字孪生技术与内涝模拟技术的深度融合，为有效解决城市内涝灾害，应对防洪排涝等问题提供有效支撑。

01预报数据分析

平台可以根据实时的气象和水文数据，对城市管网和河道断面的水位、水深、流量、流速等数据指标进行趋势分析，及时对城市内涝、洪水风险进行预报预警。

02风险评估和监测

自研防涝数字孪生可通过平台三维界面实时感知内涝风险状况，可对区域淹没面积、经济损失等数据指标进行动态评估，直观动态展示受灾情况，更好部署和安排救灾工作。

03洪水分屏对比

平台可对同一模型下不同重现期设计内涝进行对比，动态对比淹没面积、水位流量等数据指标，查看不同淹没趋势变化，分析共性与差异，总结防涝经验。

水文水动力模型

具备动态设置并耦合各种涉水建筑物的能力，为复杂环境下的水动力学模型演算提供了必要的技术支撑。支持在不同操作系统环境下的开发和运行，并支持基于MPI标准下的模型并行计算运算能力，极大提升了模型结果的运算速度和输出效率。

三维可视化 

基于三维GIS地图引擎，具备加载各种不同的3D数据，包含倾斜摄影模型、三维建筑物、CAD和BIM的外部和内部，点云数据的能力，并支持样式配置和用户交互操作，实现了高精度地形数据可视化，支持地形夸张效果、以及可编程实现的等高线和坡度分析效果。

系统优势

高性能模型算法、多源数据融合、实时仿真模拟

实施服务

在自研防涝数字孪生平台中，数据需求主要包括实时的气象和水文数据；

数据处理方面，采用了二维水文水动力模型和非结构化网格算法分析，并结合现代信息技术、三维虚拟仿真、数据智能分析等先进技术手段；

数据产出方面，可以实现预报、预警、预演、预案全流程信息化和可视化，以及内涝风险的实时评估；

服务流程耗时，会因具体情况而异，但通过业务化运行不断提升预报精度，优化已有调度运行方案和应急预案，提升管理水平，为灾害事件的高效、精准应对提供先进、有效的支撑。

应用场景

自研防涝数字孪生平台主要应用于内涝预测、风险评估、响应和救援支持。该平台可以提供更高效、更准确、更实时的服务，以保护人民生命财产安全。