作為福建閩江支流的一級(jí)支流，金溪流域早期因受到無(wú)序采石挖沙、城鎮(zhèn)生活污水污染、農(nóng)業(yè)面源污染等因素影響，流域?yàn)I岸帶生態(tài)退化，生態(tài)安全面臨不小的挑戰(zhàn)。

　　2021年4月，水利部水文司專(zhuān)門(mén)召開(kāi)會(huì)議，研究部署數(shù)字流域建設(shè)和“四預(yù)”試點(diǎn)工作。其中，福建省被列為該項(xiàng)工作的試點(diǎn)省份之一。福建省水利廳高度重視本次數(shù)字孿生流域和河湖水文映射試點(diǎn)建設(shè)的任務(wù)。

　　作為開(kāi)展河湖水文映射工作的試點(diǎn)河段，三明市金溪流域?qū)?lè)段具有水文站網(wǎng)較完善、水利工程多、防洪安全突出等特點(diǎn)。建設(shè)該河段的數(shù)字映射，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展防洪調(diào)度預(yù)演，為防洪調(diào)度指揮提供科學(xué)的決策支持，對(duì)探索數(shù)字流域建設(shè)和洪水防御決策支撐能力具有典型示范意義。

　　試點(diǎn)建設(shè)設(shè)想通過(guò)三維傾斜攝影及建模技術(shù)，實(shí)景展示洪水淹沒(méi)三維效果、防汛搶險(xiǎn)動(dòng)態(tài)流程、轉(zhuǎn)移路線(xiàn)等，使預(yù)案更加真實(shí)、直觀(guān)，進(jìn)一步提升群測(cè)群防的效果。

　　按照案例最終的呈現(xiàn)，GIS技術(shù)、水文模型、洪水預(yù)報(bào)和洪水調(diào)度技術(shù)以水利一張圖數(shù)據(jù)底板為底座，在防汛場(chǎng)景上的技術(shù)融合和重要應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水“預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”功能。

　　而對(duì)于該項(xiàng)目的背后技術(shù)支持方——數(shù)字孿生、元宇宙核心技術(shù)提供商深圳優(yōu)立時(shí)空科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“優(yōu)立科技”）來(lái)說(shuō)，其與水利數(shù)字孿生的故事也就此徐徐展開(kāi)。

　　「好看」是第一步

　　福建項(xiàng)目合作的契機(jī)是“全流域超大規(guī)模三維場(chǎng)景的高速呈現(xiàn)這一難題”，始終困擾著項(xiàng)目組，但也正因這一難題，使得優(yōu)立科技有機(jī)會(huì)參與到水利行業(yè)的項(xiàng)目之中。

　　項(xiàng)目將水文、地形、氣象、水利工程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)字化，極大程度在幫助決策者長(zhǎng)期探索水文規(guī)律、對(duì)流域水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)災(zāi)情發(fā)生前期的水文預(yù)報(bào)、預(yù)警和科學(xué)研究，提供準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)有利于對(duì)水文災(zāi)害發(fā)生后損失進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

　　從具體效果來(lái)看，項(xiàng)目利用優(yōu)立科技“無(wú)限細(xì)節(jié)”引擎技術(shù)建設(shè)的大規(guī)模三維場(chǎng)景之上，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用，打造高仿真、智能化的水文映射數(shù)字化集成分析展示及虛擬水文動(dòng)態(tài)仿真演示系統(tǒng)平臺(tái)。通過(guò)將大體量水文資料數(shù)據(jù)的集成、分析、展示于網(wǎng)頁(yè)端平臺(tái)，借助優(yōu)立科技引擎的三維可視化與粒子渲染能力將3D-GIS技術(shù)與水文模型相結(jié)合，基于傾斜攝影模型、真實(shí)數(shù)字高程模型DEM來(lái)預(yù)測(cè)、對(duì)洪水時(shí)的淹沒(méi)過(guò)程及區(qū)域增強(qiáng)動(dòng)態(tài)演示，對(duì)洪水后的災(zāi)害及其損失進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，結(jié)合歷史洪水大數(shù)據(jù)，為決策者制定科學(xué)的防洪和減災(zāi)對(duì)策及采取有效的抗洪救災(zāi)措施提供保障。

　　不過(guò)優(yōu)立科技副總裁易濤表示，當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及水利領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)算法基本由設(shè)計(jì)院所提供，優(yōu)立科技的職責(zé)更多在于使合作方的成果能夠以數(shù)字孿生、可視化以及三維的形式呈現(xiàn)出來(lái)，以便于決策者直觀(guān)地看到推演算法的結(jié)果。

　　國(guó)產(chǎn)化引擎＋大體量數(shù)據(jù)

　　某種意義上，包括上述案例在內(nèi)的水利數(shù)字孿生項(xiàng)目得以落地推開(kāi)，其首要原因是需求巨大。

　　當(dāng)傳統(tǒng)水利已難以滿(mǎn)足當(dāng)下經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提出的專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化、智能化管理要求，以流域?yàn)閱卧⒁越铀禐榻?jīng)絡(luò)、以水利工程為節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)代水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需求應(yīng)運(yùn)而出。而啟動(dòng)水利數(shù)字孿生是在李國(guó)英部長(zhǎng)重點(diǎn)引領(lǐng)和要求下的國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略，也順勢(shì)拉開(kāi)了水利新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的序幕。

　　易濤介紹稱(chēng)，“從2019年開(kāi)始規(guī)劃，去年開(kāi)始加大落地力度。在江河湖泊、水資源開(kāi)發(fā)利用等建設(shè)的水利基礎(chǔ)設(shè)施以及庫(kù)壩、水利工程等之中利用數(shù)字孿生、云計(jì)算、GIS等技術(shù)提升我國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施的能力，從而達(dá)到“四預(yù)”（預(yù)警、預(yù)報(bào)、預(yù)演、預(yù)案）的要求。就此，水利部在具體落實(shí)中相對(duì)明確，先后推出了相關(guān)工作推進(jìn)指南，確定試點(diǎn)范圍，成立專(zhuān)班進(jìn)行督辦?！?br />
　　在此背景下，一系列數(shù)字孿生領(lǐng)域工程建設(shè)的指導(dǎo)文件相繼出臺(tái)，加碼水利投資，推動(dòng)重大水利工程建設(shè)提速。

　　有相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，2023年截止目前，先行先試數(shù)字孿生水利公開(kāi)中標(biāo)公示的總額為2.31億左右、共計(jì)12個(gè)項(xiàng)目完成招標(biāo)：第一，膠東調(diào)水?dāng)?shù)字孿生，中標(biāo)額約7177.77萬(wàn)元；第二，數(shù)字孿生夾巖水庫(kù)樞紐至黔西北供水工程，中標(biāo)額約5288萬(wàn)元；第三，數(shù)字孿生關(guān)門(mén)嘴子水庫(kù)，中標(biāo)額約1980萬(wàn)元。

　　從整個(gè)時(shí)間線(xiàn)來(lái)說(shuō)，自2019年起，水利設(shè)施、庫(kù)壩、水利工程等層面的水利數(shù)字孿生建設(shè)一直上升到水資源管理、水調(diào)度甚至水利環(huán)保、生態(tài)需求，于優(yōu)立科技而言是能發(fā)揮自我優(yōu)勢(shì)的舞臺(tái)。

　　事實(shí)上，在優(yōu)立科技出現(xiàn)之前，國(guó)內(nèi)還未出現(xiàn)一個(gè)能支撐三維應(yīng)用的純國(guó)產(chǎn)原生引擎?！霸瓉?lái)的引擎基本上是國(guó)外的或“二次封裝”。國(guó)家對(duì)信創(chuàng)的要求越來(lái)越高也越來(lái)越嚴(yán)格，水利等相關(guān)部門(mén)亟需國(guó)產(chǎn)自主的引擎。”

　　據(jù)介紹，優(yōu)立科技三維引擎已通過(guò)信創(chuàng)認(rèn)證，支持統(tǒng)信UOS、國(guó)產(chǎn)銀河麒麟系統(tǒng)以及ARM架構(gòu)服務(wù)器等，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于自主可控的要求。

　　直面水利領(lǐng)域相關(guān)政策與市場(chǎng)的機(jī)遇和需求，團(tuán)隊(duì)也在不停地問(wèn)自己：公司能為水利領(lǐng)域數(shù)字孿生帶來(lái)什么？

　　“除去水利設(shè)施的BIM，水利領(lǐng)域的數(shù)字孿生場(chǎng)景以自然景觀(guān)為多，需要擁有高速加載能力的引擎，最好還能延伸到終端應(yīng)用?！?br />
　　經(jīng)過(guò)充分論證，優(yōu)立科技的引擎可以解決三維大數(shù)據(jù)瓶頸，能夠在一秒鐘內(nèi)加載TB/PB級(jí)三維數(shù)據(jù)?！绊?xiàng)目大多采用激光掃描、傾斜攝影等實(shí)景數(shù)據(jù)。這類(lèi)的數(shù)據(jù)體量較大，但我們的算法本身能夠解決大體量數(shù)據(jù)的加載問(wèn)題。”

　　例如，上文提及的水利項(xiàng)目數(shù)據(jù)源便基本覆蓋數(shù)百平方公里的將樂(lè)城區(qū)及六個(gè)電站實(shí)景三維地形與高精傾斜攝影模型、真實(shí)數(shù)字高程模型DEM，總體量高達(dá)120GB。此外，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上還包含水文波動(dòng)粒子模型及實(shí)時(shí)的水文站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、歷史洪水大數(shù)據(jù)庫(kù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

　　而在大體量數(shù)據(jù)加載之后，將這一數(shù)據(jù)輕量化地延伸至普適性終端應(yīng)用市場(chǎng)，才是優(yōu)立科技更為優(yōu)選的路線(xiàn)?！芭c國(guó)外傳統(tǒng)引擎的三角面圖形計(jì)算路線(xiàn)不同，優(yōu)立科技的引擎走的是純計(jì)算路線(xiàn)，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)算法，再進(jìn)行圖像還原，不依賴(lài)GPU。在節(jié)省成本的同時(shí)，我們支持多終端適配，使三維渲染效果能夠正常輸出到普通的筆記本電腦甚至手機(jī)上。即不限制三維數(shù)據(jù)大小，不依賴(lài)硬件資源，不強(qiáng)依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)條件的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)”。

　　“好用”-立足普適性，下沉行業(yè)應(yīng)用

　　水利數(shù)字孿生等專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景中，對(duì)于數(shù)字孿生的要求不僅僅是「看著好」，更重要的還是能「好用」。

　　即便已經(jīng)陸續(xù)有水利數(shù)字孿生落地，仍有人還在質(zhì)疑數(shù)字孿生在其中的作用。

　　易濤坦言，優(yōu)立科技在剛剛?cè)刖謺r(shí)，也曾被潛在用戶(hù)方質(zhì)疑公司的技術(shù)?！拔覀円话銜?huì)開(kāi)一些驗(yàn)證測(cè)試賬戶(hù)，親自上門(mén)為用戶(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對(duì)接，用這種方式來(lái)打消他們的疑慮。”

　　從用戶(hù)體驗(yàn)的角度上來(lái)講，優(yōu)立科技需要一個(gè)將過(guò)去技術(shù)積累轉(zhuǎn)化成一個(gè)被用戶(hù)認(rèn)可的機(jī)會(huì)。

　　對(duì)于后來(lái)者優(yōu)立科技而言，“水利行業(yè)的特殊性在于，用戶(hù)方不僅要考察公司總體產(chǎn)品的技術(shù)設(shè)計(jì)方案與技術(shù)路線(xiàn)，更需要結(jié)合實(shí)際的水利設(shè)施工程項(xiàng)目、軟件進(jìn)行工程級(jí)的測(cè)試驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)其技術(shù)安全性、穩(wěn)定性以及適用性提出了極為嚴(yán)格的要求。”

　　目前，優(yōu)立科技的多個(gè)水利數(shù)字孿生新項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入測(cè)試驗(yàn)證階段。易濤介紹稱(chēng)，“我們對(duì)接的項(xiàng)目，已經(jīng)有近7、8個(gè)進(jìn)入了工程實(shí)施前的測(cè)試驗(yàn)證階段，其中客戶(hù)包括一些重量級(jí)的設(shè)計(jì)院。接下來(lái)就是實(shí)施和簽約階段?！?br />
　　按照優(yōu)立科技的計(jì)劃，公司在水利這一場(chǎng)景上的重點(diǎn)，將圍繞以下幾個(gè)方向展開(kāi)：其一，面積較大，數(shù)據(jù)量大的數(shù)字孿生流域建設(shè)，基本以實(shí)景為主，將整個(gè)流域的源頭、支流等匯聚在一張圖之上；其二，數(shù)字孿生灌區(qū)，進(jìn)行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演等。以及，水庫(kù)、大壩等重點(diǎn)工程，下一步可能還會(huì)向水資源管理、生態(tài)、水電站等方向延伸。

　　在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，水利數(shù)字孿生市場(chǎng)的落地難點(diǎn)是，對(duì)于不同的區(qū)域在業(yè)務(wù)上的關(guān)注點(diǎn)差別較大，有的關(guān)注洪水淹沒(méi)和浸漫，有的則更加關(guān)注工程設(shè)施、水調(diào)度等，而以上業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)的不同，會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)參與方產(chǎn)品設(shè)計(jì)重心以及后面支持的專(zhuān)業(yè)模型都需要隨之發(fā)生變化。

　　從普適性應(yīng)用的需求出發(fā)，已明確好團(tuán)隊(duì)核心價(jià)值的優(yōu)立科技更加專(zhuān)注且聚焦?！爱吘刮覀兊漠a(chǎn)品開(kāi)發(fā)較新，有很多的業(yè)務(wù)場(chǎng)景文檔和一些專(zhuān)用性的工具上還需要完善。從最初做普適性引擎出發(fā)，后續(xù)我們將結(jié)合水利領(lǐng)域的要求，如算法、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等，進(jìn)行新一輪研發(fā)與匹配，完善水利數(shù)字孿生的專(zhuān)用底座，從而滿(mǎn)足行業(yè)的一些特殊需要。”

　　在“2030年底前，大中小型水利工程全面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理”等目標(biāo)下，優(yōu)立科技在水利領(lǐng)域的角逐剛剛開(kāi)始。

　　關(guān)于優(yōu)立科技

　　優(yōu)立科技（Eulee）是一家數(shù)字孿生&元宇宙核心技術(shù)提供商，專(zhuān)注為企業(yè)提供三維數(shù)據(jù)管理、數(shù)字孿生創(chuàng)建及應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)，致力于用三維技術(shù)構(gòu)建萬(wàn)物相連的孿生世界，賦能多個(gè)行業(yè)。