北京水务数字孪生基础底座建设初见成效--北京市智慧水务发展研究院

总体构架在水利部《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》《数字孪生水网建设技术导则(试行)》等系列建设要求约束下,充分利用智慧水务基础底座的支撑能力,聚焦防洪、水资源调度、工程安全等水务核心和经常性业务,按照“统建共用、分建统用”的原则,以灾后恢复重建提升任务为先导,“试点探索,复制推广,分项推动,整体协同”。建设1+2+N的数字孪生任务体系。

信息化支撑水资源调度配置——北京市智慧水务发展研究院助力生态补水

水资源配置调度APP。为了能够灵活、高效地支撑生态补水期间的业务决策部署,充分发挥信息化辅助业务决策的能力,北京市智慧水务发展研究院(以下简称“智慧院”)基于智慧水务基础底座平台,在“京办”APP上线了水资源配置调度模块,提供了多流域、多维度、多视角的业务查看场景。

边缘AI抄表器产品介绍--北京市智慧水务发展研究院

北京市智慧水务发展研究院聚焦北京水务发展目标,致力于智慧水务相关技术研发和推广应用,加强与高新技术公司科技战略合作,加大物联网和人工智能领域的精耕细作,针对机械水表水量数据及时、准确和可靠上传的需求,引入人工智能、边缘计算等技术,研发了具有自主知识产权的边缘AI抄表器。

北京市 “北京模型”助力“四预” 有效发挥防洪工程体系综合减灾效益

受2305号台风“杜苏芮”带来的强降雨影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。台风“杜苏芮”登陆后,北京市水务局密切跟踪云团行进路径,加密与气象部门会商,依据气象部门降雨预报结果,利用“北京模型”开展流域洪水、城市内涝、山洪灾害的预报,及时研判洪水总量和洪峰等关键要素,超前发布预警。在洪水发生发展过程中,以流域为单元,统筹上下游、左右岸、干支流,采用预泄、拦洪.

北京水务信息化现状调研系统设计与实现

为了更好地开展北京水务信息化现状调研工作,实现对水务信息系统、数据资源及监测站点等不同指标的收集和分析,本文通过对调研系统进行需求分析,构建了基于元数据和EasyPoi等技术的水务信息化现状调研系统。该系统在北京水务信息化现状调研过程中得到了较好的应用,目前已完成148个信息系统的调研。应用结果表明,通过调研系统的试行,解决了传统纸质调研效率低、数据质量低、分析不智能等问题,为北京智慧水务建设提供了数据支持。

北京市智慧水务建设成果及未来发展设想

2020年以来,北京市智慧水务建设从概念到实践,逐步成为水务信息化发展的主要方向,全社会对智慧水务的认识也在逐步深入。纵观近年来北京市智慧水务的建设成果,主要体现在数据基础底座的构建、三大核心业务应用场景的整合重构及标准规范和信息安全两大体系的完善;同时,新时期水务行业发展面临新的机遇和挑战,并伴随数字孪生和大数据等技术的快速发展,北京市智慧水务呈现出数字孪生和数据生态体系构建两大趋势。

基于移动GIS的离线版水务一张图应用研究

随着智慧水务建设工作的推进,面向精细化业务管理和专业化社会公众服务的水务移动应用需求日益增加,常用商业在线地图无法满足水务业务管理应用需求。为解决智慧水务移动端底图业务要素内容缺少、时效性差及偏远地区水务外业巡查执法无网络环境的问题,基于MBTiles地图切片存储技术和SpatiaLite空间数据库技术,研究基于移动GIS的离线版水务一张图。同时,为保证离线数据的安全,对切片和矢量数据库进行加密,保障海量空间数据的存储安全和访问效率。经验证,该研究方案能够实现离线空间数据的加载和渲染能力,运算性能高效,数据存储安全可靠,可为河长巡河和水利工程巡检运维等应用场景提供安全、高效、专业的移动地图服务,有效支撑智慧水务建设与应用。

基于智慧水务的水源调配APP关键技术研究应用

移动APP因具有高便携性和使用方便的特点,可以随时随地辅助领导决策和业务部署,逐渐成为重要的信息化支撑工具。随着智慧水务工作的开展和全市水资源调度工作的推进,建设支持多终端的系统工具已是大势所趋,文章结合水资源调度APP的开发应用案例,基于组件化构建、调令智能关联、视频流整合等技术提出了相应的思路和方案,为水务信息化建设提供了有力支撑。

北京市智慧水务感知体系构建及关键技术

感知体系建设是智慧水务的重要组成部分,按照智慧水务总体建设要求,结合北京水务物联感知现状构建了由感知站网、感知台账、物联网感知平台、感知数据汇聚接入、技术标准、制度保障组成的感知体系结构,对感知数据全生命周期监控、多协议多方式融合、边缘智能等关键技术及实现进行了阐述。经过智慧水务感知体系的建设,全市自然循环和社会循环的感知数据已基本实现汇聚与共享,为水旱灾害防御、水资源调度等业务提供了有效的数据支撑。

农业区生态系统服务的影响因素及空间优化分析——以北京市为例

[目的]探索北京市农业区生态系统服务的主要影响因素,并提出空间优化策略,促进农业区生态系统可持续性。[方法]文章利用InVEST、ROS等模型定量评估北京市多种生态系统服务,在此基础上采用K-means聚类方法识别生态系统服务簇,从而划分出北京市农业功能区。采用地理探测器分析其生态系统服务主要影响因素,并基于影响因素进行多情景优化,提出改善农业区生态系统服务的土地利用组成比例和空间配置方案。[结果](1)北京市农业区主要分布在东部、南部地区,占全市面积的26%;(2)农业区的气候调节服务主要受坡度影响,生境质量服务主要受植被指数影响,粮食生产服务受景观多样性、地区生产总值、农用化肥施用量等因素的综合影响;(3)耕地保护情景下的粮食生产服务提升更为显著;综合优化情景下的生境质量、休闲娱乐以及综合生态系统服务提升更为显著。[结论]探讨了北京市农业区生态系统服务时空演变、驱动机制及多种空间优化方案,为北京市及其他特大型城市的生态系统服务提升与农业区景观可持续规划提供参考依据。

基于在线监测的北京市地表水COD时空分布特征

为实时掌握地表水质时空分布,本研究采用量子点光谱传感技术,对北京市境内的地表水质进行自动监测,并对全市220个监测站点1月和7月的数据进行解析,采用时空分析方法探究水质变化规律.选用COD作为水质典型指标,结果表明,通过对比发现自动监测与实验室检测值两者符合线性关系(R^(2)=0.876,p<0.01),自动监测数据可以用来表征地表水的COD变化情况.在时间维度上,7月COD(均值为38.87mg·L^(-1))明显高于1月(均值为13.51 mg·L^(-1));在空间维度上,高浓度COD呈零星分布,而绝大部分地表水的COD偏低.通过时空扫描统计,发现1月一类时空聚集区10个区(2022年1月1日—15日);7月一类时空聚集区12个区(2021年7月17日—31日),二类时空聚集区为怀柔区(2021年7月13日).本研究借助量子点光谱传感技术,实现了城市地表水质的实时监测,为突发水污染事件应急处置管理提供了关键技术支撑,也为保护城市地表水质、保障人类健康、维护良好的生态系统提供了数据支撑.

北京市智慧水务标准体系建设研究

随着北京市水务信息化建设逐步向智慧化发展,对感知站点、数据、应用的建设要求越来越规范,亟需一套信息化标准体系用于指导智慧水务的建设.通过对北京水务信息化目前遵循的标准体系现状分析,研究构建了包含专业门类、功能序列和层级分类的智慧水务标准体系,为进一步加强北京智慧水务基础设施及应用建设提供规范化的建设参考.

区块链技术在北京智慧水务建设中的应用研究

为推进新技术在智慧水务中的应用研究,提升智慧水务数据安全性、透明性和可溯性,提高水务信息跨部门共享能力,通过分析区块链技术原理与特点,结合北京市智慧水务建设目标与内容,提出了区块链在智慧水务中的技术选型与存证方式,设计了智慧水务区块链总体架构,并初步探索了水务区块链应用场景和应用模式,对未来的工作方向提出了建议。研究成果可为区块链技术在水务场景的推广应用提供工作思路和技术指导。

基于Faster R-CNN改进算法的遥感技术及其在地质灾害监测中的应用研究

为了减少地质灾害带给人类的破坏,对自然环境中的地质信息进行精确监测具有极为重要的意义.在对地质灾害和遥感技术之间的关联性进行描述的基础上,本研究引入Faster R-CNN算法,进一步运用特征提取网络,修改训练方法并对该算法进行优化,使之应用于遥感技术以提升检测地质灾害的速度和精度,最终通过PASCAL VOC数据集与COCO数据集对所提出方法模型进行实验评价及论证.结果发现,GIOU值为0.6时,检测精度达到最优,且在算法对比中,本研究所设计的Faster R-CNN改进算法的AP@0.5达到了59,证明该算法兼顾了速度与精确性,达到了预期的目标检测目的.同时,发现本次研究设计的Faster R-CNN改进目标检测算法能够有效应用于卫星遥感技术,达到快速检测到自然环境中的地质信息,并能够通过判断其属性变换而做出预警措施,从而使得人类因地质变化引起的损失得以减少.

北京市水务空间数据资源共享服务平台的设计与实践

为了解决北京市水务空间数据组织缺乏业务逻辑、组织体系标准缺乏、空间数据共享困难、支撑业务平台建设能力不足等具体问题,结合北京市智慧水务底座建设总体要求,在水务一张图总体设计思路下,从共享服务平台的框架设计、关键技术以及应用实践等3个方面阐述水务空间数据资源共享服务平台的设计思路,不断优化平台的建设。

北京市疑似违法用地的遥感识别及时空分布特征研究

近年来城市违法用地现象屡禁不止,给城市监管带来困扰的同时,也为区域生态环境和社会经济的可持续发展带来了诸多不确定性因素。采用机器学习算法识别地表扰动,结合生产建设项目防治范围等资料,得出疑似违法用地。基于Faster R-CNN算法识别的疑似违法用地,准确率为89.4%;疑似违法用地在年内差距明显,第一季度明显高于其他3个季度,第三季度最低,二四季度相对平稳;空间维度上,疑似违法用地主要集中在大兴区、通州区和丰台区,即平原、人口密度相对适中的地方。研究成果能够及时、准确地获取违法用地违法建设,可以有效提升城市监督管理工作效率。

径流曲线数模型在湖南省山区小流域的优化与应用

径流曲线数模型(Soil Conservation Service Curve Number Model,简称SCS-CN模型)可以利用降雨资料估算径流,对水资源合理配置和山洪灾害预警具有重要意义,因为其方便计算、参数简单,而被广泛应用。目前标准SCS-CN模型在山区小流域的适用性欠佳,因此需要对模型参数进行优化以提高预测精度。本文以湖南省螺岭桥流域为例,根据实测降雨径流资料优化径流曲线数CN(Curve Number)查算表,并利用步长优化参数算法研究初损率对模型精度的影响,将优化模型的方法应用于湖南省凤凰小流域,验证该优化方法的可靠性。结果分析表明:与标准SCS-CN模型相比,优化后的SCS-CN模型效率系数NSE从0.576提升至0.813,决定系数R^(2)为0.858。将模型优化方法验证于气候地形条件相似的凤凰流域,模型NSE值提高117%。通过预测径流深与实测径流深比较,优化模型模拟精度较为理想,对湖南省山区小流域场次降雨产流预报有一定的参考意义。

北京市取水许可电子证照数据治理技术方法与实践

针对北京市取水许可电子证照存在的“信息有缺失、过期未处置、数据不一致、数据不关联”等问题,研究提出取水数据关联模型、证照质量合规性识别模型,阐述了基于这2个模型的取水许可电子证照数据治理工具的技术实现。实践表明,该技术方法基本解决了存量取水许可电子证照存在的问题,使取水许可证照数据更加合规、准确、完整,取水管理更加规范,推进了取水许可电子证照应用与取水许可“一网通办”。

基于Neo4j的水资源调度业务信息图数据库构建研究

北京市水资源调度是保障北京城市生活、生产、生态用水的基础保障工作,自南水北调水进京后,在调度业务工作中产生了大量的调度信息,为使信息被更好地存储及发挥更大的价值,基于北京市五水(地表、地下、外调、再生、雨洪)调度业务流程,梳理北京市水资源调度工程对象、调度实施单位等实体数据,构建实体节点、关系,研究基于Neo4j图数据库的水资源调度实体节点、关系以及属性的设计、存储及查询应用。研究表明,Neo4j图数据库对于水资源调度信息管理具有有效的数据分析意义。

基于HTML5的潮白河补水APP关键技术研究与应用

移动APP借助其高便携性和轻便型等特点,可以随时辅助相关业务人员进行决策和工作部署,成为重要的信息化支撑手段。本文针对潮白河补水期间补水APP开发和应用案例,结合前端技术架构和功能设计,分析了水务APP开发中的关键技术研究思路和方案,探究了水务地图、视频等要素的应用场景和技术手段,为水务信息化工作提供了有力支撑。