引言

天空地水工一体化行动重塑水利监测新格局

2024年7月11日，水利部印发《数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知夯基提能行动方案（2024-2026年）》。

该行动方案，重新定义了“天”、“空”、“地”、“水”、“工”多种监测技术装备方法，在时空、范围、精度、频次等方面协同融合。通过构建数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知网体系，提升水利对象全要素和水利管理全过程智能监测感知能力，支撑构建具有“四预”功能的数字孪生水利体系，引领水利高质量发展。

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自研装备：

补齐“天空地水工”一体化监测感知装备短板

“女娲星座”筑牢天基防线

快速响应——目前“女娲星座”在轨卫星数量已达12颗，平均重访时间小于5.6小时，可提供全天时全天候的监测服务，切实解决SAR数据在洪涝灾害应急监测中“用时少、不用时多”的痛点。未来，“女娲星座”114颗卫星全部组网，可达分钟级重访，应急响应将更加快速。

高分辨率——分辨率最高优于1米，支持聚束、滑聚、条带、TopSAR等多种成像模式，可获取1m-12m分辨率、20km-100km幅宽的微波遥感图像数据，可清晰辨别水利工程形态结构。

形变监测——卫星具备高精度干涉测量能力，对载荷特性、姿态以及轨道进行高精度测量与高稳定控制，可通过多次重轨对水利工程等建筑物进行地表沉降监测。

无人机巡查打造空域鹰眼

自研无人机——航天宏图自主研制多型号中小型无人机平台，包括固定翼、复合翼、倾斜旋翼、电动多旋翼和无人机集群，覆盖航时10min-4h、作业半径10-120km、飞行速度2-35m/s，可实现定期巡航、自主巡查，支撑孪生数据底板生产、水利工程巡检、洪涝灾害监测等多场景应用。

无人机装备集成——2024年6月3日，航天宏图受邀参加水利部现代化雨水情监测预报体系建设现场推进会。会议现场航天宏图使用自主研发的多旋翼无人机集成激光雷达、雷达流速仪、取水器皿、视频实时传输等装备，为会场水文断面地形测绘、断面测流、取水样和现场视频直播等任务保驾护航。

“多基”协同提升水文观测能力

多基协同水文观测——2024年航天宏图中标多个水文监测设施提升工程项目。新改建水文测站基本实现全要素全量程全自动监测，集成北斗定位和信息报送为主的“天基”系统，以无人机巡查和空中监测为主的“空基”系统，以气象、降水、蒸发装备为主的“地基”观测系统，以水位、流量、泥沙、冰情、水下观测装备为主的“水基”观测系统，通过物联感知、3G/4G/5G通信、光纤通信和业务平台系统集成，建立了全面覆盖的“天空地水”多基协同水文监测体系。

多基协同保水库安全——近年来，航天宏图中标多个中小型水库雨水情监测及大坝安全监测项目，项目针对水库雨水工情，集成以北斗定位与通信监测为主的“天基”系统，以无人机巡查为主的“空基”系统，以雨水情监测装备为主的“地基”系统，以形变、测斜、渗流、渗压等装备监测为主的“工基”系统，建立了全面覆盖的“天空地水工”多基协同水库监测体系；通过水库综合监管平台实现监测信息的采集、查询、统计、分析应用，以及系统维护与可视化，最终实现中小型水库安全信息实时监测预警与监管。

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自主可控：

掌握从数据采集到智慧决策的时空融合技术

三级数据底板构建能力

全国地形级数据场景——基于国产化自主研发的PIE-MAP软件，支撑基于女娲星座SAR卫星的L1级1：25000和1：50000比例尺数字孪生流域中低精度DEM数据生产。

重点流域级数据场景——基于国产化自主研发的PIE-Lidar激光点云数据处理软件，支撑L2级数字孪生流域重点区域精细建模，主要包括重点区域的倾斜摄影影像/激光点云、水下地形等数据。

工程部件级数据场景——基于国产化自主研发的PIE-TDModel实景三维模型制作与发布系统软件，支撑L3级数字孪生流域重要实体场景建模，主要包括重要水利工程相关范围的高分辨率DOM、高精度DEM、倾斜摄影影像/激光点云、水下地形、BIM等数据。

多源数据智能融合管理

云原生多源数据管理——基于云原生技术研发的多源数据管理平台PIE Engine Server，可提供持续在线更新的PB级地理信息数据服务，平台具备专业制图与智能分析能力，支持数字孪生流域数据资源的高效管理与业务场景应用。

多源数据可视化管理——针对卫星遥感数据、地面监测数据、业务数据等“天空地水工”一体化监测数据和专题数据，提供数据编目、存储、查询、处理、下载、发布、可视化制图及共享。

智能计算分析与可视化

水文水动力模拟计算——基于PIE-Engine Factory、PIE-Hydr开发数字孪生流域模型平台，具备组件管理、流程编排、模型资源目录等功能，支持水文水动力模拟计算。

二三维可视化——基于国产化二三维GIS引擎（PIE-Earth Meta）和可视化模型组件，完成防汛“四预”业务系统搭建，实现从“数据汇聚-模型分析-知识决策-业务应用”全流程的技术应用可视化。

水利知识图谱决策支持

水利专业知识平台——基于PIE-Engine Knowledge完成流域数据知识图谱设计，包括流域水利对象、数据资源和预报模型等，支持水利专业分析。

水利知识图谱——基于流域单元的空间拓扑和水资源业务的知识图谱搭建，支持水利分析决策。

水利遥感SaaS云支撑

海量数据——开放160+国内外遥感数据及各类专题数据集，包括6PB+、900万景+数据。

智能提取——集成Tensorflow、Pytorch等主流深度学习框架、及丰富的专利遥感专题分析和机器学习算法，支持智能提取水体、自动提取土地利用分类信息、提供变化检测能力等。

开放能力——提供算法模型标准化接口，开放化服务能力。

结语

从自研装备到自主可控技术，航天宏图以“天空地水工”一体化监测感知夯基提能为核心，构筑起智慧水利的数字防线。未来，公司将继续以科技创新为引擎，助力水利行业迈向“全要素感知、全业务智能、全周期协同”的新范式，为守护江河安澜、保障国家水安全贡献宏图力量。