青海省水利与生态大数据应用工程研究中心

依托单位：青海中水数易信息科技有限责任公司、青海大学计算机技术与应用系、土木水利学院。

成立时间：2019年

青海省水利与生态大数据应用工程研究中心于2019年12月26日被批复认定依托青海中水数易信息科技有限责任公司及青海大学，青海省水利与生态大数据应用工程研究中心主要开展以下工作：

一、研究方向

青海省水利与生态大数据应用工程研究中心的建设核心目标是：“一个平台、两组设备、四套软件”。“一个平台”：三江源生态环境大数据平台；“两组设备”：云雨监测设备一套、水文与水质综合监测设备一套；“四套软件”：智慧水利、智慧灌区、河长制信息化2.0版本、城市防洪预警调度。

二、研究内容

（一）高原水利与生态数据监测设备

1.空基监测设备技术及应用，研究通过已有3架大型无人机、6架小型无人机搭载不同空中遥测设备，能在全天候下空地水利生态数据监测、收集、传输、存储处理全过程自动化技术1套；与清华大学合作在纳卫星发射后的数据接收及分析处理。

2.地基设备及技术，在现有设备技术基础上研究出地面高精度云雨雷达、高寒地区工作的低能耗视频监测设备、集水文与水质监测为一体的综合河湖自动监测设备、在高寒无信号地区信号组网传输技术。

3.基于现有超算设备及新获取设备，利用网络爬虫等技术对国内外开源卫星数据的下载分类存储，每日获取水文数据100G以上。

（二）水利与生态多源数据分析

1.通过系统梳理实际管理与科学研究对水利生态监测管理的需求，建立水利生态空间开源数据、地面观测数据、网络数据等多源数据的动态获取方法；

2.建立遥感影像数据反演河湖相关生态-水文-环境因子的深度学习方法及标准化技术；

3.搭建高时空分辨率的多源异构数据融合及解析技术，初步建立青藏高原河湖大数据产品生成技术；

4.开发基于二叉树变化高精度河网的数据管理方法。

（三）水利大数据在智慧水利与空地水资源高效利用的应用，生态环境大数据技术应用

1.“智慧水利”平台研发搭建，基于多源数据核心技术，通过平台能实现现有水利各信息平台资源整合，前端各类水利监测物联设备实现物联互通，多源水利数据初步整合共享、智能分析处理，GIS平台结合BIM及VR技术实现三维展示四大功能；

2.智慧灌区平台研发，通过智慧灌区平台，充分结合水联网技术，从水资源用水计划科学规划到渠系水管理智能调度，与闸门控制、视频监控、量水设施物联互通，结合大数据分析技术，实现组合农作物市场预测、水情中长期预报、作物生长周期需水、通过监测实时分析作物需水情况分析等实现灌区智慧高效节水灌溉；

3.“智慧河长2.0”系统开发，主要是优化航测数据收集处理系统、加入卫星遥感数据处理系统功能、升级数据挖掘处理及机器学习功能；

4.“智慧城市防洪”系统开发，实现城市洪水智能预报预警；

5.生态大数据平台搭建，集成数据自动获取、空间数据处理，以高精度河网为骨架，搭建基于WebGL标准的支持多源信息管理、信息分析挖掘和信息业务应用的生态大数据三维可视化数据平台，以三江源为试点，为三江源区生态监测管理提供具有系统性、时效性、可靠性的基础数据服务。

（四）开放服务

1.与青海大学、清华大学、西安理工大学等合作交流为他们提供研究开发平台，开展多种形式的产学研合作，为高校发展培养学术人才，为企业发展提供技术及工程人才，为研究所发展输入技术力量。

2.工程中心将以市场需求为导向开展产品研发，并进行成果转化，扩散至合作企业，推进企业技术创新，加快企业新产品开发，促进新兴产业的形成和发展。

3.积极开展国际、国内交流与合作，引进技术力量和研发设备，为工程中心的研发提供人才力量和硬件设施，提高工程中心平台的先进性。

4.培养水利信息化领域的高水平技术研究人才和管理人才，提高科研人员素质，积极通过各种方式鼓励科研人员参加各种形式的学习，为人才不断深造创造条件。

三、研究成果

工程中心通过先进的实验设备和优秀的技术团队，研究开发了《HydroMP水动力模型计算软件》、《水量调度管理决策支持系统》、《HydroMP水利模型软件管理平台》、《HydroMP水利模拟软件服务平台》、《大坝梯级调度后评估系统》、《水沙动力学模型软件》等一系列顶尖的专业系统平台，并申请获批了二十余项软件著作权。

（一）工程中心采用C/S模式，充分利用流域已建的水量调度控制站网，建立流域实时水情信息和用水单位的来水预报、用水、耗水、灌溉信息、生态需水等水调主题数据库，通过建立的水量调度模型，研发了水量调度管理决策支持系统。

（二）工程中心以云计算的水利建模与计算软件为基础，利用高精度结构化河网、数字流域模型、水情预报模型和水库多目标优化调度模型以及河流分级的多层次河网管理方法、基于二叉树的逐河段编码方法、河网结构及其拓扑逻辑的分析方法，采用基于SOA和WebService架构与接口服务，研究开发了全球河流信息系统。

（三）工程中心采用面向对象技术、ATL扩展编程技术、主题数据库技术、分布式计算的方法，并使用知识库的方法简化场内机组负荷和流量的分配的过程，建立了大坝梯级调度后评估系统。

（四）工程中心采用爬虫技术和接口技术采集数据，把需要的数据导入到数据库，进行数据分析处理；根据用户提交的请求查询出指定数据，并封装指定格式，使用JavaScript结合WebGIS技术，建立了三江源水文生态数据平台。

（五）工程中心通过以Web服务的方式实现模拟计算服务，采用自适应数据对象入库机制、三种标准化的模型集成机制、ATL扩展编程技术、主题数据库等技术，研发了HydroMP水利模拟软件服务平台、HydroMP水动力模型计算软件、HydroMP水利模型软件管理平台。

（六）工程中心借助多方设备如卫星、无人机、雷达等遥感技术，收集并分析处理水利生态数据，研究改良水利生态建设工作方法，提高水利生态保护与开发等领域生产效率。