從「好看」到「用好」，優立科技技術給水利數字孿生一個支點

　　作為福建閩江支流的一級支流，金溪流域早期因受到無序采石挖沙、城鎮生活污水污染、農業面源污染等因素影響，流域濱岸帶生態退化，生態安全面臨不小的挑戰。

　　2021年4月，水利部水文司專門召開會議，研究部署數字流域建設和“四預”試點工作。其中，福建省被列為該項工作的試點省份之一。福建省水利廳高度重視本次數字孿生流域和河湖水文映射試點建設的任務。

　　作為開展河湖水文映射工作的試點河段，三明市金溪流域將樂段具有水文站網較完善、水利工程多、防洪安全突出等特點。建設該河段的數字映射，并在此基礎上開展防洪調度預演，為防洪調度指揮提供科學的決策支持，對探索數字流域建設和洪水防御決策支撐能力具有典型示范意義。

　　試點建設設想通過三維傾斜攝影及建模技術，實景展示洪水淹沒三維效果、防汛搶險動態流程、轉移路線等，使預案更加真實、直觀，進一步提升群測群防的效果。

　　按照案例最終的呈現，GIS技術、水文模型、洪水預報和洪水調度技術以水利一張圖數據底板為底座，在防汛場景上的技術融合和重要應用，實現對洪水“預報、預警、預演、預案”功能。

　　而對于該項目的背后技術支持方——數字孿生、元宇宙核心技術提供商深圳優立時空科技有限公司（以下簡稱“優立科技”）來說，其與水利數字孿生的故事也就此徐徐展開。

　　「好看」是第一步

　　福建項目合作的契機是“全流域超大規模三維場景的高速呈現這一難題”，始終困擾著項目組，但也正因這一難題，使得優立科技有機會參與到水利行業的項目之中。

　　項目將水文、地形、氣象、水利工程等基礎數據數字化，極大程度在幫助決策者長期探索水文規律、對流域水文信息進行實時監測、對災情發生前期的水文預報、預警和科學研究，提供準確、及時的數據信息，同時有利于對水文災害發生后損失進行分析預測。

　　從具體效果來看，項目利用優立科技“無限細節”引擎技術建設的大規模三維場景之上，實現多源異構數據融合應用，打造高仿真、智能化的水文映射數字化集成分析展示及虛擬水文動態仿真演示系統平臺。通過將大體量水文資料數據的集成、分析、展示于網頁端平臺，借助優立科技引擎的三維可視化與粒子渲染能力將3D-GIS技術與水文模型相結合，基于傾斜攝影模型、真實數字高程模型DEM來預測、對洪水時的淹沒過程及區域增強動態演示，對洪水后的災害及其損失進行分析預測，結合歷史洪水大數據，為決策者制定科學的防洪和減災對策及采取有效的抗洪救災措施提供保障。

　　不過優立科技副總裁易濤表示，當時的業務系統以及水利領域的專業算法基本由設計院所提供，優立科技的職責更多在于使合作方的成果能夠以數字孿生、可視化以及三維的形式呈現出來，以便于決策者直觀地看到推演算法的結果。

　　國產化引擎＋大體量數據

　　某種意義上，包括上述案例在內的水利數字孿生項目得以落地推開，其首要原因是需求巨大。

　　當傳統水利已難以滿足當下經濟社會發展提出的專業化、精細化、智能化管理要求，以流域為單元、以江河水系為經絡、以水利工程為節點的現代水利基礎設施網絡平臺需求應運而出。而啟動水利數字孿生是在李國英部長重點引領和要求下的國家級戰略，也順勢拉開了水利新型基礎設施建設的序幕。

　　易濤介紹稱，“從2019年開始規劃，去年開始加大落地力度。在江河湖泊、水資源開發利用等建設的水利基礎設施以及庫壩、水利工程等之中利用數字孿生、云計算、GIS等技術提升我國水利基礎設施的能力，從而達到“四預”（預警、預報、預演、預案）的要求。就此，水利部在具體落實中相對明確，先后推出了相關工作推進指南，確定試點范圍，成立專班進行督辦。”

　　在此背景下，一系列數字孿生領域工程建設的指導文件相繼出臺，加碼水利投資，推動重大水利工程建設提速。

　　有相關統計顯示，2023年截止目前，先行先試數字孿生水利公開中標公示的總額為2.31億左右、共計12個項目完成招標：第一，膠東調水數字孿生，中標額約7177.77萬元；第二，數字孿生夾巖水庫樞紐至黔西北供水工程，中標額約5288萬元；第三，數字孿生關門嘴子水庫，中標額約1980萬元。

　　從整個時間線來說，自2019年起，水利設施、庫壩、水利工程等層面的水利數字孿生建設一直上升到水資源管理、水調度甚至水利環保、生態需求，于優立科技而言是能發揮自我優勢的舞臺。

　　事實上，在優立科技出現之前，國內還未出現一個能支撐三維應用的純國產原生引擎。“原來的引擎基本上是國外的或“二次封裝”。國家對信創的要求越來越高也越來越嚴格，水利等相關部門亟需國產自主的引擎。”

　　據介紹，優立科技三維引擎已通過信創認證，支持統信UOS、國產銀河麒麟系統以及ARM架構服務器等，滿足用戶對于自主可控的要求。

　　直面水利領域相關政策與市場的機遇和需求，團隊也在不停地問自己：公司能為水利領域數字孿生帶來什么？

　　“除去水利設施的BIM，水利領域的數字孿生場景以自然景觀為多，需要擁有高速加載能力的引擎，最好還能延伸到終端應用。”

　　經過充分論證，優立科技的引擎可以解決三維大數據瓶頸，能夠在一秒鐘內加載TB/PB級三維數據。“項目大多采用激光掃描、傾斜攝影等實景數據。這類的數據體量較大，但我們的算法本身能夠解決大體量數據的加載問題。”

　　例如，上文提及的水利項目數據源便基本覆蓋數百平方公里的將樂城區及六個電站實景三維地形與高精傾斜攝影模型、真實數字高程模型DEM，總體量高達120GB。此外，業務數據上還包含水文波動粒子模型及實時的水文站監測數據、歷史洪水大數據庫等監測數據。

　　而在大體量數據加載之后，將這一數據輕量化地延伸至普適性終端應用市場，才是優立科技更為優選的路線。“與國外傳統引擎的三角面圖形計算路線不同，優立科技的引擎走的是純計算路線，通過點云數據算法，再進行圖像還原，不依賴GPU。在節省成本的同時，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上。即不限制三維數據大小，不依賴硬件資源，不強依賴網絡條件的遠程訪問”。

　　“好用”-立足普適性，下沉行業應用

　　水利數字孿生等專業場景中，對于數字孿生的要求不僅僅是「看著好」，更重要的還是能「好用」。

　　即便已經陸續有水利數字孿生落地，仍有人還在質疑數字孿生在其中的作用。

　　易濤坦言，優立科技在剛剛入局時，也曾被潛在用戶方質疑公司的技術。“我們一般會開一些驗證測試賬戶，親自上門為用戶進行數據轉換對接，用這種方式來打消他們的疑慮。”

　　從用戶體驗的角度上來講，優立科技需要一個將過去技術積累轉化成一個被用戶認可的機會。

　　對于后來者優立科技而言，“水利行業的特殊性在于，用戶方不僅要考察公司總體產品的技術設計方案與技術路線，更需要結合實際的水利設施工程項目、軟件進行工程級的測試驗證，同時對其技術安全性、穩定性以及適用性提出了極為嚴格的要求。”

　　目前，優立科技的多個水利數字孿生新項目已經進入測試驗證階段。易濤介紹稱，“我們對接的項目，已經有近7、8個進入了工程實施前的測試驗證階段，其中客戶包括一些重量級的設計院。接下來就是實施和簽約階段。”

　　按照優立科技的計劃，公司在水利這一場景上的重點，將圍繞以下幾個方向展開：其一，面積較大，數據量大的數字孿生流域建設，基本以實景為主，將整個流域的源頭、支流等匯聚在一張圖之上；其二，數字孿生灌區，進行數字映射、智能模擬、前瞻預演等。以及，水庫、大壩等重點工程，下一步可能還會向水資源管理、生態、水電站等方向延伸。

　　在業內人士看來，水利數字孿生市場的落地難點是，對于不同的區域在業務上的關注點差別較大，有的關注洪水淹沒和浸漫，有的則更加關注工程設施、水調度等，而以上業務關注點的不同，會導致市場參與方產品設計重心以及后面支持的專業模型都需要隨之發生變化。

　　從普適性應用的需求出發，已明確好團隊核心價值的優立科技更加專注且聚焦。“畢竟我們的產品開發較新，有很多的業務場景文檔和一些專用性的工具上還需要完善。從最初做普適性引擎出發，后續我們將結合水利領域的要求，如算法、業務系統等，進行新一輪研發與匹配，完善水利數字孿生的專用底座，從而滿足行業的一些特殊需要。”

　　在“2030年底前，大中小型水利工程全面實現標準化管理”等目標下，優立科技在水利領域的角逐剛剛開始。

　　關于優立科技

　　優立科技（Eulee）是一家數字孿生&元宇宙核心技術提供商，專注為企業提供三維數據管理、數字孿生創建及應用的高新技術企業，致力于用三維技術構建萬物相連的孿生世界，賦能多個行業。