“天空地水工”一体化监测感知体系构建，正在加速！

“天空地水工”一体化监测感知体系：科技赋能水利新时代的强力引擎

在数字技术浪潮席卷全球的今天，中国水利行业正经历一场深刻的变革。以“天空地水工”一体化监测感知体系为核心的数字孪生水利建设，正在重塑传统水利的监测模式与管理范式。这一体系通过整合天基、空基、地基、水基、工基五维监测网络，构建起覆盖水利全要素、全过程的智能感知系统，为水旱灾害防御、水资源管理与调配、工程安全运行等核心业务提供了前所未有的技术支撑。从太空中的遥感卫星到地面的巡检机器狗，从河湖上空的无人机到水库坝体的智能传感器，这场科技与水利的深度融合，正在书写新时代治水兴水的壮丽篇章。

一、立体化监测网络：从平面到立体的技术跨越

传统水利监测主要依赖固定站点和断面观测，存在覆盖范围有限、数据更新滞后、要素采集单一等弊端。而“天空地水工”一体化监测感知体系的构建，标志着中国水利监测正式迈入“立体时代”。这一体系以31颗遥感卫星、100余部测雨雷达、4800余架无人机、13.3万处地面水文报汛站、30多万处工程安全监测点为基础，形成了“天-空-地-水-工”五位一体的监测网络。

天基监测以遥感卫星为核心，通过多光谱、高光谱、合成孔径雷达等技术，实现大范围、高频次的水利要素监测。例如，“水利一号”及组网卫星可全天候监测汛旱凌情，获取地表水体分布、土壤含水量等关键数据，为防汛抗旱提供宏观决策依据。

空基监测依托无人机、高塔搭载测雨雷达等设备，完成中小尺度高精度动态监测。在2025年黄河调水调沙期间，无人机通过RTK技术实时获取下游水位、河势变化数据，结合卫星遥感影像，构建起“原型黄河-模型黄河-数字孪生黄河”的联动机制，精准预测工程险情与河势演变趋势。

地基监测通过地面水文站、雨量站、水质监测站等设施，聚焦关键区域点位的实时监测。湖南省桃源县牛车河镇在极端强降雨中，依托北斗卫星信道支持的龙凤山站点，在断网断电情况下持续传输数据，确保预警链条不间断，展现了地基监测在极端条件下的可靠性。

水基监测针对河湖库水体、水中、水下要素，运用声呐、ADCP（声学多普勒流速剖面仪）、水下机器人等技术，实现水深、流速、水质等参数的立体化采集。浙江省浙东引水工程通过561处取用水户监测点，结合水动力模型，优化水资源调配方案，提升平原河网地区多目标调度能力。

工基监测聚焦水利工程内外部要素，通过渗流渗压传感器、位移形变监测仪、应力应变计等设备，实时感知大坝、堤防、水闸等工程的安全状态。广西大藤峡水利枢纽的机器狗巡检员，可自主排查裂缝、渗漏等异常，其AI算法识别准确率超99.5%，为工程安全运行提供了智能化保障。

二、防汛抗旱：立体监测筑牢安全屏障

在全球气候变化背景下，极端天气事件频发，水旱灾害防御面临更大挑战。“天空地水工”一体化监测感知体系通过多源数据融合与实时传输，为防汛抗旱决策提供了科学依据，最大程度减少灾害损失。

实时预警与精准调度：2024年7月，四川省绵阳市北川羌族自治县遭遇强降雨，水利测雨雷达实时传输“云中雨”信息，结合地面雨量站数据，提前研判山洪泥石流风险，转移1155户2636人，避免人员伤亡。海河流域在入汛最强降雨过程中，通过“云中雨-落地雨-河中水”立体化监测，提前20小时预判洪峰流量，为东淀蓄滞洪区启用决策提供支撑。

断网断电下的应急通信：在湖南省桃源县牛车河镇极端强降雨中，北斗卫星信道成为数据传输的“生命线”。当全镇断网断电时，龙凤山站点通过北斗短报文功能持续上报雨情水情，确保预警信息及时传达，为人员转移争取宝贵时间。

数字孪生技术的前瞻预演：黄河调水调沙期间，数字孪生技术通过实时数据驱动模型，模拟不同调度方案下的河势演变，预测工程险情，为多目标共赢的调度决策提供技术保障。这种“前瞻-模拟-预演”的闭环机制，显著提升了防汛抗旱的科学性。

三、水资源调配：数字孪生赋能高效利用

水资源管理与调配是水利工作的核心任务之一。“天空地水工”一体化监测感知体系通过全要素数据采集与智能模型分析，实现了水资源的精细化、动态化、智能化管理。

母亲河复苏的科技助力：在断流27年的西辽河干流复苏行动中，数字孪生平台实时汇集1.7万余处监测站点数据，通过二维水动力模型推演河道过流能力，优化调水方案，使水头抵达通辽市教来河口，实现全线过流。这一案例验证了“数据驱动决策”在水资源调配中的有效性。

复杂水网的智能调度：浙东引水工程面对7000余条河流、2000余座控制性工程的复杂水网，通过构建“天空地水工”一体化监测体系，接入1747处监测设施，为14个专业模型和3个智能识别模型提供数据支撑。系统可模拟不同调度方案下的水流路径、水量分配，实现水资源多目标优化配置。

地下水与水质的智慧监测：重力卫星技术反演地下水储量变化，量子点光谱设备实时监测水质，在线计量体系精准统计用水量……全维度感知技术延伸至水资源管理全链条，为节约集约利用提供数据基础。例如，山东省位山灌区通过2000余处监测站点和1100余处高清视频监控，结合20余年灌溉试验数据，预测作物需水量、最优灌溉日期，提升农业用水效率。

四、河湖健康守护：智能技术遏制“四乱”

河湖库“清四乱”（清理乱占、乱采、乱堆、乱建）是维护河湖健康生命的重要举措。“天空地水工”一体化监测体系通过热成像、视频识别、卫星遥感等技术，实现了对水域岸线空间的动态管控。

热成像打击非法采砂：长江湖北黄冈段利用通信铁塔架设热成像设备，穿透浓雾和夜色实时监控船只。当系统检测到船只低速移动且存在热点时，自动判定为非法采砂嫌疑，触发抓拍、预警和报警录像功能。该平台已制止近百起非法采砂行为，完成多起案件取证。

卫星遥感追踪违规行为：甘肃省武山县某河道砂场违规采建过程被高分辨率卫星影像完整捕捉，通过多时相影像分析生成可视化证据链，为执法提供依据。浙江省绍兴市越城区部署14架搭载AI识别模型的无人机，覆盖90%以上水域，每月减少基层河长人工巡河2286人次，提升监管效率。

政策驱动下的体系完善：水利部部署实施河湖库一体化监测感知体系建设三年行动，明确应用卫星遥感、视频监控、无人机、北斗等技术，强化水域岸线空间管控。一张贯通监测、研判、预警、处置全链条的监测网正在形成，推动“清四乱”工作常态化、规范化。

五、工程安全运行：机器狗与机器人的“守护使命”

水利工程安全运行关乎民生福祉。“天空地水工”体系通过渗流渗压监测、位移形变检测、智能巡检等技术，构建起工程安全的全生命周期防护网。

机器狗巡检大坝廊道：广西大藤峡水利枢纽的机器狗集成多种传感器，可自主检测廊道结构安全，排查裂缝、渗漏等异常。其数字孪生体与AI算法结合，实现99.5%以上的主动识别准确率，替代人工完成高风险巡检任务。

智能机器人检测工程质量：磁吸爬壁式机器人与全域爬壁巡检机器人广泛应用于坝顶门机焊接质量检测、混凝土衬砌质量评估等领域。背包式激光扫描系统结合即时定位技术，快速获取360度高清全景图和三维点云，为工程验收提供精准数据。

全国工程监测设施完善：截至目前，全国已完善425座大中型和5.1万余座小型水库大坝安全监测设施，在黄河古贤等12个水利枢纽开展智能大坝建设试点。堤防智能巡检、智能石头等新技术应用，进一步提升了工程安全监测能力。

六、政策引领与未来展望

2024年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于全面推进江河保护治理的意见》，明确构建雨情水情监测预报体系，强化监测设施和信息资源共建共享。水利部发布的《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）》，从顶层设计层面规划了监测感知网的建设路径，为数字孪生水利提供算据保障。

未来，“天空地水工”体系将向更高精度、更高频率、更广覆盖的方向发展。5G、物联网、大数据、人工智能等技术的深度融合，将推动监测感知从“数据采集”向“智慧决策”跃升。通过构建具有“预报、预警、预演、预案”功能的数字孪生水利体系，中国水利将实现从传统治理向智能治理的跨越，为保障水安全、推动高质量发展注入持久动力。

在这场科技与水利的深度融合中，“天空地水工”一体化监测感知体系不仅是技术工具，更是治水理念的革新。它让每一滴水都“可感知、可预测、可调控”，让每一条江河都“健康、安全、有活力”。当苍穹之上的卫星与洪浪之下的机器狗协同工作，当数字孪生的河流与物理世界的工程实时映射，中国水利正以科技之名，书写新时代“人水和谐”的壮美诗篇。