智慧水利“数字孪生”时代的“大难点”
“善为国者必先治水，水利兴则天下定”，水利是国民经济的重要基础设施。
2021年11月，水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》（下称“方案”）中提出，到2025年，通过建设数字孪生流域…建成七大江河数字孪生流域，在重点防洪地区实现“四预”（即预报、预警、预演、预案），建成智慧水利体系1.0版。各地支撑水利业务发展的软硬件基础建设随之快速推进，产业全面迈入“智慧水利”发展阶段。2024年11月5日，水利部发布了今年前三季度的全国水利投资数据，9289.8亿元，再创新高。
可以看出，上文中反复提到的“数字孪生”，是这个阶段建设的核心与关键。
数字孪生是一种将虚拟世界与现实世界进行映射的计算机模拟仿真平台。天然水系内的各生态要素联系与影响因素复杂多变，难以在物理世界中推演制定预案。数字孪生平台可通过对地理环境、水文、水库等多种数据要素的虚拟可视化，在数字世界中模拟再现水流及涉水相关要素的空间关联关系、时空演进动态，尤为适应水利业务特点。
在数字孪生技术推动下，智慧水利进入了以高精度、全天候信息获取的新时代，卫星、无人机、地面监测站网站形成的空天地一体化的协同观测体系，提供了多维度和高频次的多源异构河湖常态监测与洪涝灾害观测数据。
面对多来源、海量数据的高频获取，传统遥感影像管理处理模式耗时长、效率低，难以满足智慧水利数字孪生对遥感数据服务与遥感信息提取的高时效要求，成为产业发展中一大技术难点。
小团队 如何解决水利遥感“大难点”
数简科技就是这样一个在遥感空间细分领域深耕国产化自主技术的服务商。公司2020年成立，不到五年，但在大数据技术积累上，远超该年限。
数简总经理兼行业专家李刚，从事IT信息行业二十年有余，在惠普担任架构师的他，前期积累了扎实的系统架构设计、大数据底层框架规划经验；后又长期从事卫星遥感大数据管理平台的技术研发工作，担任多个国家、省市级时空大数据项目的解决方案设计。数简团队核心成员也有着与他相似的经历，来自行业领先企业与一线科技企业，兼具10年以上通用数字技术开发与地理信息、遥感、时空专业领域经验。
在为多个政企时空大数据项目服务中，团队发现传统遥感数据技术中，切片预处理是一大“阻滞”，不仅导致数据生产周期长、人工干预多，后续的检索、调用、分析、计算，都会受此影响，难以形成流程自动化，整体效率低下。
随着云计算、人工智能时代的到来，这样的数据处理模式不仅难以跟上数据增量和数据要素共享流通需求的步伐，更严重降低了遥感空间大数据服务价值；并且，专业的遥感软件对于行业用户来说，门槛较高。
如何让遥感空间大数据管理与共享应用，高效又简单？
前期IT信息技术积累，让团队思考将通用信息技术与专业遥感空间大数据深度结合，在适应云计算与智能时代需求，解决数据效率问题的同时，降低专业操作难度，打造一款专业、高性能，又简单易用的政企遥感大数据平台。
“让数据变简单”，不仅成为数简成立的动力，同时也为数简团队产品设计与研发奠定了基础。在发展过程中，数简持续投入研发自主核心技术及相关产品，以数简时空数字基础平台为核心产品，同时不断扩展全系列时空数据技术产品，包括遥感智能分析、流程编排平台，以及类似“谷歌地球引擎”的遥感综合应用等，在解决专业的遥感空间大数据效率瓶颈的同时，让非专业的用户管理应用卫星遥感、无人机、气象、地理信息等数据，都更加简单高效。
同时，从研发之初，数简就坚持走软件产品自主可控的道路，充分考虑数据体系化安全保障和软硬件国产化的需求，支持飞腾、龙芯、鲲鹏等国产硬件，以及中标麒麟、银河麒麟、深度Linux等国产操作系统，全线软件产品符合等保三级要求。
持续投入自主研发技术产品的决定，不仅为数简赢得市场和保持技术先进性建立了时间壁垒，也让精干的团队，能够承担并高效交付省市甚至国家级的重点项目：仅智慧水利领域，数简团队就先后服务长江、山东省、天津市等国家、省市级的重点水利项目。
“行云智水”：打通遥感实时数据生产线
在智慧水利数字孪生建设中，挑战之一就在于需要短时间内统筹采集、获取、管理、处理、生产与共享TB甚至PB级遥感空间数据；而在流域防洪的应急状态下，需要逐日解译大量遥感数据，支持“四预”应用，在传统数据管理与处理模式下，数据的全生命周期管理环节都会出现效率问题，李刚也向笔者逐一进行分析。
首先是多源数据汇聚环节。传统模式的切片预处理问题，加之多源数据未建立统一标准，数据难以在短时间内自动化生产并管理，这让数据从获取到分发、从检索到应用等一系列环节产生“减速低效”的“连锁反应”，从上游环节就造成了数据的“堵塞”。
其次，在数据专业功能上。目前，遥感数据的管理、处理、分析、应用、分发等各功能割裂，用户需在多软件平台、线上线下跳转处理，令“供给”数字孪生的数据底板的数据渠道受阻。
在AI时代全面到来的背景下，治水同样离不开人工智能与算法模型的协助。在遥感AI解译和应用方面，为应对水利防洪业务不同需求及其变化，传统遥感处理模式需对数据进行反复切片预处理，才能进行遥感信息提取，导致数据实时性与精准度无法满足业务应用需求，难以支撑流域防洪的实时推演进而预测研判的需求。
针对以上智慧水利遥感空间大数据“产、处、管、用”多环节难点，李刚带领团队，基于核心技术与自主平台，构建面向智慧水利数字孪生的遥感平台解决方案，提供涵盖多源卫星遥感、无人机影像以及气象、矢量等多源时空数据的“统筹规划、多源汇聚、智能处理、管理分发、综合应用、服务共享”一站式平台，实现了一个平台对多源海量数据的集中管理、自动化生产、全生命周期功能一体化的高效提速，不仅支持常态化的水利河湖自动化高频监测场景，也可快速灵活应对流域防洪应急状态下“四预”应用的实时数据需求。
在数据标准与管理方面，数简基于云原生B/S架构，采用互联网“网盘化”的创新管理模式，在线逻辑集中了在/离线、跨设备、多来源、多类型的遥感地理空间数据，大幅提升数据管理效率与便捷度。
通过该种数据管理模式，仅需点击一个链接、一个界面，用户便可对分散各处的数据一目了然，并通过时空直观交互结合语义筛选的复合检索模式，在线查询、全分辨率浏览并调用这些数据，发布个性化数据服务共享；同时，平台支持组织以“虚拟星座”或“数字地球”模式，形成持续性内外部数据资源汇聚统筹与自动下载更新机制，重点疏通水利数字孪生数据底板供给侧上游“堵”点。
在数据功能方面，数简面向智慧水利需求，扩展构建了全域范围卫星、无人机影像、气象、矢量以及水文等多类型数据的处理、分析、计算等专业功能集一身的水利时空平台，构建“无人值守”的遥感数据“流水线”。
在数据应用方面，针对流域洪水防御业务的多样与时效性特点，数简通过平台遥感实时处理AI解译流程自动化，高效提取遥感信息。数简遥感数据实时在线动态处理核心技术，与自研产品线遥感智算框架、流程编排等模组化结合，动态满足业务多样化需求，平台算法库内置包括水体、建筑物、林地、坝体、植被、行洪障碍物图斑、淹没范围、水域岸线遥感监测等遥感解译算法，实现了数据不出平台，便可完成处理解译、信息提取的完整流程。
精耕技术产品 着眼大市场
虽然精耕遥感数据技术专业领域，但数简着眼的是“大市场”。
李刚认为，卫星、无人机遥感等为代表的时空大数据，是政企行业组织智能化转型下，都需要掌握的一种能力，而数简的核心产品时空数字基础平台，可以作为数据中台赋能政企进行便捷化的时空升级，有效提升对地监测和灾害风险防控能力。
据卫星遥感、地理信息、低空经济等综合调查显示，时空大数据市场发展前景广阔，细分市场领域对大数据技术软件平台、高级数据产品需求将不断扩大。在这样的趋势下，通过“时空数据中台+行业”模式，数简已快速扩展自然资源、智慧水利、商业航天等多个行业，年合同额稳步递增；同时，随着产品线不断研发完善，项目交付周期不断缩短、人效增长，有望实现政企赛道的“平台产品+”的低成本高速扩张。
