长江科学院-获奖成果详情长江委青年科学技术奖

获奖名称: 基于物联网的智慧流域多源信息获取与分析关键技术及其水利应用

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 长江委青年科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2017

获奖人员: 李喆、申邵洪、曹波、张穗、文雄飞、向大享、陈希炽

成果简介:项目背景情况本研究在国家科技支撑、国家自然科学基金等多个项目的支持下，基于现代物联网技术，针对流域防洪安全、供水安全、粮食安全、生态安全、能源安全和航运安全等问题，面向流域最严格水资源管理制度和水资源科学调配的需求，本专题系统性研究了数字流域数据组织技术、物联网的时空连续多元信息获取途径和传输体系等三大难题。在数字流域数据组织技术方面，构建了基于物联网的数字流域结构化、非结构化数据组织技术，以及大数据环境下的空间信息层次组织模型。在基于物联网的时空连续多元信息获取途径分析方面，建立了基于物联网的时空连续多元信息获取技术体系框架及示范应用。在基于物联网的时空连续多元信息传输体系方面，构建了基于物联网的时空多元信息传输体系框架及移动式水质多参数传感器监测传输原型系统研制。主要技术创新 1、面对大数据环境下海量的结构化/非结构化数据，借鉴了国家基本比例尺地形图分幅组织体系，提出了兼容国家基本比例尺地形图分幅体系的改进型空间信息多级网格，研制基于Hilbert剖分格网的空间信息多级网格索引模型，实现多源异构数据LOD存储和高效索引。该模型实现了集总式数据组织到分布式数据组织的转变，便于现有的4D测绘产品与剖分数据的集成，及非结构化数据与结构化数据的集成，在数据组织管理上具有创新性。 2、基于洪水风险分析理论，将数字表面模型（DSM）和河道断面实测数据相结合，利用GIS自动生成流域下垫面三维立体场景，直接在三维场景中划定一维、二维计算单元，形成GIS驱动下的一二维耦合水力学计算模型，并应用到湖北省14个县市区洪水影响分析与洪水危险区图绘制中。该方法实现了GIS平台与水力学计算模型的集成，在GIS数据集成分析应用上具有创新性。 3、充分利用时序卫星影像数据序列提取云覆盖信息，计算连续最大无云天数、有云天数比、连续最大有云天数等三个云参数构建云参数法干旱遥感监测模型，并结合太阳高度角、日地距离和和昼长变化进行参数修正，在湖北省、云南省等地抗旱减灾中投入实际应用。该方法无需严格的大气校正和地面参数反演，为区域干旱监测预警的全自动化处理提供技术支持，在卫星遥感数据分析应用上具有创新性。推广应用情况项目研究成果获得了测绘科学、水资源、水信息学等学科多位院士的高度评价，一致认为项目围绕解决智慧流域建设中的关键问题，在水利信息采集、传输、存储、管理和分析应用方面开展了长期系统的研究和应用，取得了一些创新性成果，原创性突出，内容全面、技术路线正确、研究结论合理可信，具有良好的推广应用前景。项目研究成果已在湖北省、贵州省等地山洪灾害防治中投入实际应用，应用于湖北省14个县市区洪水影响分析与洪水危险区图绘制，应用于《江西省水利信息化顶层设计》、《澧水公司水利信息化“十三五”规划》等重要规划编制，并在长江流域及湖北省山洪灾害防治和防汛抗旱减灾中发挥了重要的科技支撑作用，取得了显著的社会效益、经济效益和生态效益。依托项目研究成果出版相关著作2部，发表论文24篇（SCI/EI检索14篇），取得发明专利2项、实用新型专利1项、软件著作权6项。