近日，我國多地區(qū)持續(xù)降雨，導(dǎo)致很多城區(qū)出現(xiàn)較嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，道路積水中斷，市民淌水過街，大量車輛拋錨、泡損等新聞屢見不鮮，城市內(nèi)澇嚴(yán)重影響了道路交通。但在重慶悅來新城海綿城市卻沒有這種困擾，為有效破解城市“內(nèi)澇”現(xiàn)象，早在去年重慶就借助大數(shù)據(jù)技術(shù)助力“海綿”城市建設(shè)。
在悅來新城海綿城市建設(shè)過程中，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院承擔(dān)了監(jiān)測與信息平臺建設(shè)任務(wù)。重慶院高級工程師、大數(shù)據(jù)中心副主任張學(xué)睿對《中國科學(xué)報》記者說:“項目組自2017年4月以來，已建設(shè)完成水力、水質(zhì)、氣象等監(jiān)測站點381座，站點均已上線運行。同時，實時上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)供信息平臺各子系統(tǒng)調(diào)用，各子系統(tǒng)也相應(yīng)根據(jù)專業(yè)要求，研發(fā)了基于水文和水環(huán)境模型的各類統(tǒng)計、計算、展示、預(yù)警等功能模塊。”
智能化技術(shù)與實際需求的
完美結(jié)合
張學(xué)睿告訴記者，大數(shù)據(jù)中心主要研發(fā)包括大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺、數(shù)據(jù)挖掘與處理算法及軟件、人工智能應(yīng)用系統(tǒng)軟件在內(nèi)的算法模型和軟件系統(tǒng)。
“大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺要達(dá)到可對應(yīng)百萬級別傳感器或用戶的同時并發(fā)連接訪問、數(shù)據(jù)存取能力，重慶研究院已投資約兩千萬元，建設(shè)了200萬億次/秒計算能力的超算設(shè)備用于支撐基礎(chǔ)平臺研發(fā)和運行。”張學(xué)睿表示。
與此同時，以人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)算法研究為核心，大數(shù)據(jù)中心面向電商、智慧城市等不同數(shù)據(jù)類型，能夠提供高效率、高精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)建模與預(yù)測分析，尤其是通過承接國家水體污染控制與治理科技重大專項，面向三峽庫區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測和模型推演進(jìn)行了深入研究，對三峽區(qū)域水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)預(yù)測的準(zhǔn)確度已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。
張學(xué)睿說:“根據(jù)國家海綿城市試點項目的要求，重慶海綿城市監(jiān)測與信息平臺建成后，將為海綿城市考核評估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，海綿監(jiān)測系統(tǒng)要對海綿設(shè)施、匯水分區(qū)地塊、排水管網(wǎng)及排放口進(jìn)行體系化監(jiān)測，支持系統(tǒng)性評估與相互校驗，全面評價海綿城市建設(shè)對城市帶來的影響。”
在此基礎(chǔ)上，在重慶市海綿城市建設(shè)過程中，項目團(tuán)隊也對雨水花園、蓄水池、植草溝等各種海綿設(shè)施等措施進(jìn)行監(jiān)測跟蹤、積累數(shù)據(jù)，形成技術(shù)規(guī)范，以對同類城市提供經(jīng)驗和指導(dǎo)。
具備創(chuàng)新特質(zhì)的監(jiān)測與信息平臺
為了能夠全面評價悅來海綿城市建設(shè)成果，評估具體海綿設(shè)施在所在匯水分區(qū)中的效果，項目團(tuán)隊進(jìn)行了創(chuàng)新，在系統(tǒng)上可以做到同時從小尺度(具體海綿設(shè)施的種類參數(shù))到大尺度(悅來新城的控制指標(biāo))進(jìn)行監(jiān)測、模型計算和評價。
“重慶市悅來海綿城市監(jiān)測與信息平臺并不是簡單的降雨預(yù)報播報工具，我們研發(fā)了基于500米×500米的2小時精細(xì)化降雨預(yù)報高分辨率水文水環(huán)境模型。”張學(xué)睿表示。
結(jié)合布置在項目區(qū)域內(nèi)的300多個監(jiān)測站點實時采集、傳輸?shù)拇笈勘O(jiān)測數(shù)據(jù)，由后臺數(shù)字化水文、水力模型進(jìn)行不間斷的實時模擬計算，平臺就可以分析預(yù)測未來2小時之內(nèi)的降雨是否會造成排水管涌、路面積水、城市內(nèi)澇等現(xiàn)象。這不僅能將傳統(tǒng)方式下被動、事后的防洪救災(zāi)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃印⒅悄芑臑?zāi)害預(yù)警與應(yīng)對，還會贏得寶貴的防災(zāi)響應(yīng)時間，極大地提升決策的科學(xué)性。
由于重慶特殊的山地條件，除了巖土層正常含蓄雨水量，系統(tǒng)還需要通過高精度模型分辨直接滲流進(jìn)入管網(wǎng)的流量、外部區(qū)域來水流量和區(qū)域內(nèi)異常排污流量。
因此，平臺建立了“山地環(huán)境下的高精度管網(wǎng)模型”對管網(wǎng)排水進(jìn)行模擬計算，除了計算降雨時的流量，該模型還可以通過異常數(shù)據(jù)分析，對違規(guī)排放進(jìn)行精準(zhǔn)定位報警和管網(wǎng)異常淤積報警。
張學(xué)睿說:“結(jié)合地表覆蓋情況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測預(yù)報數(shù)據(jù)、管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和區(qū)域社會生產(chǎn)生活數(shù)據(jù)等，我們可以對悅來區(qū)域的庫塘、河道、蓄水池的水質(zhì)變化情況進(jìn)行分析，提供水環(huán)境管控決策的專業(yè)支撐報告。”
大數(shù)據(jù)平臺軟件大有可為
除了海綿城市建設(shè)，張學(xué)睿帶領(lǐng)的團(tuán)隊也將大數(shù)據(jù)平臺軟件應(yīng)用到其他方面。“團(tuán)隊參與了國家級跨行業(yè)、跨地域的大數(shù)據(jù)信息化工程，國務(wù)院三峽綜合管理能力建設(shè)實施規(guī)劃的編制工作，并牽頭編寫了生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測、遙感監(jiān)測、重慶數(shù)據(jù)采集管理中心等7個項目建議書。”張學(xué)睿告訴記者。
根據(jù)參與編制的國務(wù)院三峽綜合管理能力建設(shè)實施規(guī)劃，研究團(tuán)隊將大數(shù)據(jù)技術(shù)與智慧環(huán)境相結(jié)合，針對水利、環(huán)保、應(yīng)急等三峽庫區(qū)管理部門需求，分析了以遙感、自動監(jiān)測等手段獲取的海量環(huán)境數(shù)據(jù)，完成對長江經(jīng)濟(jì)帶上游核心區(qū)、三峽庫區(qū)的水環(huán)境動態(tài)感知及預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，為境內(nèi)總體水質(zhì)信息、水環(huán)境質(zhì)量評價、污染流域防治、事故應(yīng)急分析提供可視化的數(shù)據(jù)支撐。
除此以外，重慶市長壽湖水質(zhì)遙感監(jiān)測、重慶市水環(huán)境中的抗生素監(jiān)測信息系統(tǒng)、重慶市應(yīng)急風(fēng)險源管理系統(tǒng)、智能江北規(guī)劃設(shè)計等項目也應(yīng)用了相關(guān)研究成果。
張學(xué)睿說:“作為智慧城市理念的典型案例實踐，重慶市悅來海綿城市監(jiān)測與信息平臺具有很強的外延性和可擴(kuò)展性，可以方便地覆蓋其他鄰近區(qū)域，輔助悅來區(qū)域的智能市政和應(yīng)急管理。”
根據(jù)團(tuán)隊的規(guī)劃，他們將進(jìn)一步整合最新傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)成果，全面建成兼具智慧監(jiān)測、智慧預(yù)警、智慧管控等功能的全球領(lǐng)先實時智慧管控平臺，全面優(yōu)化海綿城市及雨洪排水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)及運營管控能力，為提升城市排水設(shè)施運行效率、保障城市防洪排澇安全、改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供決策支持。
（原標(biāo)題：大數(shù)據(jù)技術(shù)助力重慶“海綿”城市建設(shè)）
