北斗助力国家水安全

2020年7月31日，习近平总书记宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通！我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，产生了显著的经济效益和社会效益。习近平总书记高度重视北斗系统的建设和应用，多次作出重要批示，并在“十四五”规划和2035年远景目标纲要中明确要“深化北斗系统推广应用，推动北斗产业高质量发展”。

北斗闪耀   泽林水利                

2019年中央网信委印发统筹推进北斗卫星导航系统应用行动计划，对水利行业深化应用北斗提出明确要求。今年国务院印发的“十四五”北斗导航产业发展规划中，水利行业应用专栏，提出要“面向智慧水利需求，支持开展基于北斗的流域水安全综合监测预警应用工程，提升水文水资源监测、水利工程安全监测和预警等能力”。为积极响应习近平总书记的重要指示批示精神和国家推动北斗产业高质量发展的战略要求，水利部快速成立了北斗卫星导航系统深化应用领导小组，将深化北斗应用纳入“十四五”智慧水利建设实施方案中，并积极推动基于北斗的流域水安全综合监测预警应用工作。

                 

                  

                 

不忘初心   方得始终                    

2002年以来，北斗卫星导航系统在水利工程监测、水文测报等业务中有过局部区域的应用，但由于监测数据解算精度、数据传输效率不能满足行业要求，没有形成统一的标准规范，没有得到大范围、大批量的应用推广。

                     

智慧水利是新阶段水利高质量发展的最显著标志和六条实施路径之一。李国英部长提出，以数字化、网络化、智能化为主线，构建数字孪生流域，开展智慧化模拟，支撑精准化决策，加快构建具有“四预”功能的智慧水利体系。数字孪生流域是智慧水利建设的最鲜明特征和核心与关键，包括数字孪生平台和信息基础设施，要实现物理流域与数字孪生流域的同步、交互、仿真、闭环，就需要强大的时空基准作为支撑。因此，水的流动、调蓄和大坝、堤防等水利工程建设管理运行监测等，都具有明显的时空属性。北斗是国家重要时空基础设施，在水利领域特别是数字孪生流域建设方面将具有广泛深入的应用前景。                      

                     

中国水科院减灾中心从2016年开始开展北斗水利应用研究，并积极申报北斗卫星导航系统重大专项-“北斗水利综合应用示范项目”（以下简称“示范项目”）。经与中国卫星导航系统管理办公室的多次沟通协调，前后历时五年，最终在部领导、相关司局以及院领导的大力支持下，聚焦水利信息化与智能化水平提升，以北斗三号高精度定位和短报文技术为特色，结合智慧水利与水利信息化发展和产业转型升级的刚性需求，选择四个方面先行先试，及时启动实施示范项目。《北斗水利综合应用示范项目可行性研究报告》于2021年3月通过装备发展部和水利部的联合评审，于10月获得两部委联合批复。2021年12月，《北斗水利综合应用示范项目合同》正式签订。                      

                    

脚踏实地  行稳致远                

国家“十四五”规划和2035远景纲要指出，构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力。流域防洪抗旱、水资源管理与调配、水利工程建设与运行管理、河湖管理、水土保持、灌区节水精细化管理、水政执法、水文监测、国际河流管理等领域，都对卫星导航和卫星通信需求迫切。

示范项目以北斗三号特色服务和“智慧水利”建设为重点，立足“全面覆盖、急用先行”，选择病险水库、特高坝及高边坡、山洪灾害、特殊区域水安全等领域开展北斗水利应用示范，提升水利信息采集与感知能力，赋能实现“四预”措施；探索北斗技术水利应用模式，以典型业务示范带动北斗在水利行业的整体应用，加强我国水安全保障的动态监测能力，深入促进北斗三号系统在水利行业的规模化推广应用。

建设内容包括开发1个平台（北斗水利应用示范平台），开展4个典型应用示范（病险水库监测、特高坝及高边坡监测和施工、山洪灾害监测预警、特殊区域水安全监测），研制推广11类北斗应用终端，完成相关标准规范的研究和编制。

 

图1  项目建设体系

                   

图2 病险水库北斗应用示范框架

                     

图3 特高坝及高边坡北斗应用示范框架

                     

图4 山洪灾害监测预警北斗应用示范框架

                     

图5 特殊区域水安全北斗应用示范框架

                 

              

             

                  

当前，示范项目初步设计报告已正式获得水利部批复，各项工作进展顺利。通过我国自主可控北斗导航卫星，开发水利北斗融合应用系统平台及北斗水利特色终端装备，研制卫星导航水利应用标准规范，在重点水利工程开展典型应用示范等一系列工作，将有效填补国内行业应用空白，同时将产生可观的经济和社会效益。                    

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