數(shù)字孿生何以破解黃河流域數(shù)字化治理的“碎片化”困境

司林波 蕭欣茹

［摘要］當(dāng)前，黃河流域數(shù)字化治理面臨數(shù)據(jù)獲取不全面、信息集成難度大、省級(jí)共享水平落后以及新舊技術(shù)間應(yīng)用壁壘等“碎片化”困境。數(shù)字孿生黃河是以數(shù)字化的虛擬映射來(lái)模擬黃河全要素和時(shí)空全過(guò)程，具有高度還原性、即時(shí)同步性、閉環(huán)協(xié)同性以及優(yōu)化革新性特征，可以有效破解黃河流域數(shù)字化治理的“碎片化”問(wèn)題。基于整體性治理理論，結(jié)合數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)目標(biāo)，從協(xié)同感知、集成整合、應(yīng)用融合、反饋優(yōu)化四個(gè)維度構(gòu)建數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架，推動(dòng)數(shù)字孿生黃河建設(shè)從加強(qiáng)整體規(guī)劃、整合數(shù)據(jù)資源、完善全域智慧水利平臺(tái)、推動(dòng)技術(shù)更新與升級(jí)等方面采取因應(yīng)之策。

［關(guān)鍵詞］數(shù)字技術(shù)；數(shù)字孿生黃河；數(shù)字化治理；碎片化；整體性治理

［中圖分類號(hào)］D63 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1003-7608（2024）01-0058-09

一、問(wèn)題的提出

2022年4月，水利部黃河水利委員會(huì)印發(fā)《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》，提出要建立具有“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的數(shù)字孿生黃河，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化支撐帶動(dòng)黃河保護(hù)治理現(xiàn)代化。近年，以信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的第四次科技革命極大地推進(jìn)了數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展［1］。數(shù)字孿生作為新型智慧水利的基礎(chǔ)設(shè)施，以物理流域?qū)嶓w為單元、時(shí)空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學(xué)模型為核心、水利知識(shí)為驅(qū)動(dòng)［2］，以數(shù)字化的虛擬映射來(lái)模擬黃河全要素和時(shí)空全過(guò)程，推動(dòng)新基建大潮下智慧黃河建設(shè)的數(shù)字升級(jí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生、雙河共建。

當(dāng)前，學(xué)界關(guān)于流域數(shù)字化治理的研究，司林波等指出應(yīng)該利用現(xiàn)代信息技術(shù)建立共商共享的黃河流域生態(tài)環(huán)境綜合信息大平臺(tái)，對(duì)整個(gè)流域的水質(zhì)信息、水量信息、污染信息、防治信息等進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，進(jìn)一步深化流域協(xié)同合作［3］。師博等在數(shù)字長(zhǎng)江建設(shè)相關(guān)問(wèn)題研究中，指出數(shù)字長(zhǎng)江建設(shè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)在于推進(jìn)數(shù)字孿生長(zhǎng)江，通過(guò)建立“預(yù)報(bào)—預(yù)警—預(yù)演—預(yù)案”的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生長(zhǎng)江與物理流域同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化［4］。現(xiàn)階段，學(xué)界對(duì)數(shù)字孿生黃河的研究多是圍繞2001年時(shí)任黃河水利委員會(huì)主任李國(guó)英提出的“三條黃河”建設(shè)中的“數(shù)字黃河”進(jìn)行，也是數(shù)字孿生黃河的前身，主要集中于“數(shù)字黃河”建設(shè)中的數(shù)據(jù)管理［5］、黃河“數(shù)字模型”管理方法設(shè)想［6］、“數(shù)字黃河”發(fā)展戰(zhàn)略［7］、“數(shù)字黃河”現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展方向［8］，以及近年來(lái)在黃河流域高質(zhì)量區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局下，對(duì)“數(shù)字黃河”建設(shè)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)路徑的研究［9］。直接關(guān)于數(shù)字孿生黃河研究的成果很少，主要是水利部黃河水利委員會(huì)管理和科研人員提出的思考，如時(shí)任水利部黃河水利委員會(huì)總工程師李文學(xué)提出數(shù)字孿生黃河建設(shè)是深入推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展工作的重大需求和重要實(shí)踐，認(rèn)為業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)字孿生平臺(tái)和物聯(lián)感知采集傳輸是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的主要任務(wù)，實(shí)施路徑主要包括數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策等［10］。這些研究思考并沒(méi)有對(duì)數(shù)字孿生黃河的核心特征和功能進(jìn)行學(xué)理闡述，也沒(méi)有提出數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)框架，關(guān)于數(shù)字孿生黃河的研究還處于初步探索階段。

本文擬從黃河流域數(shù)字化治理面臨的現(xiàn)實(shí)困境出發(fā)，通過(guò)對(duì)數(shù)字孿生黃河的核心特征及其功能作用的分析，基于流域整體性治理的視角，構(gòu)建數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架，并提出數(shù)字孿生黃河建設(shè)的實(shí)踐進(jìn)路，進(jìn)而為理論界和實(shí)務(wù)部門(mén)進(jìn)一步開(kāi)展數(shù)字孿生黃河建設(shè)的理論研究和實(shí)踐探索提供參考。

二、黃河流域數(shù)字化治理面臨的“碎片化”困境

黃河流域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化治理的關(guān)鍵在于“數(shù)字技術(shù)為流域治理賦能”。數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于黃河流域治理最早可以追溯到20世紀(jì)80年代，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用主要關(guān)注某一方面的數(shù)據(jù)采集和分析，其局限性在于缺乏整體性、綜合性的治理視野和跨流域協(xié)同，進(jìn)而導(dǎo)致黃河流域治理工作存在“碎片化”“割裂化”的問(wèn)題。2001年7月，黃河水利委員會(huì)提出建設(shè)“數(shù)字黃河”（“三條黃河”計(jì)劃之一），旨在通過(guò)建立數(shù)字化的河流信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河流域的綜合監(jiān)控和管理［11］。但在實(shí)施過(guò)程中仍存在數(shù)據(jù)整合和共享方面的障礙，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也有待拓展。總體來(lái)看，數(shù)字技術(shù)在黃河流域治理工作中的應(yīng)用經(jīng)歷了從單一應(yīng)用到多元應(yīng)用的發(fā)展階段。由于受到當(dāng)時(shí)社會(huì)條件及技術(shù)水平的限制，數(shù)字技術(shù)在黃河流域治理中的應(yīng)用仍具有一定局限性，導(dǎo)致黃河流域數(shù)字化治理存在不同程度的“碎片化”問(wèn)題。

（一）各省區(qū)應(yīng)用進(jìn)程不統(tǒng)一，流域數(shù)據(jù)獲取不全面

數(shù)字技術(shù)賦能流域治理實(shí)踐需要一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)作為支撐。黃河流域流經(jīng)我國(guó)9省區(qū)，東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距大，《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2023》顯示，在地區(qū)生產(chǎn)總值方面，山東、河南、四川三省位于5萬(wàn)億元以上的第一梯隊(duì)，山西、陜西、內(nèi)蒙古位于第二梯隊(duì)，而甘肅、寧夏和青海三省區(qū)年地區(qū)生產(chǎn)總值均低于2萬(wàn)億元，屬第三梯隊(duì)。其中，山東省以8.74萬(wàn)億元的地區(qū)生產(chǎn)總值遠(yuǎn)超青海省（0.36萬(wàn)億元）24倍，地區(qū)間經(jīng)濟(jì)差異十分顯著，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用能力的差距也較大，中西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后的地區(qū)存在數(shù)據(jù)采集設(shè)備缺失和監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋不完全的情況，流域內(nèi)各省區(qū)間數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程不統(tǒng)一。黃河流域是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)，需要及時(shí)、頻繁地進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和采集才能實(shí)時(shí)反映流域狀況。由于采集成本和采集技術(shù)的高要求，部分地區(qū)數(shù)據(jù)采集的實(shí)際頻率無(wú)法滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求，數(shù)據(jù)的時(shí)效性和全面性難以保證。

（二）流域治理要素部門(mén)分散，信息集成難度大

黃河流域包括河道、湖泊、濕地、山區(qū)等不同生態(tài)類型，流域監(jiān)測(cè)涉及水質(zhì)、水量、土壤質(zhì)量、生物多樣性等多個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)，每個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)由不同部門(mén)或機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，形成“縱向分級(jí)，橫向分散”的治理格局，如黃河水利委員會(huì)統(tǒng)領(lǐng)黃河流域水資源管理問(wèn)題，而其水資源水質(zhì)和水量問(wèn)題則由沿黃各級(jí)生態(tài)環(huán)境部門(mén)和水利部門(mén)分別負(fù)責(zé)。流域內(nèi)各治理部門(mén)采用不同的采集方法和處理標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性難以準(zhǔn)確把握。數(shù)據(jù)指標(biāo)的不一致使得數(shù)據(jù)在集成過(guò)程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，增加了集成的成本和復(fù)雜性，不利于流域尺度的全面數(shù)據(jù)集成和一體化分析。此外，沿黃各省區(qū)政府在流域治理數(shù)字化設(shè)備布局、數(shù)字技術(shù)選擇、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定等方面缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，不同技術(shù)之間的協(xié)同效應(yīng)無(wú)法充分發(fā)揮，造成數(shù)字化建設(shè)缺失或重復(fù)、省區(qū)間生態(tài)“數(shù)據(jù)孤島”、技術(shù)應(yīng)用難以互聯(lián)互通等問(wèn)題。協(xié)同合作機(jī)制的缺乏使得數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用無(wú)法形成整體效應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（三）數(shù)字保護(hù)主義傾向嚴(yán)重，省際共享水平低

隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于黃河流域治理中的深度和廣度逐漸增加，流域內(nèi)數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放程度逐漸提高，擁有和使用數(shù)據(jù)也被視為一種權(quán)力的象征［12］。數(shù)據(jù)權(quán)力思維進(jìn)而催生“數(shù)字保護(hù)主義”，即將數(shù)據(jù)共享視為自身權(quán)力的喪失和特權(quán)的削弱［13］。目前，沿黃各省區(qū)之間的數(shù)據(jù)共享水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于省內(nèi)共享水平。這是由于盡管各省區(qū)的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)已基本建成，但只有四川、山東和甘肅三省的數(shù)據(jù)平臺(tái)與省內(nèi)建立起的市級(jí)平臺(tái)實(shí)際連接［14］，而其他六省區(qū)的數(shù)據(jù)平臺(tái)仍相對(duì)分散。這表明黃河流域普遍存在“數(shù)字保護(hù)主義”傾向，該傾向涉及對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)和控制態(tài)度，各級(jí)地方政府對(duì)本轄區(qū)內(nèi)的生態(tài)信息數(shù)據(jù)的保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，更傾向于保護(hù)、利用自身的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行轄區(qū)內(nèi)的黃河流域治理工作。這一行為進(jìn)而導(dǎo)致省際乃至市際間形成生態(tài)“數(shù)據(jù)壁壘”，限制了數(shù)字技術(shù)賦能流域治理的整體性和連貫性。碎片化的治理工作導(dǎo)致各級(jí)地方政府難以獲取、共享、利用流域間數(shù)據(jù)及模型，進(jìn)一步強(qiáng)化了“數(shù)字保護(hù)主義”傾向，形成了惡性循環(huán)。

（四）數(shù)字技術(shù)發(fā)展水平分級(jí)明顯，新舊技術(shù)應(yīng)用存在壁壘

數(shù)字技術(shù)應(yīng)用需要相關(guān)人員具備一定的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)能力，黃河流域不同地區(qū)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用情況可以通過(guò)流域內(nèi)地方政府?dāng)?shù)據(jù)開(kāi)放的總體情況來(lái)反映。通過(guò)《2022年度中國(guó)地方政府?dāng)?shù)據(jù)開(kāi)放評(píng)估》可以看出，山東和四川兩省地方政府?dāng)?shù)據(jù)開(kāi)放程度遠(yuǎn)高于其他沿黃七省區(qū)，不均衡的應(yīng)用現(xiàn)狀會(huì)進(jìn)一步拉大各省區(qū)數(shù)字技術(shù)發(fā)展水平。新的技術(shù)和工具不斷涌現(xiàn)，在黃河流域治理過(guò)程中，如果不及時(shí)跟進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用，可能導(dǎo)致該地區(qū)技術(shù)應(yīng)用滯后，新舊技術(shù)間存在互聯(lián)互通壁壘，影響全流域整體治理閉環(huán)的形成。

通過(guò)分析黃河流域數(shù)字化治理面臨的“碎片化”困境，可以看出，長(zhǎng)期以來(lái)基于行政區(qū)劃為界限的屬地治理模式及以結(jié)果為導(dǎo)向的政府績(jī)效考核辦法是“碎片化”困境的主要根源。一方面，屬地治理模式本意為在特定地域內(nèi)明確治理主體，明晰主體責(zé)任，但當(dāng)前黃河流域治理工作從中央到地方，每一層級(jí)均存在多個(gè)部門(mén)對(duì)黃河流域各類事務(wù)具有管轄權(quán)的情況［15］，易造成流域治理數(shù)字化建設(shè)缺失或重復(fù)、省區(qū)間生態(tài)“數(shù)據(jù)孤島”等“碎片化”問(wèn)題，各職能部門(mén)分工缺乏統(tǒng)籌整合致使治理難度進(jìn)一步提升［16］。另一方面，以結(jié)果為導(dǎo)向的政府績(jī)效考核辦法加劇了基層治理部門(mén)“唯政績(jī)論”現(xiàn)象。受科層制影響，黃河流域行政系統(tǒng)的“碎片化”和“部門(mén)裂化”問(wèn)題嚴(yán)重，治理主體普遍存在“數(shù)據(jù)權(quán)力思維”，即誰(shuí)擁有數(shù)據(jù)誰(shuí)享有話語(yǔ)權(quán)［17］。“數(shù)據(jù)權(quán)力思維”使得各治理主體對(duì)本轄區(qū)數(shù)據(jù)的保護(hù)和控制態(tài)度增強(qiáng)，數(shù)據(jù)共享意愿減弱，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)在流域內(nèi)省際、市際間的有效傳輸，降低共享效益。

三、數(shù)字孿生黃河建設(shè)：破解黃河數(shù)字化治理的“碎片化”之困

“數(shù)字孿生”這一概念是2010年由NASA首次書(shū)面提出并給出定義。近年，“數(shù)字孿生”技術(shù)在流域治理中加速應(yīng)用。2021年，水利部從國(guó)家網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、新一代信息技術(shù)群驅(qū)動(dòng)、流域治理管理需求等方面分析了推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)的必要性，正式開(kāi)啟我國(guó)數(shù)字孿生流域建設(shè)進(jìn)程。

（一）數(shù)字孿生黃河的概念及核心特征

“數(shù)字孿生流域”是一個(gè)基于數(shù)字技術(shù)和模擬建模的概念，具有高度保真、演化自治、實(shí)時(shí)同步、閉環(huán)互動(dòng)及共生進(jìn)化的特點(diǎn)［18］。數(shù)字孿生黃河是以數(shù)字化的虛擬映射來(lái)模擬黃河全要素和時(shí)空全過(guò)程。《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》提出數(shù)字孿生黃河建設(shè)總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策以及賦能水資源管理和調(diào)配等核心業(yè)務(wù)，旨在通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)虛擬的數(shù)字孿生模型，實(shí)時(shí)同步整合傳感器、遙感、氣象、水文等多源數(shù)據(jù)，并借助計(jì)算機(jī)仿真、建模等數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河流域的全面監(jiān)測(cè)、分析和管理。根據(jù)數(shù)字孿生黃河建設(shè)目標(biāo)和數(shù)字孿生流域的特點(diǎn)，本文認(rèn)為數(shù)字孿生黃河具有高度還原性、即時(shí)同步性、閉環(huán)協(xié)同性以及優(yōu)化革新性等四個(gè)方面核心特征。

一是高度還原性。高度還原性是指通過(guò)數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的虛擬黃河模型在模擬黃河流域?qū)嶓w時(shí)能夠盡可能地還原真實(shí)流域的幾何結(jié)構(gòu)和外形表觀，包括黃河流域的地理、地貌、水文、水資源分布、生態(tài)環(huán)境等方面的特征。通過(guò)高度還原，虛擬黃河可以精確地模擬、預(yù)測(cè)物理黃河的時(shí)空變化過(guò)程，推演不同決策作用下物理黃河的變化情況，為決策者和研究人員提供準(zhǔn)確的參考和評(píng)估依據(jù)。

二是即時(shí)同步性。即時(shí)同步性是指虛擬黃河能夠與物理黃河全要素保持實(shí)時(shí)同步，通過(guò)與流域內(nèi)各數(shù)據(jù)源、傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備的連接，獲取物理黃河實(shí)時(shí)的水文、氣象、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，尤其是極端事件發(fā)生時(shí)的流域變化情況，并將這些數(shù)據(jù)信息反饋到虛擬黃河模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬和預(yù)測(cè)。即時(shí)同步性可以幫助決策者及時(shí)了解流域內(nèi)的變化，以便做出快速的響應(yīng)和決策。

三是閉環(huán)協(xié)同性。閉環(huán)協(xié)同性是指數(shù)字孿生黃河建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)全流域多方位數(shù)據(jù)和信息的集成整合。虛擬黃河模型可以整合來(lái)自不同部門(mén)和機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，形成一個(gè)協(xié)同合作的閉環(huán)系統(tǒng)，從而促進(jìn)不同領(lǐng)域之間的數(shù)據(jù)共享、交流和合作，提高整體決策效能。

四是優(yōu)化革新性。數(shù)字孿生黃河還具有優(yōu)化革新性，包括對(duì)流域內(nèi)不同地區(qū)數(shù)字技術(shù)的優(yōu)化革新，還可以通過(guò)模擬和仿真技術(shù)，進(jìn)行虛擬黃河多種場(chǎng)景的模擬和分析，評(píng)估不同治理策略的效果，為決策者提供更加優(yōu)化的流域治理方案。

（二）數(shù)字孿生黃河何以破解黃河流域數(shù)字化治理的“碎片化”之困

基于數(shù)字孿生黃河的核心特征，數(shù)字孿生黃河建設(shè)的關(guān)鍵在于建立全流域?qū)用娴奶摂M黃河模型，以供流域內(nèi)各治理主體共享流域?qū)崟r(shí)變化，這可以有效解決以“條塊”分割為特征的屬地治理模式和考核辦法造成的“碎片化”治理問(wèn)題。數(shù)字孿生黃河建設(shè)是破解黃河流域數(shù)字化治理“碎片化”困境的有效路徑。

1.數(shù)字孿生黃河可以打破屬地治理邊界約束，增強(qiáng)治理合力

數(shù)字孿生黃河建設(shè)通過(guò)建立虛擬黃河模型，整合各地區(qū)的環(huán)境數(shù)據(jù)、資源信息和管理措施，實(shí)現(xiàn)全流域數(shù)據(jù)的共享和交流?；跀?shù)字孿生黃河的高度還原性特征，決策者可以觀察黃河全流域的運(yùn)行狀況，打破省際信息交流壁壘，促進(jìn)全流域的溝通和協(xié)作。全域治理主體可以在同一平臺(tái)上獲取流域數(shù)據(jù)信息，共同分析問(wèn)題、制定策略，實(shí)現(xiàn)信息共享和一體化管理。數(shù)字孿生黃河還強(qiáng)調(diào)跨區(qū)域協(xié)同治理，鼓勵(lì)各地區(qū)之間的協(xié)同合作和資源整合，有助于協(xié)調(diào)各方行動(dòng)，避免重復(fù)工作和資源浪費(fèi)。針對(duì)“碎片化”表現(xiàn)中的“數(shù)字保護(hù)主義”傾向，數(shù)字孿生黃河主張全流域共同參與和承擔(dān)責(zé)任的理念，激發(fā)全流域的積極性和合作精神，將全域資源、利益和需求整合在一起，形成共同目標(biāo)和合作機(jī)制，增強(qiáng)整體治理合力。

2.數(shù)字孿生黃河可以破解“唯政績(jī)論”現(xiàn)象，精確評(píng)估治理成效

基于數(shù)字孿生技術(shù)，數(shù)字孿生黃河可以實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河流域治理成效的精確評(píng)估。及時(shí)同步的虛擬黃河模型為全流域信息交流提供平臺(tái)渠道，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河全流域的生態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享，實(shí)時(shí)獲取各方治理主體的行動(dòng)數(shù)據(jù)和治理成效，充分解決因信息不對(duì)稱、信息處理不及時(shí)導(dǎo)致的各治理主體間權(quán)責(zé)劃分不清晰、管理范圍不明確等政府失靈等問(wèn)題。通過(guò)虛擬模型對(duì)治理方案進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，了解不同措施可能產(chǎn)生的影響和效果。這使得治理決策更加科學(xué)合理，不再僅僅依賴政績(jī)考核指標(biāo)，而是將治理成效與環(huán)境變化、資源利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素聯(lián)系起來(lái)，形成全面、長(zhǎng)遠(yuǎn)的治理評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，避免“唯政績(jī)論”背景下的“面子工程”。通過(guò)數(shù)據(jù)分析和模擬仿真，可以精確監(jiān)測(cè)各方主體的治理效果，評(píng)估其在生態(tài)保護(hù)、水資源管理、災(zāi)害預(yù)防等方面的績(jī)效，客觀地反映每個(gè)治理主體的貢獻(xiàn)和問(wèn)題。

3.數(shù)字孿生黃河可以整合全流域資源，提升流域數(shù)字化治理水平

通過(guò)數(shù)字孿生黃河的閉環(huán)協(xié)同性特征，可以實(shí)現(xiàn)黃河全流域資源的合理配置，避免資源浪費(fèi)。數(shù)字孿生黃河依托先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，如人工智能、大數(shù)據(jù)分析等，為黃河流域治理提供強(qiáng)有力的科技支持，尤其是數(shù)字技術(shù)在水資源管理、土地利用、生態(tài)保護(hù)等方面的應(yīng)用，可以最大限度地保護(hù)黃河的生態(tài)環(huán)境和自然資源，為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供更全面、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和異常情況，預(yù)警洪水、干旱等自然災(zāi)害，提高治理的應(yīng)急響應(yīng)能力。同時(shí)，數(shù)字孿生黃河也為黃河流域數(shù)字化治理水平的提升提供了契機(jī)，推動(dòng)流域治理向著更加智能、高效的方向發(fā)展。

4.數(shù)字孿生黃河可以優(yōu)化治理策略，推進(jìn)黃河流域治理制度創(chuàng)新

數(shù)字孿生黃河能夠以高度還原性模擬整個(gè)黃河流域的特征和過(guò)程。治理者可以在虛擬模型中嘗試不同的治理方案，評(píng)估其可能帶來(lái)的效果，從而優(yōu)化治理策略，革新治理方法。數(shù)字孿生黃河強(qiáng)調(diào)全流域?qū)用娴奶摂M模型，要求各治理主體共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)模擬分析預(yù)測(cè)不同決策的影響，找到最優(yōu)方案，降低治理風(fēng)險(xiǎn)，提高治理的針對(duì)性和有效性。在數(shù)字孿生黃河建設(shè)工作的推動(dòng)下，各治理主體不斷加強(qiáng)協(xié)作，推動(dòng)制度創(chuàng)新和建立合作機(jī)制。

四、數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架：基于整體性治理的視角

當(dāng)前，數(shù)字孿生黃河建設(shè)尚處于起步階段，流域內(nèi)各省區(qū)數(shù)字孿生黃河建設(shè)工作還未形成有效連接與協(xié)同。基于此，本文依據(jù)整體性治理理論，結(jié)合數(shù)字孿生黃河核心特征，構(gòu)建數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架。

（一）數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架構(gòu)建

1.理論基礎(chǔ)：整體性治理理論

整體性治理理論的核心思想是有效解決實(shí)際問(wèn)題，在治理機(jī)制上以協(xié)調(diào)、整合機(jī)制為基礎(chǔ)，形成基于對(duì)共同目標(biāo)的相互認(rèn)同而維系協(xié)作關(guān)系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［19］。整體性治理強(qiáng)調(diào)以“整合化”的治理形式，建立起相互聯(lián)結(jié)的整體性治理結(jié)構(gòu)，為公眾提供無(wú)縫隙而不是碎片化的政務(wù)服務(wù)，保障整體治理成效［20］。在整體性治理理論中，協(xié)調(diào)和整合機(jī)制是相互依存、相互影響的，有協(xié)調(diào)而無(wú)整合、有整合而無(wú)協(xié)調(diào)，均會(huì)影響整體治理成效［21］。融合機(jī)制是對(duì)協(xié)調(diào)和整合機(jī)制的補(bǔ)充和強(qiáng)化，起到綜合協(xié)同的作用。協(xié)調(diào)、整合、融合在數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)過(guò)程中缺一不可。首先，數(shù)字孿生黃河建設(shè)的重要目標(biāo)就是構(gòu)建跨界協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)全域治理主體的協(xié)調(diào)合作，使得各方能夠在同一平臺(tái)上共享信息、交流意見(jiàn)，共同制定整體性建設(shè)策略和方案。其次，數(shù)字孿生黃河建設(shè)需要構(gòu)建全流域?qū)用娴奶摂M黃河模型，模擬黃河全域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)變化，以便整合流域內(nèi)各類資源和管理措施，形成統(tǒng)一的治理方案，進(jìn)而提高治理成效。再次，整體性治理理論著重融合治理的各項(xiàng)功能，要求決策者制定更為全面和長(zhǎng)遠(yuǎn)的治理規(guī)劃，有助于實(shí)現(xiàn)黃河流域治理的整體優(yōu)化和持續(xù)發(fā)展，提升整體治理效果。因此，整體性治理理論與數(shù)字孿生黃河建設(shè)具有高度的內(nèi)在契合性，可以為構(gòu)建數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)框架提供理論支撐。

2.基于整體性治理的數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架構(gòu)建

圖1? 數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架

為更好地理解數(shù)字孿生黃河建設(shè)工作，本文基于整體性治理理論，結(jié)合數(shù)字孿生黃河建設(shè)總體目標(biāo)，構(gòu)建數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架（見(jiàn)圖1）。目前，正在建設(shè)的數(shù)字孿生黃河體系可以概括為原型黃河層—信息基礎(chǔ)層—孿生平臺(tái)層—業(yè)務(wù)應(yīng)用層［22］，《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》提出，數(shù)字孿生黃河建設(shè)總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策以及賦能水資源管理和調(diào)配等核心業(yè)務(wù)，依據(jù)現(xiàn)有數(shù)字孿生黃河體系，歸納其整體建設(shè)步驟分為數(shù)據(jù)感知、信息集成、平臺(tái)應(yīng)用、結(jié)果反饋四步?；谡w性治理理論的協(xié)調(diào)、整合、融合機(jī)制，密切結(jié)合數(shù)字孿生黃河建設(shè)目標(biāo)，本文認(rèn)為數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架應(yīng)該包括協(xié)同感知（協(xié)調(diào)+數(shù)據(jù)感知）、集成整合（整合+信息集成）、應(yīng)用融合（融合+平臺(tái)應(yīng)用）、反饋優(yōu)化（結(jié)果反饋）四個(gè)方面主體內(nèi)容，這四方面主體內(nèi)容通過(guò)協(xié)調(diào)—整合—融合機(jī)制實(shí)現(xiàn)物理黃河與虛擬黃河的連接，進(jìn)而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)虛擬黃河對(duì)物理黃河的智能模擬、數(shù)字映射。

（二）數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行機(jī)理

數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架通過(guò)協(xié)同感知層、集成整合層、應(yīng)用融合層和反饋優(yōu)化層，將物理黃河流域全要素信息和時(shí)空全過(guò)程以虛擬黃河模型的形式表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)虛擬模型對(duì)物理黃河實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行同步、分析、模擬和預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)流域中的問(wèn)題，為后續(xù)決策提供支持。通過(guò)對(duì)數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架的結(jié)構(gòu)—功能分析，可以厘清構(gòu)成框架的各維度結(jié)構(gòu)組成要素及其作用關(guān)系，進(jìn)而解構(gòu)數(shù)字孿生黃河的整體性運(yùn)行機(jī)理。

1.協(xié)同感知層：數(shù)字孿生黃河建設(shè)的底層“輸入—輸出”接口

協(xié)同感知層是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的底層“輸入—輸出”接口，是與物理黃河有直接聯(lián)系的層級(jí)，包含規(guī)劃、感知、識(shí)別、計(jì)算四類功能。規(guī)劃是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的第一步，是整體建設(shè)的開(kāi)端。依據(jù)整體性治理理論的協(xié)調(diào)機(jī)制，整體規(guī)劃建設(shè)流程，確立數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)目標(biāo)，完善流域內(nèi)各主體協(xié)同合作機(jī)制。感知是利用各種傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，獲取物理黃河流域的地理數(shù)據(jù)。識(shí)別是將采集到的數(shù)據(jù)與物理黃河的特征進(jìn)行對(duì)應(yīng)，建立數(shù)據(jù)與物理黃河之間的關(guān)聯(lián)，明確數(shù)據(jù)含義。計(jì)算是利用數(shù)學(xué)模型和算法對(duì)感知和測(cè)繪得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以獲得黃河相關(guān)信息和指標(biāo)。通過(guò)協(xié)同感知層的工作，能夠?qū)崟r(shí)獲取物理黃河的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理黃河的全面感知和準(zhǔn)確識(shí)別，為后續(xù)的規(guī)劃和決策提供支持。

2.集成整合層：數(shù)字孿生黃河建設(shè)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源整合庫(kù)

集成整合層基于協(xié)同感知層獲得的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)和信息平臺(tái)將原來(lái)分散、雜亂的多源數(shù)據(jù)整合成統(tǒng)一、有序的新數(shù)據(jù)源，為后續(xù)分析優(yōu)化工作提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源。在集成整合層，首先，將協(xié)同感知層計(jì)算得到的關(guān)鍵信息和指標(biāo)進(jìn)行整合并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。其次，信息平臺(tái)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與其他關(guān)鍵信息進(jìn)行集成，為決策者和利益相關(guān)方提供綜合視圖，全面了解物理黃河的實(shí)際情況。再次，在數(shù)據(jù)庫(kù)和信息平臺(tái)的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)字孿生黃河基本模型，對(duì)黃河全域進(jìn)行描述和仿真，為決策者提供全面直觀的視圖數(shù)據(jù)支持。

3.應(yīng)用融合層：數(shù)字孿生黃河建設(shè)的核心功能層

應(yīng)用融合層聚焦決策分析與價(jià)值轉(zhuǎn)化，主要包括信息同步、診斷、預(yù)測(cè)及指導(dǎo)功能。首先，應(yīng)用融合層通過(guò)與數(shù)字孿生黃河的基本模型同步包括水位變化、河流流量、水質(zhì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)獲取流域信息變化，確保決策者和利益相關(guān)方能夠準(zhǔn)確了解黃河的當(dāng)前狀態(tài)。通過(guò)比對(duì)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷流域突發(fā)問(wèn)題，快速識(shí)別并定位問(wèn)題成因，為后續(xù)決策提供支持。預(yù)測(cè)功能是基于基本模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)流域未來(lái)狀態(tài)，如水位、河流流量、洪水風(fēng)險(xiǎn)等方面的預(yù)測(cè)，有助于決策者提前采取措施以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的情況。此外，應(yīng)用融合層利用數(shù)字孿生黃河基本模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)融合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)跨域數(shù)據(jù)信息與技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，構(gòu)建數(shù)字孿生智慧平臺(tái)為全流域提供數(shù)據(jù)支持和決策指導(dǎo)，幫助決策者在面對(duì)突發(fā)問(wèn)題時(shí)制定科學(xué)決策，保障黃河流域的可持續(xù)發(fā)展。

4.反饋優(yōu)化層：數(shù)字孿生黃河建設(shè)的優(yōu)化改進(jìn)助推器

反饋優(yōu)化是將虛擬黃河模型中決策分析后所形成的指令信息向下反饋到集成整合與協(xié)同感知環(huán)節(jié)，用于改進(jìn)集成整合標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)整感知層工作的具體執(zhí)行。通過(guò)評(píng)估優(yōu)化機(jī)制，依據(jù)對(duì)治理成效的客觀評(píng)估，總結(jié)現(xiàn)實(shí)治理需求，加強(qiáng)流域數(shù)字化治理技術(shù)支持，縮小流域內(nèi)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用差距，消除新舊技術(shù)壁壘，完善數(shù)據(jù)質(zhì)量管理機(jī)制。在整體性治理理論的指導(dǎo)下，自下而上的建設(shè)流程與自上而下的反饋優(yōu)化形成了數(shù)字孿生黃河建設(shè)的優(yōu)化閉環(huán)，連接物理黃河與虛擬黃河，使得數(shù)字技術(shù)在黃河流域治理實(shí)踐中具備更好的適應(yīng)性和優(yōu)化能力。

綜上所述，在數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架中，各維度結(jié)構(gòu)組成要素間通過(guò)信息的流動(dòng)和相互作用緊密聯(lián)系在一起。協(xié)同感知層提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，集成整合層構(gòu)建虛擬模型，應(yīng)用融合層實(shí)現(xiàn)智能決策，反饋優(yōu)化層進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，共同構(gòu)成了數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架。協(xié)同感知層獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息作為數(shù)字孿生黃河建設(shè)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源庫(kù)的基礎(chǔ)，為集成整合層提供了數(shù)據(jù)源。黃河流域多源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息在集成整合層被整合成統(tǒng)一、有序的新數(shù)據(jù)源，為應(yīng)用融合層的功能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并由此構(gòu)建了數(shù)字孿生虛擬黃河模型。應(yīng)用融合層利用虛擬黃河模型進(jìn)行智能模擬和全面觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生黃河的精準(zhǔn)化決策和智慧化應(yīng)用。反饋優(yōu)化層的任務(wù)是將虛擬黃河模型中決策分析形成的指令信息向下反饋，形成閉環(huán)協(xié)同的運(yùn)行機(jī)制，用于改進(jìn)和提升整體性治理效果。通過(guò)這一整體性建設(shè)運(yùn)行框架，實(shí)現(xiàn)虛擬黃河與物理黃河的有效連接，在數(shù)字化的虛擬黃河模型中智能模擬、預(yù)測(cè)物理黃河的狀態(tài)和變化，為決策者提供信息同步、問(wèn)題診斷、模擬預(yù)測(cè)和決策指導(dǎo)等功能服務(wù)，確保了數(shù)字孿生黃河的高效運(yùn)行。

五、數(shù)字孿生黃河建設(shè)的實(shí)踐進(jìn)路

數(shù)字孿生黃河是黃河流域數(shù)字化治理發(fā)展的必然選擇。目前，數(shù)字孿生黃河建設(shè)進(jìn)程仍處于起步階段，想要實(shí)現(xiàn)流域數(shù)字化治理的最大效益，可以依據(jù)數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架，從以下幾個(gè)方面加以完善。

（一）加強(qiáng)整體規(guī)劃，推動(dòng)多方協(xié)調(diào)與合作

數(shù)字孿生黃河建設(shè)旨在實(shí)現(xiàn)黃河全要素和時(shí)空全過(guò)程的數(shù)字映射和智能模擬，從數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架協(xié)同感知層的組成要素和功能出發(fā)，通過(guò)整體規(guī)劃確立了數(shù)字孿生黃河建設(shè)目標(biāo)，基于感知和識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)了物理多方數(shù)據(jù)的采集與整理，計(jì)算功能則為后續(xù)建模工作完成了數(shù)據(jù)預(yù)處理。由此，通過(guò)制定整體性建設(shè)目標(biāo)和調(diào)控策略，推動(dòng)多方協(xié)調(diào)與合作，確保數(shù)字孿生黃河的全面推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)對(duì)流域治理的有效賦能。

一是明確數(shù)字孿生黃河的整體性建設(shè)目標(biāo)。首先，數(shù)字孿生黃河的建設(shè)目標(biāo)應(yīng)包括全面還原物理黃河全流域要素和活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的數(shù)字映射和智能模擬，為決策者提供準(zhǔn)確、可靠的流域信息。其次，整體性建設(shè)目標(biāo)還應(yīng)注重發(fā)揮數(shù)字賦能的功能，通過(guò)整合數(shù)據(jù)和平臺(tái)模擬，為決策者提供決策支持、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和資源優(yōu)化等作用。再次，整體性建設(shè)目標(biāo)應(yīng)強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)虛擬黃河與物理黃河的有機(jī)結(jié)合，形成數(shù)字孿生黃河的綜合應(yīng)用，提升生態(tài)治理成效。

二是制定整體性調(diào)適策略，推動(dòng)多方協(xié)調(diào)與合作。數(shù)字孿生平臺(tái)的建設(shè)需要制定整體性調(diào)適策略，涵蓋技術(shù)、政策、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面，包括建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、完善相關(guān)法律法規(guī)、推動(dòng)政策支持、加強(qiáng)人才培養(yǎng)和科研創(chuàng)新等［23］。同時(shí)，加強(qiáng)與各治理主體的溝通和協(xié)商，各方可以共享數(shù)據(jù)、共同參與模型建立和模擬仿真工作，平臺(tái)應(yīng)為各治理主體在線協(xié)作、信息共享、任務(wù)分配等提供交流渠道，促進(jìn)各方之間的有效溝通，形成建設(shè)共識(shí)，推動(dòng)數(shù)字孿生黃河建設(shè)的順利實(shí)施。

（二）整合數(shù)據(jù)資源，建立統(tǒng)一的數(shù)字孿生黃河“數(shù)據(jù)底板”

基于數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架集成整合層的功能，將流域多源數(shù)據(jù)信息整合成統(tǒng)一有序的新數(shù)據(jù)源，構(gòu)建流域數(shù)據(jù)庫(kù)。統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)底板”是提升數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)成效的基礎(chǔ)保障，通過(guò)設(shè)立數(shù)據(jù)資源清單并統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立數(shù)據(jù)采集機(jī)制和信息共享平臺(tái)，整合全流域數(shù)據(jù)資源，消除流域間“數(shù)據(jù)壁壘”。

一是設(shè)立數(shù)據(jù)資源清單，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。設(shè)立數(shù)字孿生黃河建設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù)資源清單并對(duì)其進(jìn)行分類整理，包括地理空間、氣象氣候、水文水資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，明確數(shù)據(jù)種類和來(lái)源，為后續(xù)的整合工作打好基礎(chǔ)。制定統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)底板”，即數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求等方面。通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，減少數(shù)據(jù)整合過(guò)程中的差異，提高數(shù)據(jù)資源的有效性。

二是建立數(shù)據(jù)采集與共享機(jī)制，規(guī)范數(shù)據(jù)獲取、傳輸、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)。利用遙感技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)等手段，實(shí)時(shí)獲取和監(jiān)測(cè)黃河流域的相關(guān)數(shù)據(jù)。建立開(kāi)放的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，吸引各方共享自己的數(shù)據(jù)資源，促進(jìn)各方主體合作，消除“碎片化”困境，形成全流域數(shù)據(jù)共享的良好氛圍。在共享開(kāi)放的同時(shí)需要注意數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)，在數(shù)據(jù)整合過(guò)程中加強(qiáng)安全措施和管理，采用加密、脫敏、權(quán)限控制等技術(shù)手段，確保敏感數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

三是建立信息共享平臺(tái)，加強(qiáng)黃河全流域各治理主體間的溝通與合作。通過(guò)開(kāi)放和共享數(shù)據(jù)資源、技術(shù)手段和研究成果，促進(jìn)黃河上中下游各流段之間的合作與共同發(fā)展。建立開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)，提供數(shù)據(jù)集成和共享的便利，調(diào)動(dòng)各方參與的積極性和主動(dòng)性。

（三）完善全域智慧水利平臺(tái)，推動(dòng)數(shù)字孿生黃河建設(shè)落地

應(yīng)用融合層是數(shù)字孿生黃河整體性建設(shè)運(yùn)行框架的核心功能層，數(shù)字孿生黃河建設(shè)的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生黃河的精準(zhǔn)化決策和智慧化應(yīng)用。依據(jù)應(yīng)用融合層同步、診斷、預(yù)測(cè)及指導(dǎo)功能，現(xiàn)階段完善全域智慧水利平臺(tái)，包括數(shù)字孿生黃河虛擬模型、天空地一體化黃河水利感知網(wǎng)和數(shù)字孿生黃河智能決策支持系統(tǒng)，是加快數(shù)字孿生黃河建設(shè)落地的重要推手。

一是建立流域全要素及時(shí)空全過(guò)程的數(shù)字孿生黃河模型?；谌饔驍?shù)據(jù)資源，建立數(shù)字孿生黃河模型，模擬黃河的水文、水資源、水環(huán)境等關(guān)鍵指標(biāo)的變化，對(duì)不同尺度、不同時(shí)段的黃河水情進(jìn)行精細(xì)預(yù)測(cè)和模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理黃河流域的實(shí)時(shí)連接、虛實(shí)映射，為精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

二是發(fā)展天空地一體化黃河水利感知網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警黃河水情。黃河河道素有“九曲十八彎”的特征，“三年兩決口，百年一改道”長(zhǎng)期威脅著沿黃各省區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)的可視化技術(shù)，將黃河復(fù)雜的流域數(shù)據(jù)和水情模擬結(jié)果以直觀、易懂的數(shù)字模型呈現(xiàn)給決策者和相關(guān)人員，幫助決策者直觀地了解流域的狀態(tài)、趨勢(shì)和變化，輔助制定科學(xué)、合理的調(diào)控決策。

三是完善智能決策支持系統(tǒng)?；跀?shù)字孿生黃河模型，完善智能決策支持系統(tǒng)，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，根據(jù)不同情景和目標(biāo)，對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，給出相應(yīng)的調(diào)控方案和建議，為決策者提供智能化的決策支持。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和模擬，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)洪水、干旱、水質(zhì)污染等災(zāi)害和環(huán)境問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，評(píng)估其對(duì)流域的影響，并制定相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施，減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和損失。

（四）推動(dòng)技術(shù)更新與升級(jí)，形成數(shù)字孿生黃河建設(shè)優(yōu)化閉環(huán)

對(duì)于數(shù)字孿生黃河的反饋優(yōu)化環(huán)節(jié)，需要基于數(shù)字孿生黃河模型的運(yùn)行情況和智慧決策的反饋結(jié)果，通過(guò)數(shù)字孿生黃河整體性運(yùn)行框架反饋到集成整合層與協(xié)同感知層，用于改進(jìn)集成整合標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)整感知層工作的具體執(zhí)行，持續(xù)優(yōu)化數(shù)字孿生黃河模型的性能，形成數(shù)字孿生黃河建設(shè)優(yōu)化閉環(huán)。

一是加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和模型校準(zhǔn)。在數(shù)字孿生黃河模型運(yùn)行過(guò)程中，持續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)采集或傳輸中的問(wèn)題。建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系，對(duì)共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查和評(píng)估，對(duì)于數(shù)據(jù)質(zhì)量不符合要求的，應(yīng)與數(shù)據(jù)提供方進(jìn)行溝通，要求其進(jìn)行修正和更新。通過(guò)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控和反饋機(jī)制，實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)質(zhì)量，并及時(shí)糾正數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)對(duì)建立的數(shù)字孿生黃河模型進(jìn)行校準(zhǔn)和優(yōu)化，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，不斷提高虛擬黃河模型的精確度和可靠性。

二是跟進(jìn)技術(shù)更新與升級(jí)，確保決策支持系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化。隨著數(shù)字技術(shù)和水利技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生黃河建設(shè)需要不斷跟進(jìn)新的技術(shù)方法，探索更高效、更精確的建模方法，并將新技術(shù)逐步應(yīng)用于數(shù)字孿生黃河建設(shè)中?；谛录夹g(shù)持續(xù)評(píng)估智能決策支持系統(tǒng)的性能，對(duì)系統(tǒng)的決策結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況改進(jìn)決策支持算法，提高決策系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度，確保數(shù)字孿生黃河在實(shí)際決策中發(fā)揮更大作用。

三是建立用戶反饋與參與機(jī)制。數(shù)字孿生黃河建設(shè)的參與方包括各級(jí)政府部門(mén)、水利管理機(jī)構(gòu)、科研院所、企業(yè)等，需要建立健全用戶反饋與參與機(jī)制，定期聽(tīng)取建設(shè)參與方的需求，了解各方實(shí)際建設(shè)應(yīng)用情況，收集各方改進(jìn)意見(jiàn)。同時(shí)，鼓勵(lì)各方主體積極參與數(shù)字孿生黃河建設(shè)，在數(shù)據(jù)共享、模型驗(yàn)證、決策制定等方面進(jìn)行合作，形成數(shù)字孿生黃河建設(shè)共同體，推動(dòng)數(shù)字孿生黃河的持續(xù)改進(jìn)和升級(jí)。

六、結(jié)語(yǔ)

黃河流域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化治理的關(guān)鍵在于“數(shù)字技術(shù)為流域治理賦能”，通過(guò)對(duì)當(dāng)前學(xué)界關(guān)于流域數(shù)字化治理研究成果的梳理和分析，可以看到，數(shù)字技術(shù)已成為流域高效治理發(fā)展的重要推手，數(shù)字孿生技術(shù)開(kāi)始逐步應(yīng)用到流域治理工作中。然而，值得注意的是，雖然目前數(shù)字技術(shù)已經(jīng)在流域治理中取得一定進(jìn)展，但如何將全流域數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用形成一體化、互聯(lián)互通的數(shù)字孿生流域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全流域范圍內(nèi)的數(shù)字化治理升級(jí)，仍然需要更深入的研究。

數(shù)字孿生黃河作為黃河流域數(shù)字化治理新態(tài)勢(shì)，有效推動(dòng)了智慧黃河建設(shè)的數(shù)字升級(jí)。未來(lái)數(shù)字孿生黃河應(yīng)更加注重整體性聯(lián)結(jié)，與數(shù)字孿生城市、智能交通等數(shù)字系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)與各方形成協(xié)同合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)交互和全流域聯(lián)通。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的進(jìn)一步重視，數(shù)字孿生黃河作為一種工具和手段應(yīng)與國(guó)家的相關(guān)政策和戰(zhàn)略相連接，為生態(tài)保護(hù)治理提供科學(xué)依據(jù)，幫助決策者制定更加有效的措施和政策，實(shí)現(xiàn)全流域生態(tài)保護(hù)治理成效的提升。

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［責(zé)任編輯：趙瞳］