Improvements in the number and resolution of Earth- and satellite-based sensors coupled with finer-resolution models have resulted in an explosion in the volume of Earth science data. This data-rich environment is changing the practice of Earth science, extending it beyond discovery and applied science to new realms. This Review highlights recent big data applications in three subdisciplines—hydrology, oceanography, and atmospheric science. We illustrate how big data relate to contemporary challenges in science: replicability and reproducibility and the transition from raw data to information products. Big data provide unprecedented opportunities to enhance our understanding of Earth’s complex patterns and interactions. The emergence of digital twins enables us to learn from the past, understand the current state, and improve the accuracy of future predictions.
针对当前内涝计算模型边界条件多、参数校正复杂、运算过程时间长等问题,提出一种基于水量平衡的城市内涝计算方法.以气象预报数据为输入,采用时段水量平衡法,以排水分区的总降水量、区域主干管网的排水能力为边界,建立积水预报模型,搭建城市内涝预警系统,并对系统在深圳市 2021 年 10 次较大降雨中的应用情况进行分析,结果表明:采用水量平衡计算方法进行内涝模拟的准确率达 85%左右,能较好地预测城市内涝情况,为城市大尺度的内涝预警预报提供新的建设思路.
针对区县涉水项目审批中水文复核计算传统方式短板制约日渐突出的问题,以杭州市临安区涉水项目审批平台为试点,设计并开发区县级涉水项目审批数字助手.针对地区特点进行计算方法提炼和参数取值,系统化集成区域内碎片化存在的水文复核计算内容,构建设计暴雨、设计洪水、水库调洪演算、设计水位、建筑物超高、涉河桥梁分析共 6 个水文复核计算模型工具,以规范化的流程辅助审批人员快速进行复核计算.各模块采用微服务架构进行组合集成,通过人性化界面进行复核操作引导,设置关键参数的取值调整、结果展示、报告生成等功能,实现审批复核的全程留痕,助力解决复核计算效率不佳、设计成果准确性难评判的问题,为涉水工程防洪安全审批提供专业化、智能化的应用支撑.
为提升北大港水库工程管理现代化与智慧化水平,结合北大港水库"数字河库"建设现状和水库扩容工程规划,提出北大港水库数字孪生建设方案,搭建数字孪生工程建设总体框架与主要内容,丰富 L2 和 L3 级数据底板,构建模型库和知识库,实现建设期和运维期的智能应用建设.对安全监测数据底板、工程安全模型等数字孪生建设难点,以及实现"四大安全"与全过程、全要素管理等进行探讨.实现北大港水库流域防洪调度、水资源管理与调配,以及其他各项业务管理的数字化、网络化、智能化水平提升,有效推进水库运营管理数字化转型和智能化升级.
为建设符合盐环定扬黄工程实际的水利安全生产"四预"体系信息化系统,基于水利部智慧水利体系的建设要求,立足盐环定扬黄工程更新改造建设,基本完成设备运行自动化监测、供水业务信息化管理、关键设施可视化监视、制度预案等工程安全生产信息化建设的基础.结合工程信息化建设,分析盐环定扬黄工程实现安全生产的"四预"需求,明确以构建梯级泵站数字孪生为核心,探索基于工程智能业务应用、网络安全和梯级泵站智能调度融合建设的扬水过程的安全生产"四预"管控目标,探索"人防、物防、技防"到"数防"的数字化转变,为盐环定扬黄工程建设安全"四预"信息化体系提供方向和建设思路.
