“天空地水工”一體化監(jiān)測感知網(wǎng)—“空”（天氣雷達(dá)、紅外/熱成像設(shè)備）

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       2026年全國水利工作會議上，水利部部長李國英發(fā)布重要講話，針對“十五五”目標(biāo)實施，提到繼續(xù)完善“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)，同時針對2026年水利重點工作，要系統(tǒng)謀劃推進(jìn)數(shù)字孿生水利體系建設(shè)，構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)。

       “空”主要是利用無人機(jī)、高塔等設(shè)施設(shè)備，搭載激光雷達(dá)、天氣雷達(dá)、測雨雷達(dá)等監(jiān)測儀器，實現(xiàn)對水域岸線、蓄滯洪區(qū)、山洪易發(fā)區(qū)等重點區(qū)域的地形、雨水情等要素監(jiān)測采集，實現(xiàn)針對中小尺度高精度動態(tài)信息的監(jiān)測感知。

 

（一）天氣雷達(dá)

       在“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系中，天氣雷達(dá)是“空”基監(jiān)測層的重要組成部分，主要用于對大范圍降水系統(tǒng)、強(qiáng)對流天氣和風(fēng)暴結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時、三維、動態(tài)監(jiān)測。

       天氣雷達(dá)是一種主動式微波遙感設(shè)備，通過向大氣發(fā)射電磁波并接收降水粒子（雨滴、冰晶等）的后向散射信號，反演降水強(qiáng)度、移動方向、垂直結(jié)構(gòu)及風(fēng)暴特征，常用于探測降水回波強(qiáng)度、測量風(fēng)場、識別強(qiáng)對流以及提供定量降水估測產(chǎn)品。雖然其空間分辨率略低于水利專用測雨雷達(dá)（X波段），但憑借覆蓋廣、組網(wǎng)成熟、數(shù)據(jù)權(quán)威等優(yōu)勢，在流域尺度水旱災(zāi)害防御中發(fā)揮著不可替代的作用。

       在“天空地水工”體系中，天氣雷達(dá)是實現(xiàn)“中大尺度、流域級”空中降雨監(jiān)測的核心裝備，其作用可概括為：“看得遠(yuǎn)、掃得全、識得強(qiáng)”，支撐流域暴雨過程的整體態(tài)勢感知。

天氣雷達(dá)的主要技術(shù)特點

1、大范圍連續(xù)覆蓋

       單部S波段雷達(dá)可覆蓋5萬~10萬km²區(qū)域。全國已建成超230部新一代天氣雷達(dá)，基本實現(xiàn)國土全覆蓋、重點流域無縫拼接。

2、三維立體探測能力

       天氣雷達(dá)可獲取0~15 km高度的降水垂直剖面。同時，支持識別融化層（亮帶）、風(fēng)暴頂高、回波懸垂等強(qiáng)對流特征。

3、多普勒與雙偏振技術(shù)

       天氣雷達(dá)的多普勒功能，用于測量降水粒子徑向速度，反演風(fēng)場、識別旋轉(zhuǎn)/輻合；以及近年推進(jìn)的雙偏振升級，再結(jié)合差分反射率、相關(guān)系數(shù)等參數(shù)可以有效區(qū)分降雨、降雪、冰雹以及非氣象回波（如昆蟲、地物），顯著提升降水估測精度和強(qiáng)天氣識別能力。

4、高頻次掃描

       常規(guī)體掃周期平均6分鐘（強(qiáng)天氣模式可縮短至3~5分鐘），能夠滿足短臨預(yù)報（0~6小時）業(yè)務(wù)需求。

5、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富

       可以提供多種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品供水利使用，例如：組合反射率、1小時/3小時定量降水估測、風(fēng)暴追蹤信息、強(qiáng)天氣警報（如雷暴大風(fēng)、冰雹概率）等。

天氣雷達(dá)的典型應(yīng)用場景

1、流域暴雨過程監(jiān)測與預(yù)警

       可以實時跟蹤臺風(fēng)、梅雨鋒、西南渦等大尺度系統(tǒng)，分析降雨落區(qū)、強(qiáng)度演變、和持續(xù)時間，支撐大江大河的洪水預(yù)報和應(yīng)急響應(yīng)。

2、強(qiáng)對流天氣引發(fā)的突發(fā)性洪水防御

       識別颮線、超級單體等可能引發(fā)山洪或城市內(nèi)澇的系統(tǒng)，同時結(jié)合地質(zhì)條件，支撐發(fā)布中小河流洪水和山洪災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警（水利、氣象聯(lián)合發(fā)布）。

3、水庫群聯(lián)合調(diào)度支持

       可以監(jiān)測整個流域或跨省區(qū)域的降雨分布，為三峽、丹江口等大型水庫提供上游面雨量輸入，支撐錯峰調(diào)度和預(yù)泄騰庫決策。

4、極端天氣復(fù)盤與模型校準(zhǔn)

       利用歷史雷達(dá)數(shù)據(jù)重建暴雨三維結(jié)構(gòu)，可用于水文模型參數(shù)率定、預(yù)警閾值優(yōu)化，支撐數(shù)字孿生流域的“情景預(yù)演”。

5、與X波段雷達(dá)、衛(wèi)星、地面站融合

       天氣雷達(dá)提供宏觀背景場，X波段雷達(dá)填補局部精細(xì)結(jié)構(gòu)，再融合衛(wèi)星紅外云圖、地面雨量站，構(gòu)建多源融合降雨評估產(chǎn)品，形成“天—空—地”降雨感知閉環(huán)。

       天氣雷達(dá)是“天空地水工”體系中“空”基感知的“流域之眼”。它以廣覆蓋、強(qiáng)權(quán)威、高時效的特點，為水利行業(yè)提供了大尺度降水系統(tǒng)的全景視圖，是防御流域性洪水、應(yīng)對極端天氣事件的“第一道情報源”。

       盡管其分辨率不及X波段測雨雷達(dá)，但通過與后者、衛(wèi)星、地面站及無人機(jī)等手段多源融合、優(yōu)勢互補，共同構(gòu)建起從“云中雨”到“落地災(zāi)”的全鏈條感知防線，為現(xiàn)代水治理和智慧水利筑牢空中數(shù)據(jù)基石。

（二）紅外/熱成像設(shè)備

       “天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系中，紅外/熱成像設(shè)備是“空”基監(jiān)測層的重要感知手段之一。它通過探測物體自身發(fā)出的紅外輻射（熱能），生成溫度分布圖像（不同物體因材質(zhì)、含水量、流動狀態(tài)等差異，表面溫度不同），實現(xiàn)對水利對象在夜間、霧天、無光照或隱蔽條件下的非接觸式監(jiān)測，具有獨特的全天候、全天時、穿透性優(yōu)勢。

       與可見光相機(jī)依賴外部光源不同，熱成像完全被動工作，不需照明，因此在黑暗、煙霧、薄霧、植被遮擋等復(fù)雜環(huán)境下仍能有效成像。

       在“天空地水工”體系中，紅外/熱成像設(shè)備獨特價值在于“看得見黑夜、識得出異常、穿得透薄障”。它彌補了可見光設(shè)備在時間維度（夜間）和環(huán)境維度（惡劣天氣）上的局限，是實現(xiàn)7×24小時連續(xù)智能監(jiān)管的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

紅外/熱成像設(shè)備的主要技術(shù)特點

1、全天時工作能力

       不依賴太陽光照，可在夜間、黎明、黃昏等低照度條件下清晰成像，支撐水利巡查從“日巡”向“晝夜不間斷”升級。

2、穿透部分障礙物

       可穿透薄霧、輕煙、揚塵、稀疏植被，對水面油膜、滲漏點等隱蔽目標(biāo)具有較強(qiáng)識別能力。

3、非接觸式溫度測量

       測溫精度可達(dá) ±2°C 或 ±2%（高端設(shè)備），可識別微小溫差（如0.05°C），用于檢測異常熱源或冷源。

4、多平臺集成靈活

       可搭載無人機(jī)（用于輕量化熱像儀廣泛用于巡河、應(yīng)急）；可搭載高塔/鐵塔視頻監(jiān)控球機(jī)（用于固定點位長期值守）；以及搭載有人直升機(jī)、固定翼飛機(jī)，進(jìn)行大范圍的普查（如大型水庫滲漏排查）。

5、與可見光融合成像

       多數(shù)設(shè)備支持可見光+熱成像雙模輸出，提升圖像的可讀性，也便于人工判讀與AI識別。

6、邊緣智能分析

       新型熱成像設(shè)備內(nèi)置AI芯片，可實時識別人員活動（非法采砂、游泳）、船只熱源（夜間偷采）和水體異常溫區(qū)（滲漏、排污）等。

紅外/熱成像設(shè)備的典型應(yīng)用場景

1、水利工程滲漏與管涌識別

       大壩或堤防滲漏水溫通常低于或高于周圍土體（取決于水源與季節(jié)），如果大壩背水坡、堤防背河側(cè)出現(xiàn)低溫濕斑（夏季）或高溫區(qū)域（冬季），熱成像可快速定位管涌、散浸、裂縫滲流位置，輔助搶險人員精準(zhǔn)開挖導(dǎo)滲。

2、非法采砂與夜間執(zhí)法

       采砂船發(fā)動機(jī)、人員活動能夠產(chǎn)生熱信號，即使關(guān)閉燈光、隱藏船只，仍可被熱成像設(shè)備發(fā)現(xiàn)，支撐水利、公安聯(lián)合開展“夜鷹行動”。

3、河湖生態(tài)與水質(zhì)異常監(jiān)測

       紅外/熱成像設(shè)備作用于熱污染識別（電廠冷卻水、工業(yè)廢水排入河道形成局部高溫區(qū)）、藍(lán)藻爆發(fā)預(yù)警（藻華聚集區(qū)因代謝產(chǎn)熱或遮蔽效應(yīng)，表面溫度與清水區(qū)存在差異）、死魚漂浮監(jiān)測（生物腐爛過程釋放熱量，可輔助識別污染事件）。

4、應(yīng)急搜救與災(zāi)情評估

       洪水淹沒區(qū)搜尋被困人員（人體熱信號突出）、地震/滑坡后尋找幸存者，同時也可評估水電站、泵站設(shè)備過熱故障。

5、冰凌與冬季河道監(jiān)測

       冰水交界處溫度差異明顯，可識別冰塞、冰壩位置，支撐防凌調(diào)度；監(jiān)測未封凍時期的河段（可能存在水流動力風(fēng)險）。

6、高塔/鐵塔視頻監(jiān)控增強(qiáng)

       在通信鐵塔上部署熱成像云臺，實現(xiàn)夜間河道入侵告警、水庫周界安防和水面異常熱源自動上報等。

       紅外/熱成像設(shè)備是“天空地水工”體系中“空”基感知的“夜視之眼”與“溫度之手”。它以全天候、非接觸、溫敏識別的獨特優(yōu)勢，解決了水利監(jiān)管中“看不見、查不著、防不住”的夜間與隱蔽場景難題。

       無論是工程安全、執(zhí)法巡查，還是應(yīng)急救援、生態(tài)監(jiān)管，熱成像技術(shù)都已成為現(xiàn)代智慧水利不可或缺的“暗夜利器”。隨著AI與多源感知融合深化，其在數(shù)字孿生流域和水工程安全運行中的作用將愈發(fā)關(guān)鍵。

       總結(jié)，“空”在“天空地水工”體系中扮演著高精度動態(tài)感知層的角色，是實現(xiàn)水利“四預(yù)”（預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的關(guān)鍵支撐。它包括無人機(jī)、高塔等設(shè)施設(shè)備，搭載激光雷達(dá)、天氣雷達(dá)、測雨雷達(dá)等監(jiān)測儀器，通過空中平臺對重點區(qū)域進(jìn)行快速、精細(xì)、多維觀測，有效彌合了大尺度衛(wèi)星遙感與點狀地面監(jiān)測之間的尺度鴻溝，為數(shù)字孿生水利提供高頻、精準(zhǔn)、可靠的算據(jù)基礎(chǔ)。

 

 

來源：公眾號毅觀察