“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用与挑战

“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用与挑战目录一、内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2（一）背景介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2（二）研究意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3二、“天空地水工”一体化技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4（一）定义与内涵．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4（二）发展历程与现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7（三）技术特点与优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7三、“天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用．．．．．．．．．．．．10（一）气象监测与数据分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10（二）地形地貌感知与建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14（三）水资源管理与调度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17（四）水工建筑物智能监控与维护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19四、“天空地水工”一体化技术在智慧水利中面临的挑战．．．．．．．．21（一）数据融合与共享难题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21（二）技术标准与规范不完善．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25（三）人才培养与团队建设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27（四）资金投入与政策支持．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28五、国内外案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29（一）国外成功案例介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29（二）国内应用现状与效果评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33六、未来发展趋势与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35（一）技术创新与发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35（二）政策引导与市场推动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44（三）国际合作与交流．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45七、结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48（一）研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48（二）研究不足与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52一、内容概述（一）背景介绍随着全球水资源的紧张和气候变化的影响，传统的人工监测方法已经无法满足对水质和水量变化的需求。因此开发一种能够实时采集、处理和分析数据的技术成为了迫切需要解决的问题。在这个背景下，“天空地水工”一体化技术应运而生。“天空”指卫星遥感，可以获取大气中的水分信息；“地”指的是地面观测设备，如雷达等，用于收集土壤湿度信息；“水”则是河流、湖泊等自然水源的信息；“工”则代表了各种人工监测设施，如水位计、流量计等。这种技术将上述四个要素结合起来，利用卫星遥感获取的大气水分信息，结合地面观测设备收集到的土壤湿度信息，以及通过水文站监测获得的自然水源信息，实现对整个流域的全面监测和管理。它不仅能够提供准确的水资源分布情况，还能预测未来可能出现的干旱或洪水灾害，为水资源的优化分配和保护提供科学依据。然而实施“天空地水工”一体化技术面临着一系列挑战。首先由于气象条件的变化，卫星遥感的数据可能不准确；其次，地面观测设备受制于地理位置等因素，难以覆盖所有区域；此外，自然水源的变化也会影响监测结果的准确性。为了克服这些挑战，研究人员正在不断探索新技术，例如引入深度学习算法来提高遥感数据的质量，采用多源数据融合的方法来增强监测能力，以及建立更完善的预警系统以应对突发性事件。同时也需要加强与其他领域的合作，比如农业、环保等部门，共同推动这一技术的发展和应用。（二）研究意义●推动智慧水利建设“天空地水工”一体化技术，作为现代科技与水利建设的深度融合，对于推动智慧水利的建设具有重大意义。通过整合天空（监测）、地面（传感）、地下（水文）和水工设施（管理）等多维度信息，该技术能够实现对水利工程的全面感知、智能分析和精准决策，从而显著提升水利管理的智能化水平。●促进水资源可持续利用水资源是地球上最宝贵的资源之一，随着全球人口增长和经济发展，水资源短缺和水污染问题日益严重。“天空地水工”一体化技术通过对水资源的实时监测和智能分析，可以为水资源管理提供科学依据，助力实现水资源的可持续利用。●保障防洪安全防洪安全是水利工作的重中之重，传统的防洪手段往往存在监测盲区大、反应滞后等问题。“天空地水工”一体化技术通过构建全面的水利监测网络，可以实现洪水预警的实时性和准确性，为防洪决策提供有力支持，有效降低洪涝灾害的风险。●优化水资源配置合理配置水资源是实现水资源可持续利用的关键环节。“天空地水工”一体化技术通过对水资源的精细化管理和智能调度，可以实现水资源的优化配置，提高水资源的利用效率，促进水资源的节约集约利用。●提升行业创新能力“天空地水工”一体化技术的研发和应用需要跨学科、跨领域的技术创新和合作。“天空地水工”一体化技术的研究与实践将推动相关行业的创新发展，培养更多的高素质人才和技术团队。●助力生态文明建设生态文明建设是实现人与自然和谐共生的重要途径。“天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用，有助于实现水资源的可持续利用和生态环境的保护，为生态文明建设提供有力支撑。“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用具有深远的现实意义和战略价值。二、“天空地水工”一体化技术概述（一）定义与内涵“天空地水工”一体化技术，作为智慧水利建设中的关键支撑，其核心要义在于通过有机融合天空（遥感、卫星观测）、地面（传感器网络、物联网设备）、水域（水情监测、水文模型）以及工程（堤坝、闸门、泵站等）等多源异构信息与数据资源，构建一个全方位、立体化、智能化的水利监测、管理与服务体系。这种技术的本质内涵在于打破传统水利信息孤岛和时空界限，实现对水旱灾害、水资源、水环境、水生态等涉水要素的全要素、全流程、全时空的精准感知、动态监测、智能分析和科学决策。它不仅强调技术层面的深度融合与集成应用，更注重跨部门、跨领域的协同管理与业务联动，旨在全面提升水利工程的运行效率、防灾减灾能力和水资源利用效益。具体而言，“天空地水工”一体化技术包含以下几个核心层面：多源信息融合：综合运用卫星遥感、航空摄影、无人机巡查、地面传感器、物联网设备、水文气象模型等多种技术手段，获取覆盖天空、地面、水域及工程全链条的丰富数据。立体监测感知：构建从宏观（卫星尺度）到微观（传感器尺度）的立体监测网络，实现对水利相关要素的高精度、高频率、全方位感知。互联互通共享：通过建立统一的数据标准和平台，实现不同来源、不同类型数据的互联互通和高效共享，为综合分析提供基础。智能分析与决策：利用大数据、人工智能等先进技术，对融合后的数据进行深度挖掘和智能分析，为水情预测、风险预警、工程调度、水资源优化配置等提供科学依据和智能化决策支持。下表进一步梳理了“天空地水工”一体化技术的关键构成要素及其内涵：构成要素技术手段/数据来源核心作用/目标与智慧水利的关联天空卫星遥感、航空摄影、无人机宏观监测、灾害普查、大范围态势感知提供水旱灾害预警、水资源分布宏观分析、工程安全宏观巡检地面传感器网络、物联网设备精准感知、实时监测、局部细节掌握提供水文气象数据、工程运行状态、土壤墒情、水质监测水工工程监测设备、调度系统工程安全监控、运行状态评估、调度指令执行实现闸门、泵站等工程的自动化、智能化控制与调度水域水情监测站、水文模型水情预测、水质评估、洪水演进模拟支撑洪水预报预警、水资源评价、水生态状况分析融合大数据平台、AI算法数据整合、信息共享、智能分析、协同管理实现跨部门信息协同、提升综合决策能力、优化水资源配置“天空地水工”一体化技术的定义与内涵，体现了现代水利向数字化、网络化、智能化转型的发展方向，为构建安全、高效、可持续的智慧水利体系提供了强大的技术支撑和理论指导。（二）发展历程与现状早期探索智慧水利的早期探索阶段，主要集中在对传统水利设施的数字化改造上。例如，通过安装传感器和数据采集设备，实现对水位、流量等关键参数的实时监测。这一时期的技术主要包括物联网技术、云计算技术和大数据分析技术。年份技术名称应用领域2010物联网技术水位监测2015云计算技术数据存储与处理2018大数据分析技术水资源优化调度系统化发展随着技术的不断进步，智慧水利开始向系统化方向发展。这个阶段的主要特点是将多个子系统进行集成，形成一个统一的智慧水利平台。例如，将水文监测、水资源管理、水质监测等多个子系统进行集成，实现对整个流域的全面监控和管理。年份技术名称应用领域2015云计算技术数据存储与处理2018大数据技术水资源优化调度2020人工智能技术智能预测与决策支持智能化应用进入21世纪后，智慧水利进入了智能化应用阶段。这一阶段的技术特点在于利用人工智能、机器学习等先进技术，实现对水利系统的自动化和智能化管理。例如，通过建立基于深度学习的水质预测模型，实现对水质变化的准确预测；通过建立基于机器学习的流量预测模型，实现对流量变化的准确预测。年份技术名称应用领域2018人工智能技术智能预测与决策支持2020机器学习技术流量预测未来展望展望未来，智慧水利将继续朝着更加智能化、精细化的方向发展。一方面，将进一步利用物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术，实现对水利系统的全面感知、全面互联、全面智能。另一方面，也将更加注重生态环境保护，实现水资源的可持续利用。（三）技术特点与优势技术特点“天空地水工”一体化技术通过整合遥感、地理信息系统（GIS）、北斗导航、无人机巡查、物联网（IoT）传感器、水工结构健康监测等多种先进技术手段，构建了一个多维、立体、动态、智能的监测与管理体系。其主要技术特点包括：多源数据融合：集成来自卫星遥感、无人机、地面传感器、水文站、水利工程本体等多源异构数据，实现信息的互补和交叉验证。立体化监测：结合高空（卫星、无人机）和中低空（无人机、地面传感器）监测手段，实现对水利工程全要素、全方位的覆盖，尤其适合大范围水域、河道和偏远地区的监测。空间信息优势：利用GIS的空间分析能力，精确定位监测对象，分析空间分布特征、演变规律，为工程安全评估、水资源调度、灾害预警提供空间决策支持。实时性与动态性：通过物联网传感器、无人机巡航、移动网络等技术，实现对水文情势、工程运行状态、环境变化的实时感知和动态跟踪。智能化分析：应用大数据分析、人工智能（AI）算法，处理海量监测数据，进行车载识别、变化检测、异常预警、风险预测和智能决策支持。技术优势基于其技术特点，“天空地水工”一体化技术在智慧水利应用中展现出显著的优势：优势具体体现对比传统方法的优势宏观性与精细性卫星提供大范围覆盖，无人机提供区域高分辨率，地面传感器实现精准测量，适应不同尺度监测需求。克服了传统方法仅能关注局部或大尺度但分辨率低的局限。全天候与高效率充分利用卫星和无人机克服天气限制（需天时），实现非接触式、自动化数据采集，大大提高了监测效率和覆盖范围。人工巡查受天气、人力、交通等条件制约，效率低、成本高。精准定位与时空洞结合GNSS技术（如北斗）和GIS，实现对水利工程本体、水流、水质、灾害点等要素的精确空间定位和时间戳记录。传统方法定位模糊，数据缺乏精确时间基准。整合监测与协同分析将水情、工情、雨情、灾情、环境等多维度信息整合于统一平台，便于关联分析，提升综合管理能力。各监测系统相对独立，信息孤岛现象严重。预警预测能力提升基于多源数据融合和智能分析，能更早发现安全隐患、水旱灾害风险，并提高预报预警的准确性和提前量。依赖经验和单一监测手段，预警能力有限。运维决策支持强为工程安全评估、维修加固、防汛抗旱、水资源优化配置、生态保护等提供科学依据和智能决策支持。决策过程更多依赖经验判断，科学性有待提高。“天空地水工”一体化技术以其多源融合、立体监测、实时动态、智能分析的特点，在提升水利监测的覆盖率、准确率、时效性，增强灾情预警和应急响应能力，优化水资源管理和工程运维决策等方面，具有巨大的技术优势，是推动智慧水利发展的重要技术支撑。三、“天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用（一）气象监测与数据分析在智慧水利系统中，“天空地水工”一体化技术通过多源数据的融合与协同，实现对水文气象要素的实时、精准监测。其中气象监测与数据分析是基础环节，它直接关系到水旱灾害预警、水资源优化配置、水生态保护等关键应用的有效性。气象监测网络构建气象监测网络是获取大尺度气象信息的基础设施。“天空地水工”一体化技术构建了一种立体化的气象监测体系，涵盖了：监测层次技术手段覆盖范围数据特点天空层面卫星遥感（云内容、雷达探测）全球、大尺度全天候、宏观动态地面层面自动气象站（温度、湿度、风速）区域网格化部署高频次、高精度水面/空中层面船载气象观测、无人机探测河流、湖泊、沿海区域覆盖间隙区域、高时空分辨率工程设施层面集成气象传感器（大坝等）特定水利工程周边针对性、预警关键点基于kalman滤波或粒子滤波算法的多源数据融合技术，可综合处理不同监测手段获取的数据，提升气象预报精度：z其中：zkxkvkwk气象数据分析与应用融合后的气象数据可用于：2.1水旱灾害预警通过分析降雨量时空变化、极端气温等指标，结合水文模型，实现洪水旱涝灾害的提前预警：ext预警阈值其中：μ为历史数据均值σ为标准差α,2.2水资源优化配置将降雨预测数据与水库、灌区需水量的关系模型结合，实现水资源调度优化：Q2.3水环境监测水温、溶解氧等水环境参数受气象因素显著影响，通过气象数据分析可预测环境变化趋势，例如：Δ其中I为饱和氧量，KH为亨利常数。挑战数据时空分辨率矛盾:天空侧数据宏观但更新慢，地面侧数据精细但范围小，如何在分辨率与覆盖上平衡。动态数据融合延迟:气象系统变化快，数据传输与融合若存在耗时则影响预警时效性。小流域气象预报不确定性:基础气象站与水文站时空对应关系稀疏，导致局部地区预报精度低。模型非定量化:准天气预报对极端事件（如暴雨）的定量预测能力仍有限，定量反馈到水文模型的准确性需持续验证。未来可通过机器学习强化气象预测模型、发展灰色预测技术及建立多源异构气象数据云平台来解决这些问题。（二）地形地貌感知与建模地形地貌感知与建模是开展水文监测和水利工程规划设计的基础工作，对实现智慧水利的高效管理和决策支持至关重要。在这一环节，“天空地水工”一体化技术通过高精度的遥感数据和地面测绘资料获取及分析实现地形地貌的精细化构建。◉无人机与卫星遥感无人机技术在地形测绘和灾害监测中展现出了快速、灵活和成本效益高的优势。先进的无人机携带高分辨率相机和激光雷达等设备，可以拍摄高精度的地面影像，获取详细的地形不规则点云数据。而在更广范围的宏观地貌测量领域，卫星遥感技术通过光学卫星和多波段雷达卫星获取高分辨率的地面覆被、地形和水体信息。例如，实地应用中，可以在不同光谱波段下拍摄的遥感影像结合机载激光雷达数据，可以实现地物和地质体的光谱和几何性质测绘。技术特点无人机卫星遥感分辨率与精度厘米级，随设备和环境变化米级至亚米级数据获取时间实时性高取决于卫星过境时间和数据处理速度适用场景精细化测绘和灾害应急响应大范围的地表覆盖和小区域的地面高程◉地理信息系统（GIS）的集成分析获取的地形地貌数据需要通过地理信息系统（GIS）进行集成和分析。GIS技术不仅可以进行地形建模，还可以实现对土地利用、水资源分布等信息的可视化与管理。例如，通过DRAGONTrueTM[2]、SuperMap[3]等专业GIS软件，可以在各种尺度的情感数据的基础上，构建详细的三维地形模型，提取地表覆盖物、高程、水系等信息。主要功能ArcGISDragonTrueTMSuperMap地形模型生成无缝集成goes3.0地形建模软件提供地形、高程、地表出露情况等建模功能地形生成、特征高程建模等景观特征提取影像分类与解译用于景观特征分析和提取多功能影像数据处理遥感数据管理支持多种数据格式，可将无人机、卫星等数据融合分析提供标准数据接口和数据预处理优化服务数据层次叠加分析，数据跨平台交互◉技术挑战尽管“天空地水工”一体化技术在地形地貌感知与建模方面取得了显著进展，但仍面临一些挑战：数据量大与处理效率：不同类型天地水工数据源通常具有海量的数据信息，数据的采集、存储和处理对硬件资源和算法优化提出了高要求。数据融合与误差校正：不同传感器的测量精度、分辨率和覆盖范围差异，需要通过复杂的数据融合技术来提升数据质量，并进行误差校正以保证模型的精度。标准与互操作性：不同来源和格式的数据需要有统一的技术标准以便进行兼容与分析，目前存在一定的技术壁垒和互操作性问题。深度学习与高维数据：地形地貌感知与建模技术越来越多地利用深度学习算法，然而深度学习模型通常需要大量的高性能计算资源，并且对数据要求较高，复杂地形环境下数据稀疏问题严重。云边协同与计算任务：现代智慧水利系统通常需要实时数据处理能力，采用云边协同技术可以缓解系统在分析和处理海量数据时的计算负担，但在数据隐私保护、安全传输和计算资源调度方面还需完善。综合以上所述，克服这些挑战不仅需要技术创新和硬件升级，还需要行业内外的协作、标准化和规范性工作的进一步推进。只有这样，“天空地水工”一体化技术才可能在智慧水利工程中获得更广泛的应用和更高的效能。（三）水资源管理与调度“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域的应用，极大地提升了水资源管理与调度的智能化水平。该技术融合了卫星遥感、无人机测绘、地面传感器网络和水利工程模型等多源信息，实现了对水资源的全方位、实时动态监测，为科学管理提供了强有力的技术支撑。实时监测与信息获取通过“天空地水工”一体化技术，可以实现对河流、湖泊、水库等水体的水位、流量、水质、蒸发量等关键参数的实时监测。例如，利用卫星遥感技术，可以大范围、高效地获取地表水情信息；无人机测绘则可以对重点区域进行精细化的数据采集；地面传感器网络则提供了水体内部及相关区域的详细数据。数据融合与分析数据的融合与分析是水资源管理与调度的重要环节。“天空地水工”一体化技术通过建立多源数据融合平台，整合不同来源的数据信息，利用数据融合算法进行综合分析。例如，可以利用主成分分析法（PCA）对多维数据进行降维处理，提取关键信息；再通过时间序列分析对历史数据进行趋势预测，为决策提供依据。具体的数据融合框架可以表示为：F其中x1,x2,…,水资源调度优化基于实时监测和数据分析，“天空地水工”一体化技术可以为水资源调度提供科学依据。例如，通过建立水资源调度优化模型，可以实现水资源的合理分配和高效利用。典型的优化模型如下：extminimize其中fx表示目标函数（如最小化水资源浪费），gix和h例如，在水库调度中，可以考虑如下优化目标：extmaximize 其中Qi表示第i阶段入库流量，qi表示第i阶段出库流量，表格示例以下表格展示了利用“天空地水工”一体化技术进行水资源调度的典型数据：水体类型监测参数数据来源更新频率融合算法应用场景河流水位、流量卫星遥感、无人机每小时PCA洪水预警湖泊水质、面积地面传感器、无人机每日时间序列水质监测水库蓄水量、蒸发量卫星遥感、地面传感器每日多源融合调度优化通过以上技术手段，“天空地水工”一体化技术为水资源管理与调度提供了全面的数据支持和科学的决策依据，显著提升了水资源利用效率和管理水平。（四）水工建筑物智能监控与维护水工建筑物智能监控与维护是“天空地水工”一体化技术应用的重要领域，通过集成化、信息化手段，有效提升水工建筑物的运行效率和健康水平。◉智能监控系统传感器部署在大型水坝、水闸、堤防等水工建筑物关键部位部署各类传感器，实时监测如水位、流量、渗流压力、变形位移、裂缝等关键指标。-04（此处内容暂时省略）物联网技术利用物联网技术将分散的传感器数据集成统一管理平台，实现信息智能汇总和数据分析。人工智能算法结合深度学习、机器学习算法，对收集的大量数据进行分析，实现智能化预警及故障诊断。◉维护保养数字化平台三维建模与仿真利用三维建模软件生成建筑物的精确模型，并提供虚拟仿真场景，为维护决策提供直观支持。数字化档案管理采用云存储与数字化管理系统，对工程沿程记录、施工内容纸、验收证明等材料进行归档与统计。远程监控与控制通过无线网络实现远程操作，例如远程开启/关闭阀门和监控设备，安全高效地进行日常和紧急维护。◉面临的挑战数据安全性大量传感器数据传输存储过程中保障数据加密及网络安全性，防止敏感信息泄露。系统兼容性确保各模块间兼容性，包括数据格式、通讯协议等，实现多元化监测与维护手段的综合应用。技术升级持续更新人工智能、物联网、大数据分析等核心技术，以应对技术发展带来的新挑战。专业人才培养建立跨学科技术团队，并加强相关专业人才培养，提升技术创新与工程应用能力。智能监控与维护技术的广泛应用，不仅提高了水工建筑物的安全性和运行效率，还为智慧水利体系建设了坚实基础。未来，随着技术的进一步发展，预计将实现更深的智能融合和更高效率的维护策略。四、“天空地水工”一体化技术在智慧水利中面临的挑战（一）数据融合与共享难题“天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用，核心在于整合来自不同来源、不同尺度的数据，以实现更全面、更精准的水利工程监测、预报和管理。然而这种多维数据的融合与共享面临着诸多难题，主要体现在数据标准化、数据质量控制、数据安全等方面。数据标准化难以统一天空地水工一体化技术涉及的数据来源广泛，包括遥感卫星（天）、无人机、地面传感器网络（地）、水利工程监测设备（水工）等。这些数据具有多样性、异构性的特点，来自不同传感器、不同平台、不同时间的数据格式、坐标系、精度等参数各不相同，缺乏统一的数据标准和规范。遥感数据：卫星遥感数据包括多种传感器（如光学、雷达、微波等），其数据格式（如GeoTIFF、NetCDF等）、光谱分辨率、空间分辨率、影像坐标系等都存在差异。地面监测数据：地面传感器（如水位传感器、流量传感器、墒情传感器等）的数据采集频率、数据格式、通信协议（如RS485、LoRa、NB-IoT等）也各不相同。水利工情数据：水利工程（如大坝、堤防、水闸等）的监测数据，包括结构变形监测、渗流监测、limb流量监测等，其数据格式和传输方式也缺乏统一标准。数据标准不统一导致数据难以进行直接的综合分析，需要进行复杂的格式转换、坐标系转换等预处理操作，增加了数据处理难度和时间成本。例如，要将卫星遥感影像数据与地面传感器数据进行融合，需要进行辐射订正、几何校正、数据尺度转换等一系列操作，才能将不同来源的数据统一到同一基准上。数据来源数据类型数据格式坐标系通信协议/传输方式遥感卫星（天）光学影像GeoTIFF,HDF各类地心坐标系下行广播，存储卡读取雷达影像ENVI格式，ASCII各类地心坐标系下行广播，存储卡读取无人机（天）光学影像GeoTIFF,DJI柚子内容WGS-84/UTM等有线/无线传输，存储卡读取地面传感器（地）水位数据CSV,二进制文件独立坐标系或地方坐标系RS485,LoRa流量数据CSV,二进制文件独立坐标系或地方坐标系RS485,NB-IoT墒情数据CSV,二进制文件独立坐标系或地方坐标系RS485,GPRS水利工情（水工）结构变形点云数据，文本文件WGS-84或其他参考系有线，专用接口渗流监测二进制数据，文本厂区内坐标系有线，传感器自带网络数据质量控制复杂由于数据来源多样，数据质量参差不齐，数据质量控制难度较大。不同来源的数据可能存在噪声、缺失值、异常值等问题，需要进行数据清洗、数据验证等操作，以确保数据的准确性和可靠性。遥感数据：遥感影像可能受到云层遮挡、光照条件变化、大气干扰等因素的影响，导致数据缺失或质量下降。地面监测数据：地面传感器可能受到环境因素（如温度、湿度、电磁干扰等）的影响，导致数据误差增大。水利工情数据：水利工程监测数据可能存在设备故障、人为误操作等问题，导致数据异常。数据质量控制的复杂性和难度主要体现在以下几个方面：数据质量标准的制定：由于数据来源多样，不同类型的数据具有不同的质量特征，需要针对不同类型的数据制定相应的质量标准。数据质量评估方法的开发：数据质量评估需要开发相应的算法和方法，以对数据进行自动化的质量评估。数据质量控制技术的应用：数据质量控制需要应用相应的技术手段，如数据清洗、数据插值、数据校准等，以提高数据的质量。例如，对于遥感影像数据，可以通过内容像处理技术对影像进行大气校正、云检测和去除等处理，以提高影像质量。对于地面传感器数据，可以通过数据统计分析和机器学习等方法，对数据进行异常检测和处理，以提高数据的可靠性。数据安全风险突出天空地水工一体化技术涉及大量敏感的水利工程数据，包括水利工程的位置、尺寸、结构参数、运行状态等，这些数据的安全性和保密性至关重要。数据共享和融合的过程中，数据安全风险也随之增加。数据泄露风险：在数据共享的过程中，如果数据管理不当，可能导致数据泄露，造成信息泄露和隐私侵犯。数据篡改风险：在数据传输和存储的过程中，如果数据安全管理措施不足，可能导致数据被篡改，影响数据的准确性和可靠性。数据滥用风险：在数据共享的过程中，如果数据使用权限管理不当，可能导致数据被滥用，造成经济损失和社会危害。为了保障数据安全，需要采取以下措施：建立数据安全管理制度：制定数据安全管理制度，明确数据安全责任和流程。采用数据加密技术：对敏感数据进行加密处理，防止数据被窃取或篡改。加强数据访问控制：严格控制数据访问权限，防止数据被滥用。例如，可以使用数据加密算法（如AES、RSA等）对敏感数据进行加密，并使用数字签名技术对数据进行完整性校验。另外还可以采用数据库访问控制技术，例如基于角色的访问控制（RBAC）模型，对用户进行权限管理，确保只有授权用户才能访问敏感数据。数据融合与共享难题是“天空地水工”一体化技术在智慧水利应用中的一个重要挑战。解决这个问题需要从数据标准化、数据质量控制、数据安全保障等方面入手，建立完善的数据管理和共享机制，才能充分发挥“天空地水工”一体化技术的优势，推动智慧水利的发展。（二）技术标准与规范不完善在“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用过程中，技术标准与规范的完善是一项至关重要的任务。目前，该技术在实际应用中所面临的技术标准与规范不完善的挑战，主要表现在以下几个方面：缺乏统一的技术规范：由于“天空地水工”技术是一个相对较新的领域，目前尚未形成统一的技术规范。这导致不同地域、不同项目之间难以形成有效的技术交流和合作，限制了技术的推广和应用。技术标准的滞后：随着技术的不断发展和进步，现有的技术标准可能无法适应新的技术和应用需求。因此需要不断更新和完善相关技术标准，以确保技术的先进性和实用性。缺乏标准化的数据接口和规范：在“天空地水工”技术的实际应用中，数据的采集、处理、分析和应用是核心环节。然而由于缺乏标准化的数据接口和规范，导致数据之间的互通性和共享性受到限制，影响了技术效果的发挥。为了应对这些挑战，需要采取以下措施：加强技术研究与交流：组织行业内专家进行技术研究和交流，形成共识性的技术规范和建议，推动技术的标准化进程。及时更新和完善技术标准：根据技术的发展和应用需求，及时更新和完善相关技术标准，确保技术的先进性和实用性。制定标准化的数据接口和规范：建立统一的数据接口和规范，确保数据的互通性和共享性，提高技术的实际应用效果。下表展示了当前“天空地水工”技术在智慧水利应用中技术标准与规范不完善所带来的影响：挑战方面影响描述措施建议技术规范缺失不同项目间技术交流和合作受限加强技术研究与交流技术标准滞后技术推广和应用受到制约不断更新和完善技术标准数据接口不规范数据互通性和共享性受限制定标准化的数据接口和规范通过上述措施的实施，可以逐步解决“天空地水工”技术在智慧水利应用中技术标准与规范不完善的问题，推动技术的持续发展和应用。（三）人才培养与团队建设在智慧水利领域，人才是关键要素之一。要实现”天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用，需要具备跨学科的知识和技能的人才队伍。首先我们需要培养复合型人才，包括水利工程技术、计算机科学、人工智能等领域的专家。他们不仅要掌握传统的水利知识和技术，还要了解现代信息技术和人工智能算法。同时还需要有创新思维和解决问题的能力，能够在复杂多变的环境中快速适应并做出决策。其次我们还需要建立一个高效的工作团队，这不仅包括项目管理、数据分析等方面的专业人员，还包括沟通协调、风险管理等方面的人员。通过有效的团队合作，可以更好地整合资源，解决实际问题。此外我们也需要注重培训和学习，随着科技的发展，新的技术和方法不断涌现，我们需要定期组织培训活动，更新知识体系，提升团队的整体水平。人才培养与团队建设是推动”天空地水工”一体化技术在智慧水利中广泛应用的关键环节。只有建立起一支高素质、高水平的人才队伍，才能确保这项技术的成功实施。（四）资金投入与政策支持资金投入是推动“天空地水工”一体化技术在智慧水利应用中的关键因素之一。根据相关研究报告，智慧水利项目的总投资规模预计将达到数十亿元人民币，其中“天空地水工”一体化技术的研发和实施将占据相当大的比例。为了确保项目的顺利推进，需要多方筹措资金。政府财政拨款是最主要的资金来源之一，此外还可以通过银行贷款、吸引社会资本等多种方式筹集资金。例如，某大型水利项目就成功吸引了超过5亿元人民币的社会资本。在资金分配方面，应优先考虑那些对智慧水利发展至关重要的领域和项目，如数据处理中心、智能传感器网络等。同时也要考虑到地区差异和经济发展水平，确保资金能够公平地分配到各个地区。◉政策支持政策支持是“天空地水工”一体化技术在智慧水利应用中不可或缺的条件。政府需要出台一系列政策措施，以引导和促进该技术的研发和应用。首先政府可以制定相应的法律法规，明确智慧水利的发展目标和方向，为相关技术的研发和应用提供法律保障。例如，《智慧水利建设管理办法》等法规的出台，就为智慧水利的发展提供了有力的法律支持。其次政府可以设立专项资金，用于支持“天空地水工”一体化技术的研发和示范项目。这些资金可以来自政府财政拨款、社会捐赠等多种渠道，确保资金的稳定性和持续性。此外政府还可以通过税收优惠、补贴等措施，鼓励企业和科研机构加大在智慧水利领域的研发投入。例如，某地区就出台了针对智慧水利企业的税收优惠政策，有效降低了企业的运营成本，提高了其市场竞争力。“天空地水工”一体化技术在智慧水利中的应用需要大量的资金投入和政策支持。只有多方合力，才能推动该技术的快速发展，并为智慧水利的建设提供有力保障。五、国内外案例分析（一）国外成功案例介绍“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域的应用在国外已取得显著成效，多个国家和地区通过整合遥感、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、物联网（IoT）等先进技术，实现了对水资源的精细化管理和高效利用。以下介绍几个具有代表性的成功案例：美国科罗拉多河管理系统科罗拉多河是美国西南部最重要的水源之一，流经多个州，水资源分配和管理极为复杂。美国通过“天空地水工”一体化技术构建了全面的智慧水利系统，主要包括以下几个方面：1.1遥感监测网络利用卫星遥感技术，实时监测流域内的降雨量、蒸发量、水库水位等关键水文参数。通过建立高精度的遥感模型，可以实现对流域水情的动态评估。公式如下：R其中R表示径流量，P表示降雨量，ET表示蒸发量。1.2地理信息系统（GIS）利用GIS技术，构建了科罗拉多河流域的数字高程模型（DEM）和水系网络，精确划分水资源管理区域，为水资源的优化配置提供数据支持。1.3物联网（IoT）传感器网络在流域内布设大量IoT传感器，实时监测河流流量、水质、土壤湿度等参数。传感器数据通过无线网络传输至数据中心，进行实时分析和处理。技术应用场景效果遥感监测降雨量、蒸发量监测提高数据采集效率GIS流域数字高程模型构建精确水资源管理区域划分IoT传感器流量、水质、土壤湿度监测实时动态监测1.4数据分析与决策支持系统通过大数据分析和人工智能技术，对采集到的数据进行深度挖掘，为水资源调度和防洪减灾提供科学决策支持。澳大利亚墨累-达令河流域墨累-达令河流域是澳大利亚最大的流域，也是该国最重要的农业区之一。澳大利亚通过“天空地水工”一体化技术，实现了对该流域的精细化水资源管理。2.1遥感与地理信息系统（GIS）利用卫星遥感和GIS技术，监测流域内的土地利用变化、植被覆盖情况、土壤湿度等参数，为水资源管理提供基础数据。2.2物联网（IoT）传感器网络在流域内布设大量IoT传感器，实时监测河流流量、水质、地下水水位等参数，通过无线网络传输数据至数据中心。2.3大数据分析与预测模型利用大数据分析和机器学习技术，建立流域水资源预测模型，预测未来水资源供需情况，为水资源调度提供科学依据。技术应用场景效果遥感与GIS土地利用、植被覆盖监测提高数据采集效率IoT传感器流量、水质、地下水水位监测实时动态监测大数据分析水资源预测模型科学水资源调度印度国家水利项目印度通过“天空地水工”一体化技术，构建了全国范围内的智慧水利系统，实现了对水资源的全面管理和高效利用。3.1遥感监测网络利用卫星遥感技术，实时监测印度的水资源状况，包括降雨量、河流流量、水库水位等。3.2地理信息系统（GIS）利用GIS技术，构建了印度的数字高程模型和水系网络，为水资源管理提供数据支持。3.3物联网（IoT）传感器网络在印度的主要河流和水库布设大量IoT传感器，实时监测水质、流量、水位等参数。3.4大数据分析与决策支持系统通过大数据分析和人工智能技术，建立印度的水资源预测模型，为水资源调度和防洪减灾提供科学决策支持。技术应用场景效果遥感监测降雨量、河流流量、水库水位监测提高数据采集效率GIS数字高程模型构建精确水资源管理区域划分IoT传感器水质、流量、水位监测实时动态监测大数据分析水资源预测模型科学水资源调度通过以上案例可以看出，“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域的应用，能够显著提高水资源管理的效率和效果，为全球水资源可持续发展提供有力支持。（二）国内应用现状与效果评估“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用在国内已逐步展开。该技术通过集成卫星遥感、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、无人机航拍等现代信息技术，实现了对水资源的实时监测、精准管理和高效调度。目前，该技术已在多个省份的水利工程中得到应用，如水库蓄水、河道治理、灌溉系统优化等方面。◉效果评估水资源管理效率提升通过“天空地水工”一体化技术的应用，水资源管理的自动化和智能化水平显著提高。例如，通过对水库水位的实时监测和分析，可以及时调整蓄水计划，避免因水位过高或过低导致的水资源浪费。此外该技术还有助于实现对河流水质的实时监测，为河流治理提供科学依据。灾害预警与应对能力增强在面对洪水、干旱等自然灾害时，“天空地水工”一体化技术能够快速响应，为灾害预警和应对提供有力支持。例如，通过分析降雨量、河流流量等数据，可以预测洪水风险，提前制定防范措施。同时该技术还可以帮助水利部门迅速调动人力物力，进行抢险救灾工作。经济效益显著“天空地水工”一体化技术的应用不仅提高了水资源管理的效率和质量，还带来了显著的经济效益。一方面，通过减少水资源浪费和提高利用率，降低了生产成本；另一方面，通过提高水资源利用效率，增加了经济效益。社会效益显著“天空地水工”一体化技术的应用，还有助于改善生态环境，促进社会可持续发展。例如，通过合理调度水资源，可以减少对地下水的过度开采，保护地下水资源；通过改善河流水质，可以改善水环境，提高居民生活质量。◉挑战与展望尽管“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域取得了显著成效，但仍面临一些挑战。首先技术的推广和应用需要大量的资金投入，这在一定程度上限制了其发展速度。其次随着技术的不断进步，如何保持技术的先进性和竞争力，也是我们需要关注的问题。最后如何将“天空地水工”一体化技术与其他领域的技术进行有效融合，以实现更广泛的社会价值，也是我们面临的挑战之一。六、未来发展趋势与建议（一）技术创新与发展方向“天空地水工”一体化技术在智慧水利的应用正处在一个快速发展的阶段，技术创新成为推动其发展的核心动力。未来，该技术将在以下几个方面取得突破性进展：多源数据融合与智能化分析技术多源数据融合是实现“天空地水工”一体化技术的基础。传统的单一数据源难以全面反映水文地质环境的复杂变化，而多源数据的融合分析能够提供更为全面的信息支持。1.1数据融合方法目前常用的数据融合方法包括：卡尔曼滤波法：适用于线性系统的状态估计和数据融合。x模糊逻辑融合：通过模糊推理机制实现定性数据与定量数据的融合。机器学习融合：利用深度学习算法（如卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN）实现高维数据的有效融合。1.2智能化分析技术基于融合后的数据，智能化分析技术能够提供更为精准的预测和决策支持：基于深度学习的地表形变分析：利用卫星遥感影像和无人机摄影测量数据进行地表形变监测。基于地理信息系统（GIS）的水文模型分析：将水文模型与GIS技术结合，实现区域水文的动态模拟。基于强化学习的水资源优化调度：通过强化学习算法优化水资源配置方案，最大化水资源利用效率。◉表格：常用数据融合与分析技术对比技术方法优点缺点适用场景卡尔曼滤波法实时性强，计算效率高对非线性系统适应性差线性系统状态估计模糊逻辑融合可解释性强，易于理解准确性相对较低复杂规则系统的建模深度学习融合模型精度高，适应性强需要大量训练数据高维、大规模数据的融合分析GIS模型分析空间分析能力强大模型参数确定复杂区域水文动态模拟强化学习调度自主优化能力强算法收敛速度慢水资源动态调度优化高精度空间监测与测绘技术高精度空间监测与测绘技术为“天空地水工”一体化提供了基础的空间信息支持，其创新方向主要集中在以下方面：2.1卫星遥感与无人机观测技术高分辨率遥感卫星：如Gaofen-3（高分三号）等，能够提供亚米级空间分辨率影像。无人机遥感系统：搭载高清相机和LiDAR设备，实现小范围高精度三维地形测绘。ext空间分辨率合成孔径雷达（SAR）技术：能够全天候、全天时获取地表信息，对植被覆盖区域也能实现有效监测。2.2地面高精度观测技术全球导航卫星系统（GNSS）：如北斗、GPS等，提供毫米级定位服务。实时动态（RTK）技术：能够在移动环境中实现厘米级定位。地面激光扫描技术（LiDAR）：适用于小范围高精度三维建模。◉表格：常用空间监测与测绘技术参数技术方法空间分辨率定位精度成本应用场景高分辨率卫星亚米级几十米中等大范围全局监测无人机遥感亚米级几厘米较高小范围精细测绘SAR技术分米级几十米较高全天候监测GNSS系统纳米级毫米级低大范围定位RTK技术厘米级厘米级中等移动定位测绘地面LiDAR亚米级厘米级高小范围三维建模精准水资源管理与调度技术精准水资源管理是实现水利现代化的核心要求，而“天空地水工”一体化技术为精准水资源管理提供了强大的技术支撑。3.1水文气象监测与预报多普勒天气雷达：实时监测降雨分布，精度可达10分钟/1公里分辨率。ext雷达雨强其中α,自动气象站网络：提供高密度地面气象数据。水文预报模型：结合气象数据和实时监测数据进行洪水预报。3.2水资源优化调度决策系统基于云计算的大数据平台：整合各类水资源数据，支持分布式计算。智能调度算法：将遗传算法、粒子群算法等与水文模型结合，优化水库调度方案。数字孪生技术：构建虚拟水资源系统，模拟不同调度方案的效果。◉表格：水文气象监测与预报技术对比技术方法监测范围数据获取频率精度等级技术优势多普勒雷达大范围（百公里）分钟级分区精度高全天候，实时监测自动气象站小范围（公里）小时级区域平均精度高长期连续监测水文预报模型流域范围小时级/分钟级中等预测精度高，支持多场景模拟智能工程建造与运维技术智能工程建造与运维技术是“天空地水工”一体化技术在水利工程建设和管理领域的具体应用，其发展方向主要体现在以下方面：4.1智能化施工技术3D打印技术：用于建造小型水利工程结构，如小型堤防、沟渠等。BIM技术（建筑信息模型）：实现水利工程的全生命周期信息化管理。无人机巡检技术：代替人工进行高空作业，提高施工安全性。4.2基于物联网的智能运维技术传感器网络：监测水利工程运行状态，如混凝土温度、结构变形等。ext监测数据无线通信技术：利用5G、LoRa等技术实现实时数据传输。故障诊断系统：基于机器学习算法实时分析监测数据，提前预警潜在风险。◉表格：智能化施工与运维技术对比技术方法应用阶段技术优势技术局限3D打印技术施工建造阶段成本低，可设计性强应用场景受限，材料选择少BIM技术全生命周期信息集成度高，协同性强技术门槛高，初期投入大无人机巡检运维阶段安全性高，覆盖范围广续航时间有限，数据传输稳定性要求高传感器网络运维阶段实时监测，数据精度高维护成本高，数据融合分析复杂5G通信全阶段传输速度快，延迟低基础设施依赖性强平台建设与标准化“天空地水工”一体化技术的应用离不开强大的平台支撑和统一的技术标准。5.1智慧水利云平台大数据平台：提供分布式存储和计算能力，支持海量水利数据的处理。云计算服务：按需提供计算资源，降低应用部署成本。微服务架构：实现系统的模块化设计和快速迭代。5.2技术标准化数据接口标准：统一不同系统之间的数据交换格式，如采用OGC标准。服务接口标准：实现跨平台服务的互联互通，如采用RESTfulAPI。运行规范标准：制定系统运行和维护的规范，保障系统稳定性。◉表格：智慧水利平台建设关键技术指标关键技术指标指标值技术要求应用作用数据处理能力TB级/天高并发处理，秒级响应支持海量数据处理服务部署周期小时级快速部署，弹性伸缩提高系统响应速度数据接口兼容性OGC标准多源数据融合，格式统一保障数据交换流畅系统运行稳定性99.9%容灾备份，故障隔离提高系统可靠性未来，“天空地水工”一体化技术将在技术创新的驱动下，向更高精度、更高智能、更高效率的方向发展，为智慧水利建设提供更为强大的技术支撑。（二）政策引导与市场推动现代智慧水利技术的推广与应用，既需要国家层面的政策引导，也离不开市场机制的有效驱动。政策引导与市场推动是智慧水利发展中不可或缺的两个重要因素。本文将探讨在这两个方面的应用与挑战。◉政策引导政策引导是智慧水利技术发展的方向标，它以法规、政策等形式对智慧水利技术的推广和应用进行规划和指导。中央政策：国家层面出台了一系列政策文件，如《国家水利发展第14个五年规划》中明确提出要推动水利信息化建设，实现从传统水利向现代智慧水利转变。这些政策为智慧水利的发展提供了明确的指导和方向。地方执行：地方政府结合本地实际情况，制定实施细则，推动智慧水利技术的落地应用。例如，北京市出台了《加强水利信息化建设的意见》，明确提出要加快智慧水利工程建设，提升水利信息化水平。◉市场推动市场机制是智慧水利技术应用的关键推动力量，它通过价格机制、供需关系等来激发智慧水利技术的发展和应用。市场需求：随着我国水资源形势的日益严峻，提高水资源的利用效率和节约用水已然成为社会共识。智慧水利技术能够实现对水资源的精细化管理，满足人们对水资源更高层次的需求，这大大推动了智慧水利技术的市场应用速度。供给创新：新技术的不断涌现，如大数据、云计算、物联网等，为智慧水利技术提供了技术支撑，促进了智慧水利产品和服务的多样化发展。企业为争夺市场份额，也不断在智慧水利技术上投入研发，推动了智慧水利技术的快速发展。总之政策引导与市场推动相结合，形成了智慧水利技术发展的良好生态环境。未来，需要在加强法律法规建设的同时，继续激发市场活力，推动智慧水利技术向着更高质量发展的目标迈进。技术类型监管政策市场需求智能监测《水利部关于加强水利信息化基础设施建设的意见》工业用水市场对精准监测需求日益增长智慧灌溉《国务院关于加快发展节能环保产业的若干意见》农业灌溉领域水资源高效利用促进政策引导水环境监测《国务院森林资源综合监测管理办法》用户对生活水质的要求日益增加在线调度《国家水利信息化发展规划（XXX年）》在水力发电和防洪调度中的应用催生新的市场需求（三）国际合作与交流“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域的应用与发展，离不开国际间的广泛合作与交流。全球各国在水利资源管理、自然灾害防治、生态环境修复等方面面临着相似且复杂的挑战，加强国际科技合作，共享先进经验和技术成果，是实现智慧水利可持续发展的关键途径。国际合作模式与机制国际合作模式主要包括以下几种：模式类型特点应用场景政府间合作依托国际组织，如联合国、世界银行等，推动大型项目实施。综合性流域治理、跨国水资源调配产学研合作教育机构与企业联合，开展技术研发与人才培养。遥感监测技术、大数据分析平台建设民间交流非政府组织（NGO）参与，促进社区共治和公众参与。水生态保护、科普教育合作中的关键要素技术标准统一不同国家和地区的技术标准差异是合作的主要障碍之一，例如：S式中，Sextalign表示标准差异系数，SiextA和SiextB数据共享机制建立跨区域、跨部门的数据共享平台是提升合作效率的关键。数据共享框架示例如下表：数据类型传输频率安全等级遥感影像实时/定期高水文监测数据每小时中气象预报数据每日中成功案例“一带一路”水合作通过国际原子能机构（IAEA）框架，多国共享激光雷达（LiDAR）技术应用于高精度地形测绘。中国与巴基斯坦在塔克西拉流域开展的智慧灌溉项目，采用卫星遥感和无人机监测系统，显著提升了水资源利用效率。欧洲洪水预警系统欧盟框架计划（FP7）支持下，比利时、德国等国联合开发基于”天空地水工”一体化技术的实时洪水预警平台，采用Sentinel-2卫星数据与地面传感器网络融合，预警准确率提升至92%。面临的挑战挑战类型具体表现技术壁垒核心技术专利保护阻碍互操作性跨界政策协调不同国家水权分配制度的差异资金分配不均发达国家与发展中国家投入比例失衡◉结语继续深化国际合作，建立全球智慧水利技术标准体系，将极大推动”天空地水工”一体化技术的创新应用与推广，为全球水利可持续发展注入新动力。七、结论（一）研究成果总结“天空地水工”一体化技术在智慧水利领域的应用与研究成果丰硕，主要体现在以下几个方面：全要素感知与监测体系的构建通过整合卫星遥感、无人机、地面传感器、水工结构健康监测等多源数据，构建了全方位、立体化的水利监测网络。该体系实现了对水文情势（如流量、水位、水质参数）、水资源状况（如降水量、蒸发量、土壤墒情）、水生态健康（如植被覆盖度、岸线变迁）以及水利工程安全运行状态（如大坝变形、渗流监测）的实时、动态感知。根据实测数据，可建立以下状态方程描述监测效果：X其中：Xt为t时刻的水利工程状态向量；A为状态转移矩阵；B为控制输入矩阵；Ut为外部影响因素（如降雨）；监测能力提升对比表：监测维度传统技术手段天空地水工一体化