2026卫星探漏白皮书-ASTERRA

TheIntelligencetoAct-智慧践行ASTERRARecover卫星探漏技术.供水管网漏损检测与分析ASTERRA基于卫星的漏损检测技术正在改变水务企业开展漏损治理的方式，通过大范隐蔽漏水，实现供水管网的主动监测。尤其是采用L波段全极化合成术，可对地表以下约3米（约10英尺）范围内因管道漏水形成的土壤湿度异常进行探测，并覆盖大面积供水服务区域。本白皮书将系统介绍该技术的工作原理、技术能力及局限，并阐述其如何与其他漏损检测技术相结合，帮助水务企业提高漏损排查效率、降低运营成03Non-RevenueWater(NRW)非收益水与真实漏损的介绍030304040507060809卫星探漏技术：推动规模化供水漏损治理2随着供水基础设施不断老化、运营预算日益紧张以及专业技术力，需要持续降低非收益水(Non-RevenueWater,NRW)水平。据统计，全球平均约有30%的处理后供水因管网漏损等原因而流失1,因此，建立覆盖全管网、主动预警的漏损检测体系已成为行业发展的迫切需近年来，遥感技术的快速发展推动了卫星遥感漏损检测技术的广泛应用，使水务企业能够快速筛查潜在漏损位置。其中，以L波段全极化合成孔径雷达(L-bandPolSAR)结合人工智能与大数据分析的技术路线，能够识别地表以下约3米(10英尺)范围内由供水管道漏水产生的地下土壤含水异常，为地下隐卫星探漏技术具有覆盖范围广、效率高、无需现场部署设备更依赖于高质量的数据处理、复杂环境条件的科学解译，以及与水务企业现有漏损通过卫星遥感、GIS管网数据、人工智能分析以及地面精准检漏相结合的天地协同(Satellite-t作模式，才能充分发挥卫星探漏的技术价值，实现漏损治理效率的持续提升。本白皮书损检测技术的基本原理、技术能力及适用范围，分析其优势与局限，并探讨其在现代供水●真实(物理)漏损：由供水管道、阀门、接头及储水设施等发生泄漏或破损造成的物理性水量损失。在非收益水(NRW)中，真实(物理)漏损通常占据最大比例。据统计，供水企业约87%的水量损失来源于管网泄漏等物理性漏损2。因此，漏损检测与快速修复始在非收益水(NRW)中，真实(物理)漏损通常占比最高，约占供水企业非收益水总量的87%。通过及时发现和修复漏损，供水企业不仅能够减少本应产生收益却因漏损而流失的供水量，还可有效降低制水、输配水、能源消耗、设施维护、水处理及人工等相关运营成本，全面提升供水系统的经济效益和运营效率。与建设新的供水设施或开发新增水源等需要长期规划和大量资本投入的方案相比，降低真实(物理)漏损是一种见效更快、投资效益更高且可立即实施的措施。尤其是在干旱缺水地区，通过减少供水损失，能够有效提升现有水资源利用效率，增强供水系统的安全保障能力和韧性。通过主动发现并及时处置潜在漏损，可在漏水发展成为爆管等重大事故之前进行干预，有效降低管网突发故障风险，道路塌陷，减少财产损失、供水中断以及公共安全事件的发生，进一步提升供水系统的安全性和可靠长期以来，许多供水企业主要采用“发现漏水后再维修”的被动管理模式，通常只有当漏水已管等事故时，才采取相应的处置措施。然而，随着漏损检测技术的不断发展，水务企业如今已经能够在漏水尚未显现于地表之前，主动发现地下隐蔽漏损，并提前组织巡检和维修，实现由被动抢修向主动预巡检)、空中(飞机或无人机)以及太空(卫星)进行识别。采用手持式声学相关仪进行漏损检测，是传统听音杆检漏方法的现代化发展。在实际应用中，大多数供水企业都会综合运用多种漏损检测案例分析美国得克萨斯州加兰市186经过两次卫星扫描后，经地面检76%58%非收益水（NRW）由每月1约45.4$696K为应对非收益水（NRW）持续增长的问题，美国得克萨斯州加兰市引入了ASTERRA卫星探漏检测实（物理）漏损开展大范围筛查。经过两次卫星扫描后，地面检漏队伍共现场验证确认186处漏点在确认的186处漏点中，有141处（约76%）属于未在地表显现的地下隐蔽漏损，如果采用传统方式，期无法被发现和修复。实施卫星探漏项目后，加兰市的非收益水（NRW）由平均每月每月约45.4万立方通过将先进的卫星遥感技术与精准的地面现场验证相结合，加兰市不仅显著提高了检漏人员的工作卫星探漏技术可实现大范围基础设施监测，单次卫星过境的覆盖面积最高可达约3,600平方公里（1,400平方英多光谱成像（Multi-SpectralImaging，MSI）通过监测植被及地表对水分增加所产生的环境响应来识别潜在漏损。该技术依赖于光学遥感，因此要求影像必须在白天、无云遮挡的条件下获取，并且仅适用于植被覆盖或裸露土壤等具有明显光谱响应的区域。因此，在建筑物密集、道路硬化程度高的城市环境中，其应用范围受到较大限制。此外，灌溉、降雨以及植被季节性生长变化等因素也会对检测结果产生影响，增合成孔径雷达(SAR)通过向地表发射电磁波脉冲，并接收和分析地物反射回来的后向散射信号（Backscatter），生成高分辨率雷达影像。与多光谱成像（MSI）不同，SAR不依赖太阳光照，可实现全天时（昼夜）、全天候观测，不受云层覆盖和一般降水天气的影响，因此具有更强的环境适应能力。目干涉合成孔径雷达(InSAR)–主要用于长期监测地表形变和地面沉降。该技术需要获取12同时间的卫星影像，通过分析多时相雷达数据之间的相位变化来识别地表微小位移。因此，其只能在地表形变已经发生后提供延迟性的监测结果，而无法实现漏损的早期发现。此外，由于地表形变并非完全由管道漏水引起，还可能受到地质条件、地下工程、交通荷载及自然沉降等多种因素影全极化合成孔径雷达(PolSAR)–通过分析不同极化状态下的雷达散射信息，识别地下土壤介电特性的变化，从而探测与供水管道漏水相关的地下含水异常。利用地下水分变化进行分析，可实现大范围、高效率的主动漏损筛查，更适用于城市供水管网漏损卫星探漏技术：推动规模化供水漏损治理5对于漏损检测而言，SAR技术的一项重要优势在于其能够穿（昼夜）、全天候的观测能力，不受光照条件和一般天气变化达信号频率密切相关。不同的雷达波段（RadarBand）对应不同的电磁波波长，其穿透能力和空间分辨率各X-波段工作频率：8–12GHzX-波段工作频率：8–12GHz；波长：2.4–3L-波段工作频率：1–2GHz；波长：15–30厘米C-波段工作频率：4–8GHz；波长：3.75–7.5厘米L波段全极化合成孔径雷达（L-bandPolSAR）能够穿透地表，探测地表以下最深约10英尺（约3米）范围，并可在昼夜及各种由于X波段和C波段工作频率较高、波长较短，因此对也较弱。相比之下，L波段具有更长的波长，对物质介电常数的变化更加敏感，能够有效电磁散射特征差异。特别是，L波段能够利用不同水体盐度及导电特性的差异进行识别，因此，L波段全极化合成孔径雷达（L-bandPolSAR）特别穿透能力:L波段微波具有较强的土壤穿透能力，在内由供水管道漏损引起的土壤含水异常，为地下隐介电特性敏感性:水具有较高的介电常数（约），因此，即使漏水仅引起土壤含水量的小幅增加，也会导致雷达后向散射信号发生显著变化，并有助于大范围覆盖能力:单次卫星过境即可最大覆盖约3,600平级乃至区域级供水管网提供快速、全面的漏损筛查能全天时、全天候监测能力:与多光谱成像不同，SAR不不受管材和管径限制:由于该技术探测的是管道周围土6卫星影像获取一卫星影像获取一采集目标区域的L波段SAR卫星影像数据，为后续分析提供基础数据。2雷达信号分析一对雷达后向散射信号进行分析，识别地下土壤含水异常及潜在漏损特征。4成果输出一将疑似漏损位置(POI)以GIS数据图层等形式输出，为现场调5地面验证—通过专业检漏队伍进行现场验证，确认漏点位置，实现天地协同漏损检测模式。卫星探漏的准确性和可靠性，很大程度上取决于模型训练所使用的数据质量和数据规模。数百万条训练样本，将卫星遥感观测数据与经过现场验证的真实漏损案例进行关联学习，不断提升异常识别能算法训练还必须充分覆盖不同的环境条件，这是保证检测精度和稳定性的关键因素。由于会受到降雨、灌溉、土壤类型、植被覆盖等多种环境因素影响，因此，高性能人工智能模型必须条件、气候区域、基础设施类型以及城市和农村等多种应用场景的大规模训练数据持续优化场景验证的算法，才能在不同地区保持稳定、一利用与供水管网漏损检测相同的星载L波段全极化合成孔径雷达(PolSAR)技术，可对土石坝、堤防、矿山、交通基础设施及输水渠道等关键基础设施开展大范围土壤含水异常监测。与供水漏损检测不同，该技术重点关注由渗流、内部侵蚀(管涌)、湿陷及其他岩土工程问题引起的土壤含水异常。通过人工智能算法对卫星遥感数据进行分析，可在工程风险发展为明显变形或失稳之前识别潜在异常区域，为安全监测和风险预警提供依据。通过早期识别潜在风险，工程管理单位能够更加科学地安排现场巡检和重点检测，提高设施运行安全性，降低维护成本，并有效延长工程设施的服役寿命。卫星探漏技术：推动规模化供水漏损治理8卫星探漏技术最适合作为传统精准检漏技术的重要补充，其价值在于提高现场检漏工作的效率和精准性，而非替代地面检漏。通过对大范围供水管网进行主动筛查，识别高概率漏损区域，卫星技术能够帮助供水企业更加科当卫星探漏技术与地面检漏技术（特别是声学检漏技术）相结合时，可显著提升漏损排查效率，并有效降低现场作业成本。传统检漏方式通常需要检漏人员对整个供水管网进行大范围巡检，而借助卫星探漏提供的疑似漏点实践证明，采用这种方法后，按每个检漏班组每天发现的漏点数量计算，巡检效率最高可提高323%；按每英里巡检距离发现的漏点数量计算，效率最高可提高1033%。⁴这显著减少了现场作业所需的时间和人力投入。对于致力于应对人员资源受限、提升工作效率以及缩短现场作业时间的供水企业而言，这种有针对性的检测方法尤为88087,3245.56.2883.8990%80%17.03L/min$1250$700图.052023年，对3,027个漏损检测项目进行的一项分析，对比了传统独立开展的声学检漏与卫星数据引导下的声学检漏。结果表明，在利用卫星数据指导现场检漏作业时，检漏效率、漏点发现率以及结果显示，以每个检漏班组每天发现的漏点数量计算，漏点发现效率提高了323%；以每英里巡检类似的性能提升也体现在卫星探漏技术与其他监测技术的融合应用中。一项研究比较了连续相关声学监测系统（CorrelatingContinuousAcousticMonitoring，CCAM）单独运行与结合卫星漏损检测数据后的效果。结果显示，在相同监测周期内，CCAM系统单独运行共发现20处漏点；而结合卫星探漏信息后，同一时间内共发现117处漏点，充分表明卫星技术能够显著提升漏点发现率和整体检测成效。⁴另一项基于英国的研究表明，将卫星遥感数据与DMA（分区计量）分析相结合后，每个检漏班组每天发现的漏点数量提高了700%，显著提升了现场检漏作业效率和人员生产力。⁴综上所述，卫星遥感技术在与其他漏损监测技术协同应用时，能够显著提升漏损检测的效率和效果。通过为供水企业提供更加精准的巡检目标和资源部署依据，卫星技术有助于实现更快的漏点发现、更高的漏损检出率以及更高效的现案例分析美国麦迪逊郊区供水管理局63经现场验证确认的漏点，其中包括多处未形成地表迹象的主管道重大漏损95.5%4526%$227,059预计年度成本节约为解决长期存在的高非收益水（NRW）问题，尽管已持续开展数十年的管网更新改造，美国田纳西州麦迪逊郊区供水管理局（MSUD）仍采用ASTERRA卫星探漏技术，对整个供水管网开展大范围主动筛查。经过多期卫星扫描及数据分析，地面检漏人员共现场验证确认63处漏点，其中包括多处未在地表显现的供水主管道重大漏损。95.5%的已发现漏点属于地下隐蔽漏损，如果采用传统方法，这些漏点很可能长期无法发现。项目实施后，非收益水（NRW）由45%降至26%，预计每年可节约运营成本约22.7万美元，充分体现了卫星探漏技术在提升漏损治理效率、降低运营成本卫星探漏技术代表了供水行业漏损管理的重要技术进步，为供水企业提供了一种快速、高效且经济的大范围管网监测手段。依托L波段全极化合成孔径雷达（L-bandPolSAR）和先进的数据分析技术，供水企业能够主动识别长期隐藏于地下、未在地表显现的漏损。这类隐蔽漏损往往最难发现，却也是造成水资源浪费和经济损失最严重的漏损卫星遥感技术的真正价值并非取代传统检漏方法，而是与其形成优势互补。通过与声学检漏、连续相关声学监测（CCAM）以及DMA分区计量分析等技术相结合，卫星技术能够为现场检漏工作提供精准引导，帮助供水企业将有与此同时，数据质量和人工智能模型训练也是实现高精度漏损检测的关键。检测结果不仅依赖于先进的遥感传感器，更依赖于高质量、大规模、多样化的数据集以及成熟的人工智能算法，对卫星观测数据进行准确解译。持续开展现场验证，并将验证结果不断反馈至模型进行迭代优化，是确保算法在不同地区、不同环境条件下保持稳定性、对于面临降低非收益水（NRW）、延长管网资产寿命以及优化有限运维资源配置等挑战的供水企业而言，漏损检测提供了一条切实可行的发展路径。它推动漏损管理由“被动抢修”向“主动预防”转变