2026年全国水利工作会议上，水利部部长李国英明确将完善“天空地水工”一体化监测感知系统纳入“十五五”期间及2026年的水利重点工作，旨在为数字孪生水利体系建设筑牢基础。 天空地水工一体化监测体系架构

　　在该体系中，“空”作为连接“天”（卫星遥感）与“地”（地面站点）的关键枢纽，主要承担中小尺度、高精度、动态化的监测任务。它依托无人机、高塔（通信铁塔）等空中平台，搭载测雨雷达、激光雷达、红外热成像等先进载荷，能够无缝衔接上下层监测链条。通过这一层级，系统可对水域岸线、蓄滞洪区、山洪易发区等重点区域的地形及雨水情要素进行精准采集，凭借其灵活机动、响应迅速的优势，为数字孪生水利提供不可或缺的核心数据支撑。

　　本文将重点介绍测雨雷达和激光雷达的应用价值、技术特点以及在智慧水利方面的应用。

　　三、测雨雷达

　　在 “天空地水工” 一体化监测感知体系中，测雨雷达是雨水情精准探测的核心装备，作为专用于雨、雪、冰雹等降水系统探测的 X 波段气象雷达（工作频率 9.3~9.5 GHz），具备高灵敏度、高分辨率、强降水精准探测等优势，搭载双偏振技术可区分雨滴、冰晶与地面杂波，提升降水估测精度，采用低仰角扫描更贴近地表、捕捉近地面强降雨，支持 1–2 分钟完成全空域扫描的快速体扫模式以满足短临预报需求，并通过针对流域地形、雨型特征优化的水利定制化算法，实现高精度降水反演与水利场景深度适配。

　　1、技术特点

　　测雨雷达作为“天空地水工”一体化监测感知网“空”层的核心降水监测设备，凭借高精度、高时效的探测优势，为水利领域雨水情监测、水旱灾害预警、流域调度提供关键数据支撑，其主要技术特点如下，精准适配水利监测核心需求：

　　（1）高时空分辨率：测雨雷达的空间分辨率达60~250米，可精准识别小尺度对流单体，捕捉局部区域降水细节；同时扫描周期仅为1~2分钟，能够快速捕捉降雨的动态演变过程，及时响应短时强降雨等突发天气监测需求。

　　（2）三维立体探测：可全方位获取从云底到高空的降水粒子分布、强度及相态信息，支持生成降水垂直剖面图、等高平面图、定量降水估测等多种监测产品，实现对降水的立体感知，为水利灾害预警提供全面数据。

　　（3）双偏振技术提升精度：依托差分反射率、相关系数、比差分相移等核心参数，可有效区分雨、雪、冰雹等不同降水类型，同时抑制山体、建筑等地物杂波干扰，将强降雨估测误差控制在15%以内，大幅提升降水监测精度。

　　（4）水利定制化处理：通过融合数字高程模型（DEM）开展地形遮挡校正，规避山区等地形对监测的影响；结合流域汇流模型，可将雷达降雨估测数据直接转化为面雨量、入流过程线，同时支持与山洪模型、水文模型无缝对接，适配水利调度与预警需求。

　　（5）组网协同观测：多部测雨雷达组网运行，可有效消除单站监测盲区（如山区遮挡），实现监测范围全覆盖。目前，水利部正持续推进重点流域测雨雷达组网工程，重点覆盖长江、珠江、海河等流域，完善水利降水监测网络。

　　2、应用场景

　　依托上述核心技术特点，测雨雷达作为“天空地水工”一体化监测感知网“空”层的核心降水监测设备，在水利灾害预警、工程调度、城市内涝应对等场景发挥关键作用，典型应用场景如下，精准适配水利全域监测与治理需求：

　　（1）山洪灾害精细化预警：利用测雨雷达实时监测山洪沟上游“云中雨”的强度与移动路径，可提前30~60分钟发出靶向预警，预警精度直达村、到户，结合“叫应”机制，确保预警信息精准传递至各级责任人，为山洪灾害防御争取宝贵时间。

　　（2）中小河流洪水预报：可提供高精度面雨量数据，替代稀疏雨量站的插值方式，解决“有雨无站、有站无雨”的监测痛点；结合高精度面雨量数据驱动分布式水文模型，有效提升洪峰流量、洪水到达时间的预测精度，助力中小河流洪水精准预报。

　　（3）水库与水利工程调度：实时捕捉库区及上游集雨区的降雨分布情况，为水库预泄腾库、错峰调度等决策提供精准数据支撑，有效防止因局部强降雨导致水库溢洪、漫坝等安全隐患。其中，三峡水库调度中心已接入周边4部测雨雷达数据，汛期调度响应时间缩短40%。

　　（4）城市内涝监测与应对：在城市区域布设小型X波段测雨雷达，可精准监测“列车效应”暴雨的强度与演变，结合城市管网模型，精准预测积水点位置及积水深度，为城市应急排涝工作提供精准雨情支撑，提升城市内涝应对能力。

　　（5）极端天气过程复盘与模型校准：测雨雷达可保存完整的降雨三维过程数据，这些数据可用于水文模型参数率定、预警阈值优化，有效支撑数字孪生流域的“情景预演”功能，提升水利灾害预警预报的精准度与科学性。

　　四、激光雷达

　　在 “天空地水工” 一体化监测感知体系中，激光雷达是 “空” 层实现高精度三维地形与水文要素感知的核心装备，作为基于激光测距原理的先进遥感技术，它以每秒数万至百万点的扫描速率获取目标距离、形态及反射特征，生成高密度、高精度三维点云数据；可搭载于无人机、有人机实现大范围测绘，也可通过地面移动式设备开展局部精细扫描，凭借穿透植被、厘米级精度、全天候作业等优势，在复杂地形、植被覆盖及应急场景中发挥不可替代作用，真正实现 “看得穿、测得准、建得真”，高质量完成中小尺度、高精度、动态更新的空中感知任务。

　　1、技术特点

　　激光雷达作为“天空地水工”一体化监测感知网“空”层的核心三维监测设备，凭借高精度、强穿透的技术优势，为水利领域地形测绘、隐蔽目标探测、水陆一体化监测提供核心支撑，其主要技术特点如下，精准适配水利精细化监测需求：

　　（1）高精度三维建模：激光雷达平面精度可达5~10 cm，高程精度3~8 cm，性能优于传统摄影测量技术；同时点云密度可达100~500点/平方米，能够精准刻画精细地貌，清晰呈现监测区域的地形细节，为水利精细监测奠定基础。

　　（2）植被穿透能力：采用近红外或绿光波段激光，可穿透树叶间隙直达真实地面，打破植被遮挡的监测局限，实现对森林覆盖下的河道、滑坡体、堤防基础等隐蔽地形的精准测绘，解决常规监测难以捕捉隐蔽目标的痛点。

　　（3）多平台适配：可灵活集成于固定翼无人机、多旋翼无人机、直升机等多种空中平台，其中小型化激光雷达系统已广泛应用于水利无人机作业，适配“空”层多元监测需求，实现大范围普查与局部精细监测的灵活切换。

　　（4）水陆一体化探测：采用532 nm绿光激光，可穿透0.5~50 m深度的清澈水体，同步获取水面、水下地形及河床形态信息，无需额外设备即可完成水陆协同监测，适用于浅水河道、湖泊、海岸带等水利场景。

　　（5）与多源数据融合：可同步搭载RGB相机、IMU/GNSS、高光谱传感器，生成真彩色点云、数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）、正射影像等多维监测产品，实现多数据协同，提升水利监测的全面性与精准度。

　　2、应用场景

　　依托上述核心技术特点，激光雷达作为“天空地水工”一体化监测感知网“空”层的核心三维监测设备，在水利地形测绘、灾害防御、工程管理等场景发挥关键作用，典型应用场景如下，精准适配水利精细化监测与治理需求：

　　（1）高精度数字高程模型（DEM）构建：为水文模型、山洪及洪水演进提供基础地形底图，替代传统人工测绘模式，监测效率提升10倍以上，大幅降低人工成本，为水利基础监测筑牢数据根基。

　　（2）河道与岸线精细化管理：精准提取河道中心线、断面、滩槽边界、岸坡坡度等核心信息，实时监测岸线侵蚀、淤积变化，评估非法采砂对河道的影响，为河道整治、生态修复工程设计提供精准数据支撑。

　　（3）山洪灾害风险区划：获取山洪沟三维形态、汇流路径、坡度、汇水面积等信息，结合降雨数据，精准计算临界雨量与灾害危险等级，科学划定高风险村落与逃生通道，提升山洪灾害防御的针对性。

　　（4）水利工程安全监测：扫描水库大坝、堤防、闸站等工程表面，通过多期点云比对，精准检测毫米级沉降或位移，识别表面形变与裂缝，评估滑坡体、崩塌体稳定性，保障水利工程运行安全。

　　（5）蓄滞洪区与洪泛区建模：精确刻画区域微地形起伏（如田埂、道路、房屋），显著提升洪水淹没模拟精度，准确预测积水深度与范围，为蓄滞洪区人员转移路线规划、财产损失评估提供决策支撑。

    （6）应急灾后快速评估：灾后24小时内完成受灾区域三维重建，量化滑坡体积、河道堵塞量、房屋损毁数量等关键数据，为抢险救援部署、灾后恢复重建提供科学决策依据。

　　由于篇幅较长，我们下期分享“天空地水工”一体化监测感知网—“空”之二，关于天气雷达和红外/热成像设备的介绍，如需了解架构图中的相关设备，欢迎致电咨询，咨询热线：13306023759　

　　“天空地水工”一体化监测感知网——“天”

　　“天空地水工”一体化监测感知网—“空”之一

　　“天空地水工”一体化监测感知网—“空”之二

　　“天空地水工”一体化监测感知网—“空”之三