●永安记者站 陈莉莉 通讯员 杨永青
让河流“说话”的无人船，给城市“盖楼”的无人机，为流域“看病”的电子地图……6月13日，在福建水利电力职业技术学院 ，记者看到了智慧水利带来的这些“数字魔法”。
可以说，从治水到“智水”，智慧水利带来了新质生产力，打开了人水和谐的新图景。
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“无人船”内河治水
今年4月29日，由福建水院卫星遥感应用技术实验室与三明市格物智能应用技术研究院联合设计研制的“大禹Ⅰ型无人船”，在第八届数字中国建设峰会的“数字福建”核心展区亮相。
“大禹Ⅰ型无人船”，虽然只有枕头大小，看似不起眼，却有着让河流“说话”的本事。它是面向内河流域专用适配的自主巡航无人测量系统装备，通过水环境的多模态数据综合应用，实现实时动态监测，让河流主动“说”出水下地形、水质参数等藏在水里的秘密。
别看船体不大，除了装有定位天线、信号天线、避障雷达、摄像头、推进器等装置，无人船还可同时搭载水下相机、水质仪、测深仪、侧扫声呐等多个设备，在内河流域进行移动式水深测量、走航式水质采样。
学院卫星遥感应用技术实验室无人船方向负责人黄河源介绍，无人船突破了传统人工采集涉水数据“固定、离散、点状”的局限，实现了“机动、立体、连续”的高效采集，可以在整个流域全面监测。
为适应礁石障碍多、水下地形复杂、抗流能力要求高的内河环境，研发过程中，“大禹Ⅰ型无人船”不断下水调试和优化。黄河源介绍，以动力装置为例，不同于传统的螺旋桨推进，他们采用差速喷推的方式来进行无人船姿态控制，使得船体转向更快、更灵活，也减少了舵叶缠挂异物所带来的影响。
沙溪河流域适航安全评估、安砂水库流域星地同步水质反演、漳州九龙江水利数字孪生使用……“大禹Ⅰ型无人船”在流域水质监测、水下地形测绘和地质勘察、水下库容排查等方面得到了广泛应用，为内河通航安全评估、数字孪生水利等提供了可靠的技术支撑。
今年3月5日，在永安龙头国家湿地公园水域，“大禹Ⅰ型无人船”就大显身手。它一边在河面航行，一边进行水下地形测绘，水下地貌立体图像通过传感器，实时呈现在无人船操作员手中的可视化交互界面上。
无人船也扮演着“数字医生”的角色。经过它的把脉问诊，温度、浊度、氨氮、酸碱值、溶解氧、电导率、化学需氧量……一连串的水质参数实时传回岸上。
这些数据，是河水的体检单，也是治水的密码本。
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“数字军团”抱团作战
无人船并非孤军奋战，在“天空地水一体化地球感知及监测体系”成果应用中，它与无人机、卫星遥感等组成“数字军团”，在智慧水利领域抱团作战。
富营养化指数分布图、水体氧平衡能力评价图……在一张张永安市沙溪流域（局部）的电子地图上，一条起自安砂，终至贡川的“彩色”河流在重山峻岭之间蜿蜒而过。不同的色彩，反映了河流的不同健康状况。
“去年5月15日，我们利用光谱卫星，获取多源遥感数据，从中提取水体信息，并对总氮、氨氮、溶解氧、化学需氧量、叶绿素a等各类水质参数浓度进行定量反演，从而做出这一精细化、全方位的水环境生态评价。”福建水院测绘教研室副主任、卫星遥感应用技术实验室负责人马广恩介绍。
为了交互验证数据精度，他们在卫星遥感数据采集当天，还兵分三路，沿着永安市沙溪的20多公里流域，跑了47个水质检测采样点，进行了人工采样。对比来看，卫星遥感技术除了拥有较高的数据精度，还能够实时获取大范围的流域监测数据，效率优势明显。
最终基于这些数据，他们完成了一份永安市沙溪流域（局部）遥感水质反演报告，将之应用于当地的河湖健康评价。
“天空地水一体化地球感知及监测体系”，不仅可以给流域“看病”，还可以给水利“盖楼”。
一栋栋高楼、一座座水闸、一条条河流、一个个湖泊，在虚拟的数字世界重建，与现实世界相差无几。这是“空中建筑师”——无人机的杰作，应用无人机倾斜摄影测量技术，从多个角度获取地面目标的影像数据，并通过软件处理生成了高精度三维模型。
今年3月，研究院和实验室团队带上无人机、无人船等设备，到漳州市参与福建省南部区域应急排涝中心项目的“天空地水一体”三维建模工作，在当地一待就是两个月。
他们通过卫星初勘，完成漳州市10湖33座水闸及其辖区水空一体化作业规划，利用无人机抵近精细航测，完成漳州城区17个泵站水闸及辖区倾斜摄影建模，借助无人船监测，提高了水下地形建模精度。依托数字底座融合建模，漳州城区数字孪生水利在“平行时空”诞生。
“我们还将‘天空地水一体化地球感知及监测体系’应用在沙溪数字航道（贡川段）项目，不但验证了天空地水一体化技术体系的可行性，而且为三明市内河航道（贡川段）的航道和码头的设计、规划、施工提供了准确的地理数据。”马广恩介绍。
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亮相数字中国峰会
2024年，“天空地水一体化地球感知及监测体系”亮相第七届数字中国建设峰会“数字福建”核心能力展区，入选“数字福建”两大能力之一。
“我们研究院是由三方合作共建成立的，通过整合上海、永安的科研技术和人才资源，并依托福建水院卫星遥感应用技术实验室，推动一系列科研成果转化和应用，同步反哺教育、培养人才。”三明市格物智能应用技术研究院院长冯陈超介绍。
“依托这些平台，我们实验室可获取的国产卫星资源200多颗，已建存储量超100TB，精度可达0.3米。”马广恩说，“除了无人机、无人船，我们还拥有福建省内高校首个‘葵花9号’气象卫星地面观测站。”
“天空地水一体化地球感知及监测体系”项目，涉及了大量工程试验，其中不少数据的采集、处理，都由卫星遥感应用技术实验室的科研助理人员协助完成。这些科研助理有着朝气蓬勃的青春面孔，他们都是福建水院的在校生，来自水利、交通、电力、建筑、经管等多个专业。
“这是我们学院探索科教融汇路径的一个具体实践。”福建水院科研处处长蒋晨达介绍，“旨在培养具有创新能力和实践能力的复合型人才。”
耿智超是福建水院建筑专业的学生，2013年12月学院卫星遥感应用技术实验室一成立，他就入选为科研助理。眼下，刚刚毕业的他，选择了继续留在实验室实习。在他看来，有幸参与项目科研实践，使他收获了不少课堂以外的新知识。他在项目中接触到的无人机、无人船等新设备和新技术，为未来择业提供了不少帮助。
“我们希望借助研究院、实验室这些新的平台，更好地育才，促进学生就业，让更多学生成为发展水利新质生产力的生力军。”福建水利电力职业技术学院副院长杨武盖说。（部分图由受访单位提供）