中华人民共和国水利行业标准
SL/T 862—2026
数字孪生水利可视化表达规范
Specification for visual representation of digital twin water
2026-01-04发布 2026-04-04实施
中 华 人 民 共 和 国 水 利 部 发 布
1 范 围
本标准规定了数字孪生水利可视化表达基本规定、要素表达、业务场景可视化及技术指标等。
本标准适用于数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程的可视化表达。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本标准;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适 用于本标准。
GB 3838 地表水环境质量标准
SL 395 地表水资源质量评价技术规程
SL730 水利空间要素图式与表达规范
SL/T 837 数字孪生水利数据底板地理空间数据规范
3 术语与定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
可视化表达 visual representation
利用计算机图形学和图像处理技术将数据、信息等转化为易于理解和直观的图形、图像或其他表 现形式的过程。
3.2
标量场 scalar field
只有大小、没有方向的物理量(标量)的空间分布。
3.3
矢量场 vector field
既有大小又有方向的物理量(矢量)的空间分布。
3.4
水利工程信息模型 water conservancy projects information modeling
在水利工程设计、施工、运维全生命周期内，对工程及设施物理和功能特性进行可视化承载与数 字化表达的模型。
[来源：SL/T 837—2025,3.9]
4 缩略语
下列缩略语适用于本标准。
DEM(Digital Elevation Model)——数字高程模型
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DSM(Digital Surface Model)——数字表面模型
DOM(Digital Orthophoto Map)——数字正射影像图
TDOM(True Digital Orthophoto Map)——真正射影像图
LOD(Level of Detail) ——模型精细度
POI(Point of Interest) ——兴 趣 点
5 基本规定
5.1 通用要求
数字孪生水利可视化表达通用要求如下：
a) 不应开展与业务无关的可视化渲染，与业务相关的可视化表达也不宜过度渲染。
b) 应根据业务需求和硬件性能，选择业务场景表达尺度级别和可视化渲染表达方案。
c) 可视化表达要素与业务场景宜适配国产化软硬件环境。
d) 可视化表达应符合网络安全和数据安全管理的要求。
5.2 表达分类
5.2.1 自然背景
自然背景宜分为天气系统、地理场景、基础地理实体等类别，从宏观、中观和微观不同空间尺度 渲染展示。要求如下：
a) 天气系统宜包括降雨、降雪、云层等，应将各要素按照不同分级进行可视化展示。
b) 地理场景宜包括陆地地形、水下地形等要素，应将 DEM/DSM 、DOM/TDOM 、 倾斜摄影影 像/激光点云、河道大断面等数据进行图形化展示。
c) 基础地理实体宜包括行政区划、居民地(点)、建(构)筑物、交通、道路、植被等基础地理 数据，河流、湖泊、侵蚀沟、地下河、地下湖、流域分区、水资源分区等水利专题数据，以 及土地利用、土壤类型、地震等其他专题数据，采用地图图式符号进行可视化展示。
5.2.2 流场动态
流场动态宜分为标量场、矢量场和组合展示等类别，从宏观、中观、微观不同空间尺度渲染展 示。要求如下：
a) 标量场宜展示降水量、水位、流量、含沙量、水质、土壤墒情等标量要素，可采用等值线、 等值面等方式展现标量要素在空间上的变化规律与分布特征。
b) 矢量场宜展示水流速度与方向、风速与方向、线路轨迹等矢量要素，可采用箭头、纹理或粒 子流等方式表现矢量要素在空间上的移动路径。
c) 组合展示宜用于既有标量又有矢量的应用场景，可叠加运用等值线、等值面、流场纹理以及 粒子运动等方式组合进行可视化表达。
5.2.3 水利工程
水利工程宜分为水利工程对象和监测站点对象等类别，从宏观、中观、微观不同空间尺度渲染展 示。要求如下：
a) 水利工程对象宜包括水库、大坝、水电站、灌区、渠(沟)道、取水井、水闸、渡槽、倒虹 吸、泵站、涵洞、引调水工程、农村供水工程、窖池、塘坝、蓄滞(行)洪区、堤防、圩垸、 跨河工程、治河工程、淤地坝、橡胶坝、综合治理工程等，宜采用其空间位置、工程外观、 内部结构等基础数据和水利工程信息模型展示实体形态，并采用其巡查管护、安全管理等业
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务数据展示水利工程运行工况。
b) 监测站点对象宜包括降水量站、水文站、水位站、水质站、地下水站、测雨雷达站、水土保 持监测站、供(取)水量监测点、影像监视点等，并通过图式符号展示监测站点基础信息、 运行状态、监测要素变化情况。
5.2.4 设备设施
设施设备宜分为机电设备、金属结构设备、监测设备等类型，主要从中观、微观尺度渲染展示， 宏观尺度可展示关键设备点位的图式符号以标识空间分布。要求如下：
a) 机电设备宜包含水泵、电动机、发电机、变压器等，宜采用基础数据和水利工程信息模型 展示实体形态，并采用设备管理、检修以及定期维护等业务数据展示运行形态。
b) 金属结构设备宜包含闸门、启闭机、拦污栅、清污机、真空破坏阀等，宜采用基础数据和水 利工程信息模型等展示实体形态，并采用其设备管理、检修等业务数据展示运行形态。
c) 监测设备宜包含工程安全、环境量、泥沙监测设备等，可通过图式符号和特效渲染等展示设 备运行工况。在设备构件精细化管理场景下，可增加水利工程信息模型进行展示。
5.3 时空基准
5.3.1 时间基准
时间基准应采用公历纪元和北京时间。
5.3.2 空间基准
空间基准宜采用2000国家大地坐标系 ( CGCS2000), 确有必要时可采用依法批准的独立坐标系 并与2000国家大地坐标系建立转换关系;高程基准宜采用1985国家高程基准，确有必要时可采用与 1985国家高程基准建立转换关系的独立高程系。
5.4 表达尺度分级
5.4.1 空间尺度分级
根据实际业务场景可将空间尺度划分为3个级别、6个场景尺度，见表1。其中，电子地图级别 划分应符合GB/T 35634的规定，LOD 应符合GB/T 51301的规定。要求如下：
a) 宏观级。利用SL/T 837中 L1 级地理空间数据对应的数据底板，展现空天域范围的自然背 景，以及水利工程和流场动态的总体空间维度表征，适用于大中型以上流域防洪、跨流域水 资源管理与调配、长距离引调水工程管理等业务场景可视化表达。 S1 尺度应用于长江、黄河 覆盖范围较大的流域， S2 尺度应用于其他大江大河和主要支流覆盖的流域。
b) 中观级。利用SL/T 837 中 L2 级地理空间数据对应的数据底板，展现自然背景、流场动态、 水利工程等中观表征，流场动态的变化规律与分布特征，以及水利工程建设和枢纽库区管理 等场景，具体场景尺度可依据实际覆盖区域范围与可视范围进行匹配选择。 S3 尺度应用于二 级支流及以下流域防洪和水资源管理与调配、城市防洪排涝、蓄滞(行)洪区及洲滩民垸管 理等业务场景可视化表达， S4 尺度应用于一般水利工程及其管理和保护范围内的综合管理等 业务场景可视化表达。
c) 微观级。利用SL/T 837中 L3 级地理空间数据对应的数据底板，展现流场动态的细节模拟仿真 以及水利工程和设备设施运行维护等细节特征与状态信息。 S5 尺度应用于水利工程建设管理、 运维实施以及安全监测、分析、预警等全生命周期管理场景的可视化表达，S6 尺度应用于水利 工程内部金属结构、管线布设、安全监测设备、机电设备运维管理等构件场景可视化表达。
表 1 数字孪生水利可视化表达空间尺度分级表
5.4.2 时间尺度分级
时间尺度分级要求如下：
a) 自然背景中天气系统、流场动态、水利工程中监测站点、设备设施等要素宜采用小时级尺度 表达。
b) 水利工程的建设管理和工程安全监测等要素宜采用日级尺度表达。
c) 自然背景中地理场景和基础地理实体等要素宜采用旬、月、年级尺度表达。
d) 防汛会商和应急事件处置等实时性要求高的应用场景中，应采用分钟级的连续数据进行表达。
6 要素表达
6.1 自然背景
6.1.1 天气系统
6.1.1.1 天 气
天气宜包括雨、雪等要素，可根据雨量、雪量的不同分级特性，从宏观、中观尺度进行可视化展 示。宜采用小时级时间尺度实现天气变化表达。要求如下：
a) 宏观级展示宜采用二维概化图形式，以影像图为背景，通过等值面、热力图、粒子图等形式 展示气象实况数据，宏观表现场景区域中天气的分布特征。
b) 中观级展示宜采用物理仿真可视化方式，通过三维形式表现场景中天气特征，可通过粒子流 形式展现雨、雪等大小、面积、浓度、下降速度等特征。
6.1.1.2 云 层
云层从宏观、中观尺度展现云的分布形态和物理形态，宜采用小时级时间尺度表达。要求如下：
a) 宏观级展示宜采用二维形式展示，表征云层的分布形态。
b) 中观级展示宜采用三维形式展示，展现场景中云层的高度、密度、厚度等物理形态。
6.1.2 地理场景
6.1.2.1 陆地地形
陆地地形宜参照空间基准，利用DOM/TDOM 、DEM/DSM 、 倾斜摄影影像、激光点云等地理 空间数据，从宏观、中观、微观不同空间尺度展示陆地地形特征。 要求如下：
a) 宏观级展示宜采用二维形式，通过晕渲图、等高线分层等形式体现大尺度区域范围的高程分 布特性。
b) 中观级展示宜采用三维形式，通过DOM/TDOM 、DEM/DSM 等地形数据展现中观场景及对 应尺度的立体地貌特征。
c) 微观级展示宜通过倾斜摄影影像、激光点云等数据构建三维地形场景， 实现精细地形的实景 展现;可根据实际需要，采用三维形式展示山体中隧洞或地下管廊等特殊构造的立体特征 信息。
6.1.2.2 水下地形
水下地形宜参照空间基准，利用水深测量、水下地形图等成果，从宏观、中观、微观不同空间尺 度展示水下地形特征。要求如下：
a ) 宏观级展示宜采用二维形式，通过等高线等形式体现大尺度河道水下地形的静态分布特性。
b) 中观级展示宜采用三维形式，结合深泓线、横断面图、纵断面图等形式直观体现岸线、水 深、水下高程等特征。可根据实际需要，增加体现河道险工险段、水库淤积区等特殊水下地 形分布。
c) 微观级展示宜采用三维形式，展示水下地形特有的立体地形特征。
6.1.3 基础地理实体
基础地理实体宜参照空间基准，利用基础地理数据、水利专题数据、其他专题数据等成果，从宏 观、中观尺度进行可视化展示。宜按照地图显示级别展示不同要素内容，图式符号应符合GB/T 20257 要求，其中涉及公共地理信息相关图式符号应符合GB/T 24354要求，水利专题数据图式符号应符合 SL 730 要求。要求如下：
a ) 宏观级展示宜采用二维形式，展现基础地理实体空间位置和分布特征，并支持单一对象的基 础信息查看。
b) 中观级展示宜采用二维或三维形式，展现基础地理实体几何形态、外观或样貌特征，并可显 示区域范围内各基础地理实体基本信息。
c) 微观级宜采用三维形式展示，利用高精度的地形地貌数据，可与周边物理环境关联映射，并 综合展现基础地理实体的样貌特征。
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6.2 流场动态
6.2.1 标量场
6.2.1. 1 降水量
降水量展示等级划分可参照GB/T 22164 执行。要求如下：
a) 单站雨量监测可视化表达应结合目标站点的基本属性、监测数值、告警信息、实时监测与预 报衔接的过程线等内容，配合二维图表和降水量站图式符号进行表达。
b) 在区域大尺度降水分布或趋势分析情景下，宜采用等值面或热力图等形式进行展示，用不同 颜色表示降水量大小，遵循颜色越深代表数值越大的原则，并有助于快速识别降水分布和降 水中心点位置。
c) 应支持单一时刻静态和时间序列连续两种表达效果。
6.2.1.2 水位
水位展示宜包括断面水位数值可视化和河道湖泊水库水体水位模拟可视化等形式，要求如下：
a) 断面水位数值可视化，宜根据实际情况进行渲染等级划分，用不同颜色表示不同的水位状态， 并采用二维图表和地图图式符号进行表达。
b) 河道湖泊水库水体水位模拟可视化，应考虑水面比降因素，宜基于三维场景展现水位变化， 表达水位的高度变化及其与河岸、堤防、大坝、洲滩、涉河人工设施的淹没关系。
c) 应支持单一时刻静态和时间序列连续两种表达效果。
6.2.1.3 水 质
水质展示宜包括监测点水质数值可视化和河道湖泊水库水体水质模拟可视化等形式，要求如下：
a) 应按照 GB 3838划 分I 类～劣V 类水质等级和 SL 395 规定的颜色表达水质等级，宜支持不 同水质指标的切换。
b) 监测点水质数值可视化宜通过不同颜色点符号标记或数值标记表达;多个相邻监测点和连续 区域的可视化，宜在数据插值基础上采用等值面或热力图等形式进行连续渐变表达。
c) 河道湖泊水库水体水质模拟可视化宜结合数值范围划分等级，采用对应颜色的几何面或几何 体进行水体水质信息表达。
d) 应支持单一时刻静态和时间序列连续两种表达效果。
6.2.1.4 流 量
流量展示宜包括断面数值可视化、河道湖泊水库水体和管道工程可视化等形式，要求如下：
a) 断面流量数值可视化宜通过不同颜色点符号标记或数值标记表达。多个相邻监测断面的可视 化，宜在数据插值基础上采用等值面或热力图等形式进行连续渐变表达。
b) 河道湖泊水库水体流量可视化可通过二维平面渲染，宜通过设定数值范围等级与对应颜色的 几何面构建等值面或热力图等进行表达。
c) 管道工程流量可视化可参照河道湖泊流量模拟可视化，按需选择几何线或面作为表达要素， 通过设定数值范围等级与对应颜色进行区分表达。
d) 宜支持单一时刻静态和时间序列连续两种表达效果。
6.2.1.5 含沙量
含沙量展示宜包括监测点含沙量数值可视化以及河道湖泊水库水体含沙量可视化等形式，表达方
式可参照6.2.1.3的规定。
6.2.1.6 土壤墒情
土壤墒情展示可根据实际情况进行土壤含水率渲染等级划分，用不同颜色表示不同的土壤含水 率，宜采用单一时刻静态表达效果呈现，可支持时间序列连续表达效果。
6.2.2 矢量场
6.2.2.1 流速场
流速场宜包括一维模拟结果和二维模拟结果可视化展示，要求如下：
a) 一维模拟结果可视化，在宏观级 ( S1 、S2) 、 中观级 ( S3 、S4) 视角下，可用箭头表达流向 和流速。以箭头沿着河道方向表达流向，自定义划分流速等级，通过箭头的几何或颜色特征 表达等级差异，箭头宽度和颜色深浅指示流速数据变化。可根据实际情况选择单一时刻静态 表达或时间序列连续表达。
b) 二维模拟结果可视化，在宏观级 ( S1 、S2) 、 中观级 ( S3 、S4) 视角下，宜基于计算网格清 晰展示水流的流速、流向、涡旋等效果，可支持查看每个网格的水位变化过程线。流速场可 按照流速由大到小进行等级划分，并依次用不同颜色进行等级表达。可支持将水流场材质替 换为真实水感材质，仿真还原水流动态。宜采用时间序列连续表达效果。
6.2.2.2 风 场
风场宜包括风向、风力、风速等因子，从宏观和中观尺度进行可视化展示。要求如下：
a) 单一时刻静态表达应符合GB/T 22164的要求，并采用风向杆和风羽结构作为符号，按 照 数 据点坐标集合，在场景中离散化渲染表达。
b) 时间序列连续表达宜基于计算网格，以粒子数、线宽、移动速率等指标为调节参数，通过单 一时刻各个格点的风速和风向动态更新风场符号的颜色和尺寸。
6.2.2.3 安全监测
安全监测宜包括变形、渗流、渗压、应力、应变等可视化，从中观、微观尺度进行展示。要 求 如下 ：
a) 变形监测应按照各个测点的相对坐标位置进行表达，通过箭头方向和尺寸表达形变方向和位 移程度。渗流宜通过渗流浸润线、面扩散等形式综合表达。渗压宜通过测压设备实测值插值 后以绘制等值线、位势图等方式表达。应力、应变宜采用箭头方向和尺寸以及等值面或热力 图等方式进行表达。
b) 在时间序列的连续表达中，宜根据监测数据的频次表达随时间变化的效果。
c) 应支持单一时刻静态表达和时间序列连续表达两种表达效果。
6.2.2.4 线路轨迹
线路轨迹宜包括巡检线路、蓄滞(行)洪区撤离线路等指示人或物在不同业务过程中的运动轨迹 等可视化，从中观、微观尺度进行展示。要求如下：
a) 应采用单向箭头流动方式表示目标运动方向，线路位置应与自然背景中道路数据叠合一致。 对于不同性质的线路参数选择应遵循边界清晰、颜色醒目、尺寸适中等原则。
b) 在时间序列的连续表达中，宜采用小时级时间尺度实现线路流动效果，可通过流动速度快慢 表达线路关联属性值的大小。
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6.2.3 组合展示
6.2.3.1 产汇流
产汇流要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 视角下以箭头形式表达整体的产汇流形态，应直观展现出产流起点、汇流 路径和流向终点。坡面汇流和河网汇流宜用不同颜色箭头表示。
b) 中观级 ( S3 、S4) 视角下以产汇流分区为单元叠加箭头的形式进行产汇流动态渲染，应支持 通过人流、出流点坐标驱动箭头方向，通过流量数据驱动箭头大小。坡面汇流和河网汇流宜 用不同颜色箭头表示。应支持通过自定义流量区间设置箭头大小。
c) 微观级 ( S5 、S6) 视角下以单个产汇流分区为单元，应通过产汇流计算单元数据进行驱动， 动态渲染产汇流过程，流量和流速等可参照标量场和失量场进行表达。
6.2.3.2 水流演进
水流演进要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 或中观级 ( S3 、S4) 视角下宜清晰展示河道内滩区、河道外低洼区、蓄滞 (行)洪区、溃坝下游区、水库库区等水流演进过程，以模拟计算网格的时序变化，仿真展示 水流演进与变化过程。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下可用特效形式展示水流演进过程，通过映射水利专业模型模拟结果 的流速值，驱动展示水流演进特效。通过映射模拟结果的流量值，时序化展示洪峰或水头演 进效果。
6.2.3.3 冰凌流动
冰凌流动要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 或中观级 ( S3 、S4) 视角下宜采用计算网格模拟冰凌流动过程，清晰展示 河道范围内冰凌密度空间分布等信息，动态仿真展示冰凌流动演进与变化过程。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下宜采用三维场景展示冰凌流动过程，可通过创建冰凌实体三维模 型，以河道三维地形以及水流演进可视化方式为载体，将冰凌流动方向概化为方向箭头，流 速以箭头颜色区分，展现三维视角下冰凌的运动场分布。
6.2.3.4 地下水运动
地下水运动要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 或中观级 ( S3 、S4) 视角下宜进行地下水水位(埋深)的等级划分，用不 同颜色表示不同等级，以不同颜色的二维等值面展现地下水水位(埋深),明确区分补给区和 排泄区，配合箭头指示流动方向。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下宜采用密集等水位线、箭头流向以及地下垂直分层剖面等形式综合展示。
6.2.3.5 泥沙运动
泥沙运动要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 视角下宜展示泥沙运动整体情况，可结合泥沙浓度时序模拟结果，通过河 道俯视图表达泥沙在二维河道中的输移过程。
b) 中观级 ( S3 、S4) 和微观级 ( S5 、S6) 视角下宜使用三维方式展现泥沙淤积形态，可展示异 重流过程和排沙过程效果等细节。
6.2.3.6 污染物扩散
污染物扩散要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 或中观级 ( S3 、S4) 视角下宜在水流演进基础上，驱动污染物扩散时序变 化的渲染展示，用不同颜色代表不同的污染物指标，支持不同指标的切换。污染物浓度等级 划分宜按照单一指标的最大值和最小值，平均划分为不同等级，并分别用不同颜色进行渲染。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下宜用三维渲染技术对不同计算网格污染物的浓度变化效果进行羽化 和渐变处理。
6.3 水利工程
6.3.1 水利工程要素
宜利用水利工程信息模型、通用三维模型、倾斜摄影数据等构建水利工程实体模型，叠加监测信 息、业务管理信息等和水利专业模型计算成果，从宏观、中观、微观不同空间尺度进行可视化展示。 各类水利工程在二维场景采用的二维图式符号应符合 SL 730 要求。对于三维场景中的展示，宜参照 二维图式符号标准设计三维图式符号。水利工程可视化时间尺度应根据实际时序表达需求分级，水利 工程施工建造状态变化可视化宜采用日级时间尺度，水利工程应急调度、应急巡查、应急安全分析等 应急事件处置仿真交互可采用分钟级或小时级时间尺度。 要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 视角下宜采用二维或三维图式符号展示水利工程空间位置，以文本、数值 标记、图表等形式显示基础信息和监测信息。其中，监测信息宜包括水利工程上下游水位、 泄流状态、闸门开度、机组启停状态及安全监测信息。
b) 中观级 ( S3 、S4) 视角下宜采用三维形式展示水利工程外观、材质，并关联显示基础信息、 监测信息和业务管理信息，可根据业务应用需求展示内部结构及室内场景。基础信息、监测 信息、业务管理信息和水利专业模型计算结果宜采用实景仿真和特效处理的形式展示，不再 进行图式符号表达。
c) 微观级 ( S5 、S6) 视角下宜采用三维形式，展示水利工程外观、材质、内部结构、室内场景 等，可关联具体组件显示基础信息、监测信息和业务管理信息。
d) 可根据实际需要，通过三维模型展示地下工程的外观、材质、结构等，重点部位可关联三维 地质模型展示周边地层和特殊地质构造等信息。
6.3.2 监测站点要素
各类监测站点在二维场景采用的二维图式符号应符合SL 730 要求。对于三维场景中的展示，可 参照二维图式符号标准设计三维图式符号。监测站点运行状态及监测信息可视化时间尺度宜采用小时 级或日级时间尺度。要求如下：
a) 宏观级 ( S1 、S2) 或中观级 ( S3 、S4) 视角下宜采用二维或三维图式符号展示监测站点空间 位置，以文本、数值标记、图表等形式显示基础信息、站点运行状态、水文监测要素、安全 监测要素、视频监控等信息。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下可根据实际业务需求，采用三维形式展示监测站点外观实景、内部 结构、运行状态等，可关联显示实时监测信息。
6.4 设备设施
6.4.1 机电设备
利用机电设备三维模型从中观、微观尺度展示基础信息、监测信息和业务管理信息。机电设备可
视化时间尺度应根据实际时序表达需求分级，机电设备状态更新、运行工况监测可视化宜采用小时级 或日级时间尺度，设备应急检修处置仿真交互宜采用分钟级时间尺度。要求如下：
a) 中观级 ( S3 、S4) 视角下不宜展示机电设备，大型机电设备可展示设备外观，根据业务需要 通过颜色标识发电机组和大型泵组等运行工况。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下宜根据业务需要，展示机电设备外观、内部构件零件、监测信息、 业务管理信息。其中，监测信息宜包括水泵、电动机、发电机、变压器等主设备，户外变压 器、安全围栏、太阳能光伏设备等重要供电设备，以及相关联的控制、保护、测量、监视、 信号等二次系统设备的运行、停止、故障等信息。故障信息宜结合空间位置进行异常定位， 可通过动态图符、遮罩覆盖等特效进行标识。
c) 可根据实际需要，展示机电设备整体外观和拆解后的构件及零件，支持单独选中构件及零件 开展设备管理、检修培训、运行分析、故障预演等业务应用。
6.4.2 金属结构设备
宜利用金属结构设备三维模型从中观、微观尺度展示基础信息、监测信息和业务管理信息。金属 结构设备可视化时间尺度应根据实际时序表达需求分级，状态更新宜采用小时级或日级时间尺度，金 属结构设备应急事件处置仿真交互宜采用分钟级时间尺度。要求如下：
a) 中观级 ( S3 、S4) 视角下宜采用三维形式，展示金属结构设备外观及工情信息。
b) 微观级 ( S5 、S6) 视角下可根据业务需要，展示金属结构设备运行、停止、故障等工情信息 及历史检修等业务管理信息。
6.4.3 监测设备
宜利用监测设备三维模型从中观、微观尺度进行运行表达。监测设备运行状态及监测信息可视化 宜采用小时级或日级时间尺度。要求如下：
a) 中观级( S3 、S4) 视角下宜采用三维形式，展示监测设备在工程内外部的位置分布与监测数据。
b) 微观级 ( S3 、S4) 视角下可根据业务需要，实时展示设备外观、材质、运行状态、监测信息 等，通过动态图符、遮罩覆盖等特效标识开关、故障等运行情况。
7 业务场景可视化
7.1 通用场景
通用场景应按照数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程所涉及的业务应用进行组织， 其对应的可视化分类、具体要素和空间尺度分级等应执行表2的规定。
表 2 通用场景分级组织关系表
表2通用场景分级组织关系表(续)
7.2 水旱灾害防御
7.2.1 水安全要素趋势预测预报
水安全要素趋势预测预报应包含雨情、汛情、险情、灾情，降水量、水位、流量、天气云图等实 时监测信息，防洪工程、排涝工程、土地利用等专题数据，陆地地形、水下地形等下垫面信息，降水 量、水位、流量、台风暴潮、淹没影响、位移形变、泥沙、墒情、冰情、水质等预报成果进行可视化 综合表达。要求如下：
a) 将降水作为自然背景要素的，宜在 S1 、S2 尺度中展示。降水宜包含云图、雨雪量等信息， 应依照天气系统要素的方式表达。
b) 将水位、流量、泥沙、冰情、水质等监测信息和预报成果作为流场动态要素的，宜在S2～S4 尺度中展示。S2 、S3 尺度宜采用标量场的方式表达，并根据监测等级，选用不同的告警颜色 结合高亮闪烁等形式加强表达; S4 尺度宜采用水流演进要素的方式表达，精确模拟水位与流 量信息。如条件允许或需要对重要断面开展高精度模拟分析，可进一步精细化表达。
c) 将防洪工程作为水利工程要素的，宜在S2～S5 尺度中展示。 S2 、S3 尺度宜采用基础地理 实体的方式表达，表达内容宜包含工程的类型、名称、库容; S4 、S5 尺度宜采用三维模型 水利工程要素的方式表达，表达内容宜包含工程外观、类型、名称、库容。其中，库容信 息宜采用标量场的方式表达，直观展示水体、水库特征水位、防洪库容，并结合文字标注 关键信息。
d) 将专题数据和下垫面信息作为地理场景要素和基础地理实体要素的，宜在S1～S4 尺度中展 示，并结合文字标注关键信息。
7.2.2 灾害风险分析预警
灾害风险分析预警应包含洪水、防洪影响区等要素，要求如下：
a) 将洪水作为流场动态要素的，宜在S4 、S5 尺度中展示。洪水宜采用水流演进要素的方式表 达，模拟水流演进的过程。
b) 将防洪影响区作为自然背景要素的，宜在S3 、S4 尺度中展示。防洪影响区应同时展示区域 边界线、区域面、区域名称、区域社会经济指标，宜采用基础地理实体的方式表达。
7.2.3 调度方案模拟预演
调度方案模拟预演应表达预演场景和工程调度方案，其中预演场景宜包含水库、蓄滞(行)洪 区、水闸、泵站等核心要素，要求如下：
a) 将水库作为水利工程要素的，宜在S2～S6 尺度中展示。S2 、S3 尺度宜采用基础地理实体要 素的方式表达;S4 尺度宜采用水利工程要素中观尺度表达; S5 、S6 尺度宜采用水利工程要 素微观尺度表达。如条件允许，可采用水利工程要素的模型动画方式表达，进一步精细化模 拟水库调度方案。
b) 将蓄滞(行)洪区作为水利工程要素的，宜在 S2～S5 尺度中展示。S2 、S3 尺度宜采用基础 地理实体要素的方式表达，应包含蓄滞(行)洪区边界、名称、蓄洪容积以及状态等; S4、 S5 尺度宜采用水利工程要素的方式表达，应包含蓄滞(行)洪区进或退洪闸或口门、围堤或 隔堤、安全区等，可使用动画方式表达，进一步模拟蓄滞(行)洪区运用分洪、行蓄洪、退 洪等全过程。
c) 将水闸、泵站作为设备要素的，宜在S3～S5 尺度中展示。 S3 、S4 尺度宜采用基础地理实体 的方式表达，应包含水闸、泵站的位置、名称以及状态等; S5 尺度宜采用机电设备要素的方 式表达，内容包含水闸、泵站的位置、名称、状态以及外观模型。如条件允许，可模拟设备 运行状态。
d) 工程调度方案宜基于水利工程、监测站点、流场动态等要素综合表达，并在S3 、S4 尺度中 展示。调度方案应包含需调度工程、调度参数、水位目标、受灾区域以及影响范围等。需调 度的工程、调度参数宜采用水利工程要素方式表达，水位目标宜采用监测站点要素表达，受 灾区域宜采用基础地理实体方式表达，影响范围宜采用流场动态方式表达。
7.2.4 调度预案组织实施
调度预案组织实施应包含水工程运用方案、巡查方案、应急方案、撤离方案等，要求如下：
a) 水工程运用方案宜包含水库、蓄滞(行)洪区以及水闸、泵站等要素，应与7.2.3描述一致。
b) 巡查方案应基于流场动态和自然背景要素综合表达，应包含值班值守点、物料存放点、巡堤 查险方案、物料调配方案等，宜在S3 、S4 尺度中展示。值班值守点、物料存放点宜采用基 础地理实体要素方式表达;巡堤查险方案、物料调配方案宜采用矢量场中线路轨迹要素的方 式表达。
c) 应急方案应基于流场动态要素和自然背景要素综合表达，应包含责任范围、 人员位置以及物 料存放点等，宜在S3 、S4 尺度中展示。责任范围宜采用基础地理实体要素方式表达;人员 位置、物料存放点宜采用基础地理实体要素的POI 标记方式表达。
d) 撤离方案应基于流场动态和自然背景要素综合表达，应包含居民聚集区、集合点、撤离路线 以及安全区等，宜在S3 、S4 尺度中展示。居民聚集区、安全区宜采用基础地理实体要素方 式表达;集合点宜采用基础地理实体要素的 POI 标记方式表达;撤离路线宜采用矢量场中线 路轨迹要素的方式表达。
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7.3 水资源管理与调配
7.3.1 来水及需求预测
来水及需求预测应包含水源区、受水区、流域以及河流水系等特征要素，对水资源实时监测数据 以及供水量预测，生产用水、生活用水、生态用水等需水预测成果进行可视化综合表达，要求如下：
a) 将水源区作为自然背景中基础地理实体要素的，宜在S3 、S4 尺度中展示。流域、河流水系、 水源区宜采用基础地理实体要素方式表达，应同时展示位置、名称、实时监测数据、可供水 量等信息。
b) 将受水区作为自然背景中基础地理实体要素的，宜在 S3 、S4 尺度中展示。流域、河流水系、 受水区宜采用基础地理实体要素方式表达，应同时展示位置、名称、实时监测数据、需水预 测等信息。
7.3.2 水资源监测预警
水资源监测预警应包含监测断面、水网工程、取用水单元等要素。要求如下：
a) 将监测断面作为自然背景中基础地理实体要素的，宜在S3～S5 尺度中展示。监测断面宜采 用基础地理实体要素方式表达，应同时展示位置、名称、水位、流量、水质等信息。如条件 允许，可动态模拟水流流态、水力特性、泥沙运动等流场信息。
b) 将水网工程作为水利工程要素的，宜在S3～S5 尺度中展示。 S3 、S4 尺度宜采用基础地理实 体要素方式表达;S5 尺度宜采用三维模型水利工程要素方式表达，应同时展示水量水质要 素、输配水工程和工程交叉节点运行状态、供水口门流量等信息。
c) 将取用水单元作为水利工程要素的，宜在S3～S5 尺度中展示。取用水单元宜采用基础地理实 体要素方式表达，应同时展示灌区、水厂等取水用户用水和需水指标。
7.3.3 水资源调度与配置预演
水资源调度与配置预演应包含水源区、分水节点、水闸泵站、输水管道等要素。要求如下：
a) 水源区应与7.3.1描述一致;水闸泵站应与7.2.3描述一致。
b) 当分水节点作为自然背景中基础地理实体要素时，宜在S3～S5 尺度中展示。分水节点宜采 用基础地理实体要素方式表达，应同时展示节点位置、名称、关键指标等信息。
c) 将输水管道作为水利工程要素的，宜在S3～S5 尺度中展示。S3 、S4 尺度宜采用基础地理实 体要素方式表达，应同时展示输水管道的名称、关键指标; S5 尺度宜采用三维模型水利工程 要素方式表达，应同时展示输水管道的名称、关键指标，可动态模拟输水方向、输水水量等 信息。
7.3.4 水资源调度计划预案
水资源调度计划预案应包含调度方案、非工程措施、组织实施等信息，要求如下：
a) 调度方案宜包括水网工程与设备运用次序、时机、规则等调度令内容，通过水利工程要素、 设备设施要素表达，宜在S3～S5 尺度中展示。
b) 非工程措施宜包括值班值守、物料设备配置、查险抢险人员配备、技术专家队伍组建、受影 响人员转移等，通过自然背景中基础地理实体要素、流场动态中矢量场线路轨迹要素表达， 宜在S3～S5 尺度中展示。
c) 组织实施宜包括调度令生成、执行以及反馈等实时跟踪信息，宜通过图表的形式表达调度令 执行情况，并在S3～S5 尺度中展示。
7.4 水利工程建设和运行管理
7.4.1 工程设计管理
工程设计管理应包含地质勘探、工程选址、工程初步设计成果等。要求如下：
a) 地质勘探宜包含地质测绘、地质钻孔、地质分析结果等要素。地质测绘成果宜采用6.1.2地 理场景、6.1.3基础地理实体方式表达，宜在S4 、S5 尺度中展示，通过坡度、坡向等地形场 表达工程区域地质的现状和发展趋势;地质钻孔要素宜在S4 、S5 、S6 尺度中展示，S4 尺度 宜采用基础地理实体要素方式表达， S5 、S6 尺度宜采用三维模型方式表达;地质分析结果宜 在 S4 、S5 、S6 尺度中展示三维地质模型、横纵特征剖面图等信息。
b) 将工程选址选线作为流场动态中矢量场线路轨迹要素的，宜在S3 、S4 尺度中展示，依照地 理空间要素方式表达，应同时展示选址的名称、关键指标。
c) 工程初步设计成果宜包含三维设计模型、施工设计布置图等，通过水利工程要素表达，宜在 S3～S5 尺度中展示。三维设计模型、建成效果宜在S4 、S5 尺度中展示;施工设计布置宜在 S3 、S4尺度中展示，应同时配合图表看板展示设计成果的名称、关键指标。
7.4.2 工程建设管理
工程建设管理应包含技术施工设计成果，进度、质量、安全等管理业务，设备、材料管理以及工 艺工法等要素，要求如下：
a) 技术施工设计成果应与7.4.1中工程初步设计成果描述一致;设备应与7.2.3中水闸泵站描 述一致;材料应与7.4.1中工程施工布置图一致。
b) 进度、质量、安全等管理业务宜在S4 、S5 尺度中展示，通过图表的形式与水利工程或设备 设施模型要素进行结合，建立时间尺度上业务管理信息与相关要素的关联，宜采用二维图表 或三维模型联动模拟工程进度、分部/单元工程拆装组合动画、安全监测状态时序变化等效果 进行展示。
c) 设备、材料管理中涉及的施工机械路径规划、料场渣场选址、现场布置等业务规划宜在S4 、 S5 尺度中展示。其中路径规划、料场渣场选址等可基于流场动态矢量场线路轨迹要素表达， 具体施工现场设备、材料布置细节宜采用基础地理实体中环境倾斜摄影测量模型等形式加载 展示。
d) 工艺工法应包括水利工程要素、设备设施要素、流场动态要素，宜在 S5 、S6 尺度中展示。 其中水利工程要素和设备设施要素应提供工艺工法的基础单元和演示表达。
7.4.3 工程运行管理
工程运行管理宜包含工程调度模拟、工程安全监测以及工程巡检等业务场景。要求如下：
a) 调度模拟宜采用水利工程要素的模型动画方式表达，通过三维动画方式模拟工程调度过程。
b) 工程安全监测宜以6.2.2.3安全监测中应力、应变以及形变等要素为基础进行表达，宜在 S4 、S5 尺度中展示。
c) 工程巡检应依照线路要素的方式表达，宜表达巡检的路线、频次等信息。将巡检线路作为流 场动态中矢量场线路轨迹要素，宜在S4 、S5 尺度中展示。
7.5 河湖长制及河湖管理
7.5.1 河湖长制管理
河湖长制管理应包含河湖长、幸福河湖、河湖健康评价等。要求如下：
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a) 河湖长主要包含河流、湖泊的河湖长属性信息，可采用文字标注结合自然背景基础地理实体 POI 标记方式表达，宜在S1～S4 尺度中展示。
b) 幸福河湖、河湖健康评价结果等宜采用自然背景的河湖基础地理实体方式进行展示，可通过 不同颜色、填充等样式表达，宜在S1～S4 尺度中与河湖自然背景要素组合展示。
7.5.2 河湖水域岸线管理
河湖水域岸线管理应包含河湖管理范围、岸线规划、许可涉河建设项目、河湖管理范围内地物、 “四乱”问题等。规定如下：
a) 河湖管理范围参照自然背景中基础地理实体要素表达方式，以失量线形式表示管理范围，宜 在 S1～S4 尺度中展示。
b) 岸线规划可按照临水边界线、河湖岸线功能分区分类表达，参照基础地理实体要素表达方 式，临水边界应以矢量线形式表示，河湖岸线功能分区应根据包含岸线保护区、岸线保留区、 岸线控制利用区三类设置不同颜色、填充等区分展示，应同时展示几何形状及名称，宜在 S3 、S4 尺度中展示。
c) 涉河建设项目工程定位、工程范围等应根据要素几何特征，参照自然背景中基础地理实体要 素表达，涉河项目属性信息宜采用文字标注方式展示，宜在S3 、S4 尺度中展示。
d) 河湖管理范围内地物信息以面状矢量数据表达，参照基础地理实体要素表达方式，可根据属 性类型设置不同颜色、填充区分展示，宜在S3 、S4 尺度中展示。
e) 河湖“四乱”问题应采用自然背景中基础地理实体要素方式，以点状或面状矢量数据表达， 可根据问题属性类型设置不同形状、尺寸、颜色、填充区别展示，宜在S3 、S4 尺度中展示。
7.5.3 采砂管理
采砂管理应包含河道采砂许可采区、采砂规划、采砂管理重点河段敏感水域等。要求如下：
a) 河道采砂许可采区参照自然背景中基础地理实体要素表达方式，宜在S3 、S4 尺度中展示。
b) 采砂规划应根据业务场景要求，针对禁采河段、禁采水域、可采区、保留区等参照自然背景 中基础地理实体要素表达方式，选择几何线或面形式表达，可根据属性信息设置不同形状、 尺寸、颜色、填充区分展示，宜在S3 、S4 尺度中展示。
c) 采砂管理重点河段敏感水域可参照采砂规划进行表达。
7.6 水土保持
7.6.1 水土保持监测
水土保持监测要求如下：
a) 水土保持监测应包含管理分区、边界红线、专项调查结果、监测站点、动态监测信息等。
b) 全国水土保持一二三级区划、国家级水土流失重点预防区和重点治理区、水土流失状况等矢 量面状数据宜在S1～S4 尺度中展示，根据场景级别动态调整，同时展示边界线、填充面及 分区名称，边界线、填充面和分区名称均依照基础地理实体要素的宏观表达，不同类型的区 划数据宜根据其代表的业务含义，使用不同的线型、颜色、字体进行可视化表达。
c) 流域边界等矢量线状数据宜在S1～S4 尺度中依照基础地理实体要素的宏观表达形式展示，应 同时展示要素几何形状及名称，宜根据场景级别动态调整可视化级别。不同类型的线状数据， 宜按不同的类型采用不同线型、颜色、字体进行可视化表达。
d) 将专项调查结果作为基础地理实体要素的，宜在 S1～S4 尺度中展示。专项调查结果宜为矢 量面状数据，应同时展示边界线、填充面及分区名称，均依照基础地理实体要素的方式表达，
可使用不同的线型、颜色、字体表达不同的调查分类结果。
e) 将监测站点作为自然背景要素的，宜在S1～S4 尺度中展示。监测站点宜为矢量点状数据，通
过点标注形式展示。动态监测信息可与点标注合并展示，应根据监测信息实时更新标注内容。
7.6.2 人为水土流失监管
除水土保持监测场景包含要素外，还应包含生产建设项目监管监测信息等，可参考7.6.1动态监 测信息的表达方法。
7.6.3 水土流失综合治理管理
除水土保持监测场景包含要素外，还应包含综合治理重点工程、水土流失范围、土壤侵蚀范围、 强度分布、侵蚀沟、崩岗特征分布等，可参考7.6.1专项调查结果的表达方法。
7.6.4 淤地坝运维
除水土保持监测场景包含要素外，还应包含监测站点、预报预警信息等，可参考7.6.1监测站点 和动态监测信息的表达方法。
7.7 农村水利水电
7.7. 1 供水安全与预警
供水安全与预警应包含水系、水源地、供水分区、管网、监测信息、预警信息等要素。要求 如下：
a) 水系、水源地、供水分区与7.3.1中水源区、受水区可视化表达方式一致，管网与7.3.3中 输水管道可视化表达方式一致。
b) 监测信息、预警信息根据系统功能需求，宜在S3～S5 尺度中展示，宜采用标量场要素的方 式展示。
7.7.2 供水工程运维
供水工程运维应包含设备、水厂、管网等。要求如下：
a) 设备宜以设备设施要素为表达基础，并在S5 、S6 尺度中展示，应按照6.4描述的方式表达， 并同时表达设备名称、状态。应用精度较高的场景，可参照6.4描述的方法开展设备运行 模拟。
b) 水厂宜以水利工程要素为表达基础，并在S3～S5 尺度中展示。S3 、S4 尺度应按照6.1.3水 利专题数据表达方式，并同时表达水厂名称、关键指标等信息;S5 尺度宜按照6.3.1描述的 工程要素进行表达。
c) 管网应与7.3.3输水管道可视化表达方式一致。
7.7.3 灌区工程运维
灌区工程运维宜包括渠道、水闸、渡槽、涵洞、倒虹吸、泵站以及遥感监测成果等。要求如下：
a) 遥感监测成果应采用自然背景的地理场景要素表达方式，在S4～S6 尺度中展示，并作为运 维阶段水情、农情、工情宏观尺度表达的信息载体。
b) 渠道、渡槽、涵洞、倒虹吸宜以水利工程要素为表达基础，并在S5 、S6 尺度中展示。水闸、 泵站应采用6.4.2中金属结构设备的表达方式，并支撑水利工程及设备的运营和维护工作。
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7.7.4 小水电运维
小水电运维宜包括挡水建筑物、输水建筑物、泄水建筑物、发输电设备、雨水情、视频监控、巡 检等要素。挡水建筑物、输水建筑物、泄水建筑物宜以水利工程要素为表达基础，并在S5 、S6 尺 度 中展示;发输电设备宜以设备设施要素方式表达;雨水情、视频监控宜以监测站点对象要素方式表 达;巡检应与7.4.3中工程巡检可视化表达方式一致。
7.8 其他业务
其他业务宜基于通用场景构建面向业务需求的基础场景，合理选择可视化要素及场景尺度构建具 体业务场景。
8 技术指标
8.1 渲染与展示要求
渲染与展示要求如下：
a) 适配性。宏观级 ( S1 、S2) 、 中观级 ( S3 、S4) 、 微观级 ( S5 、S6) 可视化表达应适配如 Web 图形库 (WebGL) 、 国产仿真引擎等主流渲染展示技术。
b) 加载稳定性。场景画面移动及切换时，模型加载应稳定流畅，避免卡顿或加载失败。
c) 渲染帧率。场景画面移动过程中，渲染帧率不应低于24帧/s, 以保证画面的连贯性和流 畅性。
8.2 响应时间要求
响应时间宜满足以下要求：
a) 自然背景：
1)场景画面初始化渲染响应时间不宜超过5 s。
2)单个或多个对象的场景切换时，画面加载响应时间不宜超过3 s。
3)场景缩放过程中地理场景和基础地理实体的要素加载响应时间不宜超过3s。
b) 流场动态：
1)基于一维模拟结果驱动的计算成果可视化展示，渲染时间不宜超过3s。
2)基于二维、三维模拟结果驱动的计算成果可视化展示，单一时刻有效渲染计算网格数量应 满足展示需求，基于算力动态优化，优先保障关键区域渲染效率。
c ) 水利工程：
1)基础信息场景渲染响应时间不宜超过2 s。
2)监测信息场景渲染响应时间不宜超过0.5 s, 微观级 ( S5 、S6) 高精度模型或复杂设备集 群场景响应时间可放宽至3 s。
3)业务管理信息数据加载响应时间在正常网络环境下，结构化数据不宜超过1s, 非结构化数 据满足业务应用需求;数据渲染响应时间不宜超过0.5s。
d) 设备设施：
1)基础信息场景渲染响应时间不宜超过2s。
2)监测信息场景渲染响应时间不宜超过0.5 s。
3)业务管理信息场景渲染响应时间不宜超过0.5 s。
e) 当能够准确表达可视化渲染要求且满足业务需求时，响应时间可不作要求。
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参 考 文 献
[1] GB/T 13923 基础地理信息要素分类与代码
[2] GB/T 16656.46 工业自动化系统与集成 产品数据表达与交换 第46部分：集成通用资源： 可视化显示
[3] GB/T 43441.1 信息技术 数字孪生 第1部分：通用要求
[4] GB/Z 44267 自动化系统与集成 工业数据 数字孪生的可视化元素
[5] CH/T 9015 三维地理信息模型数据产品规范
[6] CJJ/T 318 城市信息模型应用统一标准
[7] SL/T 801 水利一张图空间信息服务规范
[8] SL/T 837 数字孪生水利数据底板地理空间数据规范
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