劉德龍，李 夏2，李 騰3，馮賓春，王明軍

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京，100038；2.水利部信息中心，北京，100044；3.四川省水利科學(xué)研究院，成都，610072)

1 研究背景

水利部貫徹落實(shí)“十九大”和習(xí)總書(shū)記重要講話精神，確定“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的新時(shí)代水利改革發(fā)展總基調(diào)，對(duì)水利信息化提出了明確的“補(bǔ)短板”要求。水利信息化水平的提檔升級(jí)離不開(kāi)水利管理對(duì)象及水利管理活動(dòng)的數(shù)字化，也就是說(shuō)需要全面掌握和反映水利管理對(duì)象及水利管理活動(dòng)的基本信息和動(dòng)態(tài)信息，這是基礎(chǔ)也是前提，但是目前距離解決水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害四大水問(wèn)題實(shí)現(xiàn)透徹感知的要求相差甚遠(yuǎn)[1]。

另一方面，視頻監(jiān)控、遙感監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航定位、輿情監(jiān)控、智能解譯與識(shí)別等新技術(shù)和機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、衛(wèi)星等新型自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備已廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，在擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍、及時(shí)掌握第一手資料方面取得了突出成效。水利行業(yè)雖然也進(jìn)行了初步嘗試和應(yīng)用，但在應(yīng)用的廣度和深度方面仍明顯不足，對(duì)強(qiáng)監(jiān)管的支撐力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。由于水利管理對(duì)象點(diǎn)多面廣且高度分散，具有自身特點(diǎn)，在新技術(shù)和新設(shè)備推廣應(yīng)用的過(guò)程中也存在一些新的問(wèn)題和難點(diǎn)亟待解決。

2 研究目的

針對(duì)智慧水利全面感知關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)開(kāi)展深入專(zhuān)題研究，在已有水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)、水利工程工情監(jiān)測(cè)站網(wǎng)、水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)等傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，梳理江河湖泊、水利工程、水利管理活動(dòng)三大類(lèi)水利感知對(duì)象實(shí)現(xiàn)全面透徹感知面臨的難點(diǎn)問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)，解決傳統(tǒng)采集設(shè)備“測(cè)不到、測(cè)不準(zhǔn)、測(cè)得慢、成本高”的難題。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 小型水庫(kù)綜合感知技術(shù)

3.1.1 天氣雷達(dá)雨量估測(cè)技術(shù)

多普勒天氣雷達(dá)是以多普勒效應(yīng)為工作原理的一種新型相干雷達(dá)，其主要工作原理為：當(dāng)降水粒子相對(duì)于雷達(dá)發(fā)射波束進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以測(cè)定接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的高頻頻率之間存在的差異，從而得出所需的信息。也就是說(shuō)，天氣雷達(dá)間歇性地向空中發(fā)射電磁波(稱(chēng)為脈沖式電磁波)，該種電磁波以近于直線的路徑和接近光波的速度在大氣中傳播，在傳播的路徑上，若遇到氣象目標(biāo)物發(fā)生散射，散射返回雷達(dá)的電磁波(稱(chēng)為回波信號(hào)，也稱(chēng)為后向散射)，在熒光屏上顯示出氣象目標(biāo)的空間位置等特征。運(yùn)用這種原理，可以測(cè)定出散射體相對(duì)于雷達(dá)的速度，在一定條件下反演出大氣風(fēng)場(chǎng)、氣流垂直速度分布以及端流情況等。

多普勒天氣雷達(dá)能夠探測(cè)到垂直于地面上空8km～12km中的對(duì)流層正在發(fā)生的變化，測(cè)定云的移動(dòng)速度，對(duì)于降水形成研究、中小尺度天氣系統(tǒng)分析以及強(qiáng)對(duì)流天氣警戒等都具有十分重要的作用。目前，多普勒天氣雷達(dá)主要應(yīng)用于對(duì)災(zāi)害性天氣，尤其是與雹災(zāi)和風(fēng)災(zāi)伴隨發(fā)生的災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)與預(yù)警。同時(shí)，它還可以進(jìn)行較大區(qū)域范圍的定量降水估算，獲取降水云體風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

雷達(dá)設(shè)備工作時(shí)，通過(guò)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一定功率的脈沖能量，經(jīng)過(guò)饋線部分到達(dá)天線，向空間定向輻射；天線定向輻射的電磁波能量遇到降水等目標(biāo)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生散射，其中后向散射的一部分形成回波信號(hào)被天線接收；天線接收到降水等目標(biāo)回波信號(hào)，經(jīng)過(guò)饋線部分傳輸?shù)浇邮障到y(tǒng)；接收系統(tǒng)將回波信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、轉(zhuǎn)換等處理后送往信號(hào)處理系統(tǒng)；信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)回波信號(hào)作數(shù)字中頻信號(hào)處理后形成正交信號(hào)，并對(duì)其作平均處理、地物對(duì)消濾波處理，得到反射率的估測(cè)值即強(qiáng)度，通過(guò)脈沖對(duì)處理或快速傅里葉變換處理，從而得到散射粒子群的平均徑向速度和速度的平均起伏即速度譜寬，通過(guò)處理雙極化數(shù)據(jù)得到差分反射率、差傳播相移、零滯后相關(guān)系數(shù)等雷達(dá)原始監(jiān)測(cè)信息。雨量雷達(dá)通過(guò)計(jì)算雷達(dá)回波信號(hào)強(qiáng)度來(lái)推算氣象目標(biāo)的實(shí)際物理狀況，通過(guò)雷達(dá)氣象方程，建立雷達(dá)平均接收功率與雷達(dá)反射因子的關(guān)系，而與觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的降水強(qiáng)度存在一定的關(guān)系，因此，可通過(guò)雨量雷達(dá)測(cè)量的回波信號(hào)強(qiáng)度推算出實(shí)際的降水強(qiáng)度。

3.1.2 基于區(qū)域的小型水庫(kù)群感知技術(shù)

對(duì)于市縣級(jí)水行政主管部門(mén)所轄小型水庫(kù)，可以基于一定區(qū)域的小型水庫(kù)群，統(tǒng)籌組織、實(shí)施、管理本行政轄區(qū)內(nèi)小型水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)和運(yùn)行監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)、安全監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行管理及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析整編等工作。以行政區(qū)域內(nèi)小型水庫(kù)群整體為監(jiān)管對(duì)象，優(yōu)先采用適合區(qū)域整體監(jiān)管的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在降水量監(jiān)測(cè)方面采用基于雷達(dá)-雨量計(jì)聯(lián)合實(shí)時(shí)校準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)、壩體變形監(jiān)測(cè)采用GNSS+InSAR技術(shù)[2]，其他監(jiān)測(cè)要素采用與一般小型水庫(kù)監(jiān)測(cè)方案相同的策略在庫(kù)區(qū)和流域現(xiàn)場(chǎng)布置。鑒于我國(guó)氣象部門(mén)已建有較為完善、覆蓋我國(guó)大部分區(qū)域的天氣雷達(dá)網(wǎng)，且天氣雷達(dá)組網(wǎng)運(yùn)行在消除地形阻擋誤差等誤差方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，轄區(qū)內(nèi)降水量數(shù)據(jù)采用從氣象部門(mén)共享方式獲取，不再新設(shè)置降水量監(jiān)測(cè)設(shè)施。另外GNSS壩體變形監(jiān)測(cè)需要設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站，可根據(jù)轄區(qū)水庫(kù)分布情況下，全區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站，各水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)GNSS監(jiān)測(cè)站可以共享鄰近區(qū)域內(nèi)的GNSS基準(zhǔn)站。

基于區(qū)域的小型水庫(kù)感知技術(shù)在應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)和感知要素方面與一般小型水庫(kù)監(jiān)測(cè)方案相同，其中壩體變形監(jiān)測(cè)采用GNSS+InSAR技術(shù)、降水量監(jiān)測(cè)采用天氣雷達(dá)+雨量計(jì)聯(lián)合實(shí)時(shí)校準(zhǔn)技術(shù)，因此在組網(wǎng)方面，除降水量(通過(guò)與氣象部門(mén)共享數(shù)據(jù))和InSAR監(jiān)測(cè)的壩體變形量直接傳送到云平臺(tái)外，其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其聯(lián)網(wǎng)與傳輸方式與一般小型水庫(kù)監(jiān)測(cè)方案相同。降水量監(jiān)測(cè)統(tǒng)一由氣象部門(mén)天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取，水庫(kù)集水流域內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)僅需布置雷達(dá)水位計(jì)即可。庫(kù)區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)基于同樣的考慮，現(xiàn)場(chǎng)不需布置降水量監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)通過(guò)InSAR監(jiān)測(cè)可以全面掌握壩體變形分布，因此，GNSS變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)可適當(dāng)減少。

3.2 旱情立體感知技術(shù)

綜合旱情要素一體化感知技術(shù)即在墑情實(shí)時(shí)感知的同時(shí)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)雨量、風(fēng)速、大氣溫度、空氣濕度、多層土壤濕度、地表溫度、冠層溫度等要素，且具有大范圍視頻攝像功能，并實(shí)現(xiàn)該儀器設(shè)備固定站無(wú)人值守情況下的土壤墑情數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和無(wú)線傳輸、移動(dòng)站數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和無(wú)線傳輸，支持?jǐn)?shù)據(jù)人工錄入及網(wǎng)絡(luò)傳輸，以便為其他應(yīng)用系統(tǒng)的決策分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。該一體化感知儀器要具有穩(wěn)定性、低耗性、較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，能夠連續(xù)工作并保證數(shù)據(jù)采集精度，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無(wú)人化、多要素綜合感知。

圖1 墑情感知結(jié)構(gòu)示意

天-空-地多源旱情感知信息融合技術(shù)的內(nèi)容是遙感數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)航拍數(shù)據(jù)、低空視頻圖像數(shù)據(jù)和地面站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合和綜合應(yīng)用。利用遙感數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)航拍數(shù)據(jù)的快速解譯、融合和應(yīng)用技術(shù)，增強(qiáng)其時(shí)效性與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；通過(guò)低空區(qū)域視頻圖像和站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合利用，解決其代表性問(wèn)題；通過(guò)天-空-地多源信息的融合，綜合解決感知信息的精度和時(shí)效性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)立體化旱情信息綜合感知[3]。

3.3 灌區(qū)全面監(jiān)控技術(shù)

3.3.1 精準(zhǔn)量測(cè)水技術(shù)

灌區(qū)量測(cè)水是一項(xiàng)基礎(chǔ)的、關(guān)鍵性的技術(shù)，是灌區(qū)管理部門(mén)進(jìn)行正確引水、輸水和水量調(diào)配的主要手段，為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和現(xiàn)代化提供基礎(chǔ)資料。精準(zhǔn)的量測(cè)水可為灌區(qū)管理中的計(jì)劃、引水、調(diào)度、評(píng)價(jià)和驗(yàn)證提供可靠數(shù)據(jù)支持。

(1)計(jì)劃：測(cè)算年月日不同時(shí)段渠道水位流量變化過(guò)程，為編制渠系用水計(jì)劃提供依據(jù)；

(2)引水：根據(jù)用水計(jì)劃和水量調(diào)配方案，及時(shí)準(zhǔn)確地從水源引水，并配水到各用水單元；

(3)調(diào)度：為灌區(qū)實(shí)施用水“總量控制”、“定額管理”、“按方計(jì)費(fèi)”等提供依據(jù)；

(4)評(píng)價(jià)：分析評(píng)價(jià)灌水質(zhì)量和灌溉效率，修正供配水方案，指導(dǎo)和改進(jìn)用水管理工作；

(5)驗(yàn)證：驗(yàn)證和核定渠系建筑物輸水能力和輸水損失，為灌區(qū)改建擴(kuò)建等提供規(guī)劃設(shè)計(jì)等基本資料。

灌區(qū)量測(cè)水的感知終端包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和后備電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)及保護(hù)。數(shù)據(jù)采集由模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊組成，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。數(shù)據(jù)處理是包含數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)、數(shù)據(jù)通訊控制等模塊的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集終端允許的條件下，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)做適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算處理，并對(duì)其進(jìn)行可靠保護(hù)，為數(shù)據(jù)通訊做好準(zhǔn)備。

灌區(qū)量測(cè)水感知終端中可提取的主要感知要素包括流量、總水量、水位、水質(zhì)、降水量等信息。不同應(yīng)用場(chǎng)合的流量監(jiān)測(cè)方法不同。明渠中的流量監(jiān)測(cè)是間接測(cè)量，不能直接測(cè)得流量，而是要測(cè)量水位、水深、斷面起點(diǎn)距、流速等多個(gè)要素，然后用數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到流量。因而流速、水位、水深、起點(diǎn)距成為直接的監(jiān)測(cè)要素。用于滿管管道流量測(cè)量的管道流量計(jì)，直接測(cè)得流量數(shù)據(jù)。用于非滿管管道流量測(cè)量的管道流量測(cè)量設(shè)施，也屬于間接測(cè)量，需要測(cè)量水位、流速，然后用數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到流量。灌區(qū)取用水監(jiān)測(cè)得到的是在某一時(shí)段內(nèi)，流過(guò)明渠或管道測(cè)流斷面的水量，即以水的體積計(jì)量的總水量(累積水量)，需測(cè)量流量隨時(shí)間的變化過(guò)程，從而得到總水量。

3.3.2 機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程一體化自動(dòng)控制技術(shù)

智慧化管理的灌區(qū)，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)量測(cè)水的前提下，可實(shí)行科學(xué)按需供水。水量分配的過(guò)程可通過(guò)對(duì)灌區(qū)內(nèi)閘閥泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)。根據(jù)調(diào)度管理中心的水量分配指令，通過(guò)遠(yuǎn)程控制水源處的取水口閘門(mén)啟閉和閘門(mén)開(kāi)度或泵站流量調(diào)節(jié)等，以及各級(jí)渠系管道閘閥泵的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)精準(zhǔn)的水量控制。灌區(qū)感知體系通過(guò)獲取閘閥泵的工情信息，通過(guò)灌區(qū)控制網(wǎng)下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌域內(nèi)設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

對(duì)于干渠及其它重要的大型閘門(mén)、泵站等設(shè)施，通過(guò)以太網(wǎng)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)各閘門(mén)、泵站電機(jī)與輔助設(shè)備的現(xiàn)地和遠(yuǎn)程操作，運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)各閘泵的遙測(cè)遙控及輸配水自動(dòng)化。可對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成對(duì)設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效地提高設(shè)備的可靠性和自動(dòng)化水平與管理，改善管理人員的工作條件。遠(yuǎn)程集控分中控室的站控級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)地控制單元LCU。站控級(jí)SCADA系統(tǒng)采集現(xiàn)地控制單元LCU的信息，并發(fā)送指令給現(xiàn)地控制單元LCU，實(shí)現(xiàn)集中自動(dòng)控制?？刂颇Ｊ街饕ㄟh(yuǎn)程調(diào)度、現(xiàn)地自動(dòng)控制及現(xiàn)地手動(dòng)控制?？刂茩?quán)分現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室、現(xiàn)地控制兩級(jí)，主、備工作站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。控制權(quán)優(yōu)先順序?yàn)椤艾F(xiàn)地控制、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室”?，F(xiàn)地設(shè)備均配備手動(dòng)/自動(dòng)切換的操作按鈕，當(dāng)上位機(jī)和LCU出現(xiàn)異常(如：通訊中斷等)或在檢修試驗(yàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地開(kāi)停機(jī)操作。

基于灌區(qū)組網(wǎng)技術(shù)，選用動(dòng)力可靠、室外環(huán)境可用、精度高的一體化測(cè)控設(shè)備。支渠及以下渠道閘群自動(dòng)控制和過(guò)閘流量在線監(jiān)測(cè)，可通過(guò)全部安裝測(cè)控一體化閘門(mén)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)已安裝相關(guān)設(shè)施的渠道進(jìn)行全渠自動(dòng)控制。測(cè)控一體化閘門(mén)是依據(jù)水力學(xué)原理設(shè)計(jì)，集測(cè)、控于一體的新型閘門(mén)，它具有流量計(jì)量精度高、良好的水位控制特性，在基于開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)IT技術(shù)和SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)平臺(tái)基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)人工操作、輸水損失較大的明渠灌溉系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成反應(yīng)迅速、高效靈活的全渠道自動(dòng)一體化遙測(cè)和遙控系統(tǒng)。

3.3.3 精確灌溉感知關(guān)鍵技術(shù)

基于智能化高效節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目區(qū)的氣象、墑情及農(nóng)作物需水情況，通過(guò)灌溉決策系統(tǒng)模型，產(chǎn)生最優(yōu)灌溉方案，自動(dòng)控制農(nóng)田的灌溉和排水，保證農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)精確灌溉，基本消除在灌溉過(guò)程中人為因素對(duì)作物造成的不利影響，提高操作的準(zhǔn)確性和高效性，以達(dá)到科學(xué)管理的目的。以大田果樹(shù)園區(qū)小管出流灌溉方式為典型設(shè)計(jì)，智能化高效節(jié)水灌溉工程總體布局如圖2所示。

圖2 田間智能化高效節(jié)水灌溉布局示意

3.4 視頻智能監(jiān)控技術(shù)

3.4.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)(Computer Vision)是研究如何使機(jī)器“看”的科學(xué)，形象地說(shuō)，就是給計(jì)算機(jī)安裝上眼睛(攝像機(jī))和大腦(算法)，讓計(jì)算機(jī)像人一樣去看、去感知環(huán)境。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)作為人工智能的重要核心技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用于水利、安防、金融、硬件、營(yíng)銷(xiāo)、駕駛、醫(yī)療等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的八大任務(wù)主要包含：圖像分類(lèi)、目標(biāo)檢測(cè)、圖像語(yǔ)義分割、場(chǎng)景文字識(shí)別、圖像生成、人體關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)、視頻分類(lèi)、度量學(xué)習(xí)等，幫助計(jì)算機(jī)從單個(gè)或者一系列的圖片中提取分析和理解的關(guān)鍵信息。

3.4.2 視頻識(shí)別技術(shù)

視頻識(shí)別作為圖像識(shí)別技術(shù)的一個(gè)分支，又稱(chēng)為實(shí)時(shí)識(shí)別或即時(shí)識(shí)別，主要是基于人工智能和模式識(shí)別原理的算法，對(duì)動(dòng)態(tài)的視頻畫(huà)面進(jìn)行識(shí)別、檢測(cè)、分析，濾除干擾，對(duì)視頻畫(huà)面中的異常情況做目標(biāo)和軌跡標(biāo)記。其中核心的技術(shù)包括：車(chē)輛識(shí)別、人體識(shí)別、行人再識(shí)別技術(shù)(ReID)和異常檢測(cè)。

3.4.3 視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)

視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是一種將視頻內(nèi)容(人、車(chē)、物、活動(dòng)目標(biāo))特征屬性進(jìn)行自動(dòng)提取的技術(shù)，對(duì)視頻內(nèi)容按照語(yǔ)義關(guān)系，采用目標(biāo)分割、時(shí)序分析、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等處理手段，分析和識(shí)別目標(biāo)信息，組織成可供計(jì)算機(jī)和人理解的文本信息，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為各業(yè)務(wù)管理相關(guān)的實(shí)用信息。視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是融合了機(jī)器視覺(jué)、圖像處理、模式識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等最前沿的人工智能技術(shù)，是視頻內(nèi)容理解的基石，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)車(chē)輛特征、人像特征、行為事件等辨識(shí)方面。

視頻結(jié)構(gòu)化在技術(shù)領(lǐng)域可以劃分為三個(gè)步驟：目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)屬性提取。目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程是從視頻中提取出前景目標(biāo)，然后識(shí)別出前景目標(biāo)是有效目標(biāo)(如：人員、車(chē)輛、人臉等)還是無(wú)效目標(biāo)(如：樹(shù)葉、陰影、光線等)。在目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中主要應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、人臉檢測(cè)和車(chē)輛檢測(cè)等技術(shù)。目標(biāo)跟蹤過(guò)程是實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)在場(chǎng)景中的持續(xù)跟蹤，并從整個(gè)跟蹤過(guò)程中獲取一張高質(zhì)量圖片作為該目標(biāo)的抓拍圖片。在目標(biāo)跟蹤過(guò)程中主要應(yīng)用到多目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)融合以及目標(biāo)評(píng)分技術(shù)。目標(biāo)屬性提取過(guò)程是對(duì)已經(jīng)檢測(cè)到的目標(biāo)圖片中目標(biāo)屬性的識(shí)別，判斷該目標(biāo)具有哪些可視化的特征屬性，例如人員目標(biāo)的性別、年齡、著裝，車(chē)輛目標(biāo)的車(chē)型、顏色等屬性。目標(biāo)屬性提取過(guò)程主要基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征提取和分類(lèi)技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從小型水庫(kù)、旱情監(jiān)測(cè)、灌區(qū)監(jiān)控、視頻技術(shù)等幾方面著手，分析了當(dāng)前智慧水利感知的部分關(guān)鍵技術(shù)，形成了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。下一步，將根據(jù)現(xiàn)有成果，下沉到每一項(xiàng)具體項(xiàng)目的感知技術(shù)的探索。積極探索視頻、遙感、定位等新技術(shù)在水利重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域和關(guān)鍵要素監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用；特別是在快速高效低成本實(shí)現(xiàn)大量中小水庫(kù)、堤防、水閘的安全監(jiān)測(cè)和旱情、灌區(qū)的綜合監(jiān)測(cè)方面取得較大進(jìn)展，加快提升水利“自動(dòng)化、智能化、立體化”的監(jiān)測(cè)水平和感知能力；提出可落地、可推廣的技術(shù)應(yīng)用手段和解決方案，為智慧水利建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施提供有力的技術(shù)支撐。