数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知网（如图1所示），是应用多种监测技术装备方法，在时空、范围、精度、频次等方面协同融合，实现水利对象全要素和治理管理全过程智能监测感知的网络。其中，“天”主要利用光学遥感、SAR（合成孔径雷达）、重力、气象卫星、北斗等技术装备，实现对流域下垫面、河湖水体、洪涝灾害、工程面貌等的大尺度全局监测感知；“空”主要利用无人机、高塔等设施设备，搭载激光雷达、天气雷达、测雨雷达等监测仪器，实现对水域岸线、蓄滞洪区、山洪灾害易发区等重点区域的地形、雨情等要素的中小尺度高精度动态及时监测感知；“地”主要利用雨量站、蒸发站、地下水站、土壤墒情站、视频监测站等地面监测设施设备，实现对关键区域点位雨情、蒸发、地下水位、墒情等要素的精准实时监测感知；“水”主要利用声、光、电、无人船等监测技术装备，实现对河湖库水体的水位、流速、水质、泥沙含量、水下地形、水生生物等水中水下要素的精准自动化监测感知；“工”主要利用渗压计、光纤光栅、应变计、震动仪、测量机器人、水下机器人等手段，实现对水库大坝、堤防、水闸、隧洞等水利工程内外的渗流渗压、位移形变、应力应变等工情险情要素的实时精细监测感知。
图1 “天空地水工”一体化感知示意图
数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知网，是数字孪生水利的重要组成部分（如图2所示），对水利对象全要素和水利治理管理全过程的监测感知数据通过信息网和水利云等进行通讯传输和分析存储，保障数字孪生平台中的模型平台和知识平台算据调用，支撑实现水利业务“四预”。
图2 “天空地水工”一体化感知网与数字孪生水利的关系
随着数字化技术的发展，水利行业需要利用新一代信息技术提升监测感知能力，以实现水利体系的智能化管理和决策。方案以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻网络强国和治水重要论述精神，旨在通过“天空地水工”一体化监测感知网的建设，为数字孪生水利体系提供全面、实时、精准、可靠的算据支撑，推动水利高质量发展。
方案提出了“天空地水工”一体化监测感知网的总体框架，涵盖卫星遥感、无人机、地面监测站、水下监测设备以及水利工程监测等多种技术手段，实现对水利对象全要素和治理管理全过程的智能监测感知。
到2026年底，方案计划基本建成覆盖水利对象全要素的监测网络，实现监测感知技术、环境、制度、标准等基础保障明显夯实，并显著提升各水利业务的监测感知能力。
技术装备：构建水利遥感卫星应用星座，搭建无人机监测共享服务平台，扩展视频级联集控平台，推进水利北斗规模应用，以及推进智能监测感知新技术设备应用。
通信安全：提升数据通信效能和韧性，强化网络安全防护，强化数据安全防护。
数据归集：构建水利部、流域和省级数据归集平台，实现多源数据的高效归集与共享。
制度标准：建立健全数据归集共享管理制度，加强监测感知标准与计量支撑。
水旱灾害防御：加快雨水情监测预报“三道防线”建设，推进洪涝灾害遥感监测，加强山洪灾害监测预警，强化蓄滞洪区协同动态监测，加强旱情和咸情监测，推进冰湖和凌汛期凌情日常化监测。
水资源管理与调配：推进国家水网监测感知体系构建，完善取用水监测计量体系，开展河湖水资源和生态保护监测，持续推进全国重点河湖生态流量和跨省重要断面江河水量常态化监测，推进调水工程水量监测，加强集中式饮用水水源地水量水质监测，加强地下水监测能力建设。
水利工程建设和运行管理：推进新建水利工程高标准部署监测设施，加强已建水库大坝安全监测，开展水库全要素全天候监测，加强堤防水闸安全监测。
河湖长制及河湖管理：提升河湖库监测感知能力，提升河道采砂智慧监管能力，提升流域下垫面快速监测能力。
水土保持：提升人为水土流失遥感监测感知能力，建设国家水土保持监测站点优化布局工程，实施水土流失状况及变化动态监测，加强淤地坝安全监测。
农村水利水电：加快灌区在线监测建设，提高农村供水工程信息感知能力，加强小水电运行监测感知。
方案明确了编制方案、建立台账、组织实施和评估考核四个阶段的实施安排，确保各项任务有序推进和落实。
为确保方案顺利实施，提出了强化组织领导、强化资金保障、强化科技创新和强化人才支撑的“四强化”保障措施。要求各单位成立工作专班，加强与相关部门的沟通协调，争取资金支持，创新科技攻关机制，并在实践中培养复合型人才。
