“模型”一次广泛用于我们科研、生活、生产的场景，有物理模型、实体模型、数字模型、高程模型、BIM模型等等，模型小到一个计算公式，大到一个模拟系统（全球气象模型），有虚的数字模型，有钢筋混泥土的大坝实体模型，“模型”一词在各行各业有着自己的定义，根据水利部发布的《数字孪生流域建设技术大纲》，模型平台由水利专业模型、智能识别模型、可视化模型、以及模拟仿真引擎构成，那么水利部提出的数字孪生建设中的模型是如何定义的，模型的原理、适用场景、优势特点有那些呢？

一、水利专业模型

水利专业模型带有浓郁的水利行业的色彩，具有深厚的行业知识沉淀，官方称其包括有水文模型、水资源模型、水生态模型、水力学模型、泥沙动力学模型、水土保持模型、水利工程安全模型等，这些模型能广泛应用于我们水灾害预测预报，水资源优化调度，水环境预测预报等。

　　原理方面，水利专业模型有物理机理模型，比如部分水文模型、水动力模型、水质模型等；有数理统计模型，比如用长序列的水情数据进行洪水预测、水资源量预测的水文模型、需水模型等。机理模型的原理基于自然科学理论而来，比如三大守恒方程、生化物理反应公式；数理统计模型从概率学、统计学而来，基于大量的训练数据，得出的相关分析。机理模型由于求解方程由大量的偏微分方程，需要反复迭代求解才能计算出结果，需消耗较多的计算资源和时间，而数理统计模型为简单的常微分或者是代数方程，不需要经过迭代求解，因此计算较快。

水利专业模型广泛应用在水库、灌区、城市、大中小流域的兴利除害。比如：水库中常用到水文模型来预测水库上游来水量、水库水位；水动力模型来预演水库上下游影像区域的淹没过程以及设置各种闸控调度方式来进行模拟预演；泥沙动力学来模拟水库未来一段时间库区泥沙淤积的情况以及库容的大小；水质模型来模拟水库水源地的水质变化趋势以及污染物的扩散和生化反应。

水利专业模型的使用，使数字孪生赋予了由内到位的内涵，它真正的将水体及水体内部的物质运动变化规律描述了出来，将水体行为孪生了出来，不仅可以对历史场景进行复演，还能保持物理世界的同步运行，还能创造平行世界，进行多方案的预演未来。

二、智能识别模型

智能识别模型包括视频识别、图像识别、语音识别，这个识别技术作为各个行业的通用技术，由其它行业引进而来，比如安防的视频识别、人脸识别的图像识别技术、科大讯飞为首的语音识别技术，其最早广泛用于公安、金融、互联网等行业。水利最为后知后觉的传统行业，目前纳入此新技术来治理和决策水利的管理活动。

原理方面，智能识别技术才用人工智能算法，包括机器学习、深度学习、强化学习等，其本质还是依靠大量的训练数据，训练而来，因此数据量以及数值质量是决定模型识别准确性的关键。

智能识别模型广泛应用在水利的九大业务部门，尤其是河湖口、水利监督部门应用最盛，包括视频巡检、识别河岸线堆放物、非常采砂、水质污染识别等，同时在水文监测也有应用，比如视频识别水位、视频识别流量等。智能识别模型的使用，使水利管理活动变得更加的高效，大大减少了人力投入。

三、可视化模型

可视化模型主要通过GIS、BIM甚至游戏引擎对自然背景、流场动态、水利工程、水利机电设备进行渲染展示，其最核心部分是与水利专业模型进行耦合展示，比如将水利专业模型的水动力模型计算的时空-水位/流速，进行可视化渲染展示，实现仿真场景。

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