站在湖南省岳陽市七弓嶺長江大堤上，望著如蜿蜒玉帶般的長江荊江河段，湖南理工學院黨委書記、長江堤岸崩岸三維智能預警關鍵技術與應用團隊負責人張國云心潮澎湃。

“別看有時江面平緩，其下卻是暗流涌動?！睆垏聘锌?，“捕捉這種‘暗流涌動’，就是我們團隊的使命?！?/p>

湖南是長江中游重要省份，是維系長江中下游生態安全的重要生態屏障。近年來，該團隊不斷深入研究，提升長江和洞庭湖流域治理管理的數字化、網絡化、智能化水平，凝聚起守護江河安瀾的“科技力量”。

為長江大堤裝上“預警系統”

“俗話說，萬里長江，險在荊江?！痹狸柺虚L江洞庭湖水利事務中心副主任陳益民介紹，“熊家洲至城陵磯河段，是長江中游唯一有連續4個180度急彎的河段，而七弓嶺正是其中一個急彎，是個‘老虎口’?！?/p>

陳益民從事水利工作30多年，他說，在1954年至1985年，這里的江岸向南崩退2150米，崩失土地2.2萬畝，嚴重危及岳陽城區防洪安全。然而，傳統巡堤基本只能依靠人工，費時費力且效率不高，遇到突發情況也很難及時應對。

2020年起，團隊與長江洞庭湖水利事務中心、岳陽市水利水電規劃勘測設計院開展合作，開始建立崩岸智能預警系統、崩岸治理監測系統，嘗試用智能化設備和數字化科技“替代”人工巡檢的“老一套”。

“為讓系統早上線，天一亮，我們就扛著設備來到堤岸，在岸邊一厘米一厘米采集數據，到了晚上就趕回實驗室開始處理數據，構建模型?！焙侠砉W院副教授陳思源記得，堤岸上沒有任何樹木可以遮陰，大家只能頂著烈日工作，一段時間下來，每個人都黑了不少。

經過18個月的努力，靠著現代化測量手段獲取的高精數據，團隊成員復刻出了一個“數字堤岸”，通過實時監測堤岸微小的變化，敏銳捕捉堤岸的任何“風吹草動”。

“藍色塊代表安全，紅色塊代表危險，荊江門這塊標紅的堤段有崩岸決堤風險，要重點勘察?！标愃荚聪蛴浾哐菔颈腊吨悄茴A警系統對長江岸堤的監測，“不論在水上水下，不管是多了、少了還是動了，在這1.5公里的堤岸上，只要有超過10厘米的變化，我們都能發現?！?/p>

目前，團隊已經對長江湖南段163千米岸線做了全景測繪和三維建模，相當于在系統里“克隆”了這段長江。正是有了這個數據“底座”，實現了各個重點堤段實時采集數據的比對，堤壩稍有風吹草動，系統就會自動比對并發出警報。

“利用現代化高效技術手段替代傳統人工巡檢方式，利用高精度數據替代傳統人工測量數據，利用計算機智能識別替代人工判斷，徹底改變了河堤巡檢的局面?！焙侠砉W院教授郭龍源說，“近20年里，長江中下游干流河道共發生崩岸1000余處，靠著這項技術，不僅實現了長周期、短間隔的監測，更擺脫了傳統依靠人工巡檢、耗費人力物力的情況?！?/p>

2024年以來，團隊已處理了3次重大崩岸險情。同時高精度的岸線水上水下三維數據，也為崩岸險情的后期修復設計方案提供了直觀可視化的實施依據。

技術的成功從來不是一蹴而就

剛剛加入團隊不久，陳思源就對拋石防護堤岸的場景印象深刻：運送石塊的船舶接連不斷駛向指定位置，隨即成噸的巨大石籠從船上被吊入水中。拋出多少石籠對堤岸的防護效果最好？有多少石籠在水中會被水流帶走造成物料浪費？他對這些問題產生了濃厚的興趣。

“傳統上，計算拋石整治所需石料全憑經驗，這導致實際誤差往往很大?！标愃荚聪蚝脦孜焕蠈＜艺埥?，但是他們都搖搖頭，覺得只能靠經驗去“估摸”，很難完全量化。

“我偏不信這個邪，一定要搞出個名堂?！标愃荚吹摹熬笃狻币幌律蟻砹?，“傳統路徑行不通，我就另辟蹊徑?！弊鳛橐幻浀臉蛄旱缆窓z測工程師，陳思源偶然之間想到，道路橋梁和水利工程兩者是否可以跨界“聯姻”，形成解決問題的方案。

“以前，我們經常要對道路路面坑洞進行擬合評估?！标愃荚此伎?，是不是可以套用相關模型，進行精準分析？

于是，陳思源利用無人機采集船舶上石塊體積數據，進行模型構建，結合長江堤岸三維數據，計算出拋石整治所需要的石塊體積。實驗結果發現，通過這種方式，計算精度可以提高30%以上。此成果為拋石整治工程提供了科學的造價參考，獲得了業務單位的肯定。

在崩岸智能預警系統的研發中，團隊遇到了一個看似尋常卻極為棘手的難題：如何教會人工智能精準識別“拋石護岸”的過程？這需要海量的視頻數據來訓練模型，然而，崩岸搶險和拋石施工并非天天上演，可遇不可求。數據，成了橫在團隊面前的第一道高墻。

負責視頻識別的湖南理工學院教授趙林、副教授何偉，便跟這個難題“倔”上了。除了在水利部門施工時第一時間趕往現場蹲守，他們更開啟了一場沿江的“尋寶”之旅。

一天，在繁忙的城陵磯碼頭，他們停下了腳步。眼前，巨大的門機吊裝著集裝箱和散貨，重物起吊、移動、下落的軌跡，與拋投鋼絲網石籠的動態過程，在他們眼中產生了奇妙的“重疊”?！熬褪撬?！”兩人幾乎異口同聲——碼頭上日復一日的貨物吊運，不就是一座天然的、永不枯竭的“動態數據寶藏”嗎？

憑著這股倔勁，他們成功地將碼頭數據“遷移”到了水利模型上，用創新思維巧妙地破解了數據荒的難題，為智能預警系統補上了關鍵一環。

“科研攻關沒有捷徑，一項技術的成功從來不是一蹴而就的，科研人員要有‘倔脾氣’，才能出好成果?！标愃荚凑f。

試驗和探索，是成長的“催化劑”

湖南理工學院信息科學與工程學院2021級研究生閆石清楚地記得，自己的研究生生涯是從長江大堤上開始的。

“當時還沒有正式入學，我就跟著陳老師上了大堤，從早上7點鐘一直待到太陽落山?！闭窃谶@一過程中，閆石對水治理有了初步的認識，“長江和洞庭湖既造福沿線居民，也曾給他們帶來抹不去的痛。聽著老師講述這條河的故事，我心中對‘水安全’的責任感油然而生?！?/p>

“一張圖片，竟然可以實現從二維向三維的跨越?！奔尤雸F隊后，閆石最感興趣的，便是這項化抽象為具體的工作——把帶有各種地形色彩信息的二維圖片拼接轉化成三維立體模型。

“在項目實踐中，我們堅持以問題為導向，鼓勵學生用自己的想法解決問題?，F場就是實踐場，而試驗和探索是學生們成長的‘催化劑’?！痹趶垏瓶磥?，吸納各個專業的學生加入團隊，讓團隊擁有了跨學科的思維碰撞。

如今，經過3年的錘煉，閆石成了水利領域的年輕力量。畢業后，他去到岳陽市水利水電規劃勘測設計院工作，還曾有一段時間到水利局負責信息化建設工作。

在進行全景測繪和三維建模時，團隊成員發現水下測繪和建模是最大的難點?！皞鹘y的建筑和道路測量都不涉及水下。并且，在水下放置傳感器，水質的渾濁度和水流的擾動很容易導致數據失真，造成測量精度下降?！焙蝹ソ忉?。

“一開始，我們利用單波聲吶探測儀來進行水下測量。但由于這種探測儀只能單點測量，效率很低，因此我們亟須制定新的方案?！焙侠砉W院教授歐先鋒說。

團隊調研后判斷，多波束技術可更好地應用于渾濁水體水下數據測量。然而，當時國內僅有一家相關設備生產商，更具挑戰性的是，此前還沒有把這種技術應用到內河流域測量的先例?！拔覀儓F隊仔細研究了技術細節，最終決定冒險嘗試一下?！睔W先鋒說。經過團隊成員刻苦攻關，短短幾年間，他們攻克了大尺度點云處理和拼接等多項難題，從而順利完成長江湖南段8個關鍵斷面的水下三維建模和水上163公里數字底圖的構建。

近年來，參與團隊長江洞庭湖岸堤研究的研究生有40余人，他們通過扎實訓練，科研和實踐能力得到了全方位提升?！爱斍?，團隊融合‘空天地水’多源點云與遙感影像，精準捕獲岸坡三維形變信號，實現對岸坡失穩過程的持續監測與超前預警。下一步，我們希望幫助更多新水利人，成為守護大堤的中堅力量?！睆垏普f。

（記者 趙嘉偉 禹愛華 通訊員 吳健輝）

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