武汉市智慧流域工程技术研究中心武汉市智慧流域工程技术研究中心于2012年成立，依托单位为长江水利委员会长江科学院。根据国民经济、社会发展需求，中心以“技术创新、工程化、产业化”为指导方针，中心充分利用依托单位的科研条件和人才优势，开展流域基础数据立体监测与采集、数据仓库建设、专业模型互操作平台、流域应用及数字仿真等一系列智慧流域关键技术研究，引进和消化吸收国外先进技术，为社会提供开放公益服务，是一个持续创新的、开放的、行业资源共享的技术研发转化平台，也是国内外知名的智慧流域领域技术研究基地及科技人才培养基地和国内外科学家合作研究的平台。
研究方向：
①水环境信息系统与综合管理平台构建
利用GIS和分布式数据库平台技术，研究水源区水环境信息数据基础平台建设；基于WebGIS技术，开展多元数据异构与信息共享，水源区水环境系统模型集成研究，建立实现水源区水环境实时监控平台、水源区入库污染物总量动态监控、水环境预测预报、水源区水污染治理项目评估功能的水源区综合管理决策支持应用平台。运用水环境预警技术，进行水源区水环境预警指标阈值研究。将水源区水环境风险评估及预警系统硬件、软件及数据采集与通讯系统进行集成整合，形成水源区水环境风险评估及预警平台，开展水源区水环境风险评估及预警平台示范。
获得“丹江口库区水环境管理研究”、“南水北调中线水源工程丹江口水库地质灾害防治工程监测预警项目预警系统”等项目，针对该研究方向发表了10余篇学术论文，取得了发明专利1项，软件著作权3项，系统在丹江口库区水环境监测工作中得到实际应用，取得很好效果，可将次研究推广至全流域。为长江流域水环境监测预警技术提供理论基础和科技支撑。
②长江流域水环境遥感反演
通过对水体光谱特征的分析，筛选适用于建立示范区水质参数遥感反演模型的最佳波段，构建水体水质参数遥感反演模型，结合多源遥感数据绘制水质参数浓度多尺度专题图，对流域水体水质状况进行动态监测。在长江生态环境工程中心流域水质状况动态监控技术及水环境综合治理技术等研究中可发挥重要作用，评估水工程建设对水环境的影响。
在汉江流域、大型城中湖等重点水域等开展了长期水质监测工作。获得了科技部国际合作项目《基于“3S”技术的流域生态环境立体监测联合研究》，水利部公益性行业科研专项经费项目《丹江口水库水质安全保障技术研究》，中央级科研院所基本科研业务费项目《汉江水质多源遥感监测与评价研究》、《两湖面积与三江源冰雪遥感监测及其驱动机制》，住房城乡建设部项目《武汉市海绵城市示范区建设成效评估生态环境历史数据恢复》，武汉科技计划项目《导航与位置服务平台及产业化-水利行业应用示范》等科研及技术应用项目，并成立了“武汉市智慧流域工程技术研究中心”。针对该研究方向发表了10余篇学术论文和1部学术专著，取得了1项发明专利，2项实用新型专利，取得了丰富的成果。
（四）生态水利过程调控技术研究
①长江流域梯级水库水生态系统碳物质输送关键过程及其时空累积影响研究
研究长江流域梯级水库水体碳物质输送关键过程及其时空累积影响研究，建立水体碳物质和温室气体通量遥感反演模型，揭示梯级水库水库蓄水以来碳物质生态环境要素累积变化的基本规律及未来发展趋势。定量评估藻类爆发、富营养化、面源污染与消落带植被土壤径流输入对梯级水库碳物质生态环境累积影响。定量辨识碳同位素物质及向大气排放通量的来源和途径，揭示水库蓄水、消落带植被生长等人类活动和暴雨径流等自然过程对梯级水库碳物质输送与迁移转化的影响，厘清自然过程和人类活动对梯级水库碳物质的时空累积影响，在长江生态环境工程中心流域水生态安全及综合治理、生态水利过程调控技术等研究中发挥重要作用，评估水工程建设对生态环境的影响。
在三峡水库、清江梯级水库等长江流域典型梯级水库开展了大量的水库水生态系统碳物质输送的监测工作，与国际水电协会、莫斯科大学、魁北克大学、欧洲生态水文区域中心等国际著名研究机构和国际组织开展了国际合作研究，获得了科技部国际合作项目《基于“3S”技术的流域生态环境立体监测联合研究》、软科学重大项目《气候变化背景下的中国绿色水电发展策略研究》、中国清洁发展机制基金赠款项目《长江流域大型发电水库温室气体源汇计量方法研究》、中国长江三峡集团公司科技环保项目《三峡水库温室气体源汇通量监测与分析》等科研项目，针对该研究方向发表了20余篇学术论文和2部学术专著，取得了3项发明专利和1项软件著作权，取得了丰富的成果。
（五）智慧长江管理技术平台研究
①基于大数据的智慧流域管理平台构建
基于天空地一体的的生态环境立体监测技术，研究长江流域“立体感知、智能传输、高效组织”多源信息获取模式，并运用空间大数据框架下的智慧流域数据组织模型将多源数据统一存储和处理；研究构建符合大数据发展的长江流域生态环境数据治理体系，实现从数据接入、处理、存储、应用等全生命周期的治理，形成统一大数据中心，提供数据共享交换、数据应用两大类服务；通过云计算、大数据、三维仿真、移动互联、深度学习等先进技术研发智慧长江应用平台，基于“一张图”为长江生态环境综合监测、预报预警、风险感知、研判分析、辅助决策以及等业务提供模块化、组件化、智能化服务。智慧长江管理平台作为智慧长江信息化体系的“智慧大脑”，其在长江生态环境工程中心业务发展中的作用至关重要，是智慧管理的最直接体现，主要表现在以下三方面：一是构建统一数据资源，可实现全域数据统一管理；二是研究智能辅助算法，开发智慧应用服务，可为长江生态环境治理的研判、分析、决策提供辅助；三是实现了PC端、移动端统一架构，符合移动互联网时代多终端跨平台的实际应用需求。
针对该研究方向发表了学术论文8篇，专利1项，出版专著1部，取得了“基于云与大数据的智慧水务综合管理平台”、“智慧水务通APP软件”等多个软件著作权，获得了2018年地理信息科技进步奖二等奖“空间大数据框架下的水利智能化信息管理关键技术与应用”。并已成功应用于长江生态环境野外观测数据管理平台、广州市增城水务信息管理平台、沙县智慧水务平台等多个信息化建设项目，具有不错的理论基础，其转化的产品也具有广阔前景。
②基于“3S”技术的海绵城市建设水生态成效评估
在长江流域差别化保护策略与管理措施以及精准治理实施方面，尤其是在共抓大保护，不搞大开发的大背景下，提供重要的本底基础数据。
在长江流域开展了长期地表覆盖类型动态监测工作。获得了“汕头市土地利用动态监测遥感解译及应用服务”，中央级科研院所基本科研业务费项目“长江经济带水土保持工程效益评估与协同提质技术与示范”，住房城乡建设部项目“武汉市海绵城市示范区建设成效评估生态环境历史数据恢复”等科研及技术应用项目。针对该研究方向发表了10余篇学术论文，撰写相关科研报告10余份，取得了较为丰富的成果。
③长江流域水土保持遥感监测
开展流域尺度的水土流失遥感监测模式研究，实现水土保持区域信息化监管全覆盖，重构长江流域水土流失时空序列数据库，研发“空天地”一体化长江流域水土流失监管平台，为长江生态环境工程中心的水土流失监管业务提供技术支撑保障作用。
长江水利委员会长江科学院组织实施了水利重大科技问题《运用信息化技术开展水利行业监管及风险评价研究》，进行了水土流失信息化监管技术的研究工作；主要参加了2005-2020年全国水土保持动态监测项目，在三峡库区、嘉陵江上中游、雅鲁藏布江中下游、金沙江岷江上游及三江并流区开展了水土流失动态遥感解译及现场复核工作；参与了三峡工程综合运行监测系统巴东典型区水土保持监测站实施和日常管理工作；获得汕头市水土保持规划编制、将相河整治工程水土保持方案编制和水土保持监测等项目，发表科研论文3篇，形成成果报告7份，获批计算机软件著作权1项。
④基于物联网的智慧流域多源信息获取与分析
面对流域“静态水盆”（流域下垫面状况）和“动态水流”（气象水文、水资源、水生态、水环境、水灾害等）一体化监测预警的需求，充分利用RFID、5G、视频等技术，研究多源物联网传感器统一编码电子标签和元数据标准体系，建立流域传感器智能网关，实现传感器自动识别、动态加载、实时传输、卸载等动态控制功能，开发搭载物联网动态控制模块的无人车、船、飞机等移动式物联网监测装备，形成流域物联网监测综合数据库及面向水利应用的物联网大数据分析模型，研发智慧流域多源物联网传感器动态调度与大数据应用系统。
该项目获得2017年地理信息科技进步二等奖“基于物联网的智慧流域多源信息获取与分析关键技术及其水利应用”，出版学术专著1部，发表论文10余篇，获得软件著作权1项，专利3项，已具备较强的理论基础，和一定的科研成果转化条件。
人才队伍：
郑学东、程学军、李喆、张穗、肖潇、向大享、文雄飞、徐坚、李国忠、叶松、姜莹、徐健、赵保成
业绩成果：
武汉市智慧流域工程技术研究中心开展了大量的关于智慧流域"自然-社会"二元水循环物联网体系研究、流域立体监测网络体系技术研究、流域数据仓库技术研究、流域专业模型集成应用及三维仿真技术研究、新形势下江湖关系研究、国外先进技术引进、消化、吸收、创新等方面的科学研究工作，取得了大量的研究成果，并获得国家科技进步奖及省部级奖项十余项。
在相关理论方法研究的基础上，承担了大量的重大重点研究计划项目，并在智慧流域相关领域开展了大量的实践工作。承担的项目主要包括：国家科技支撑计划——数字流域关键技术之基于物联网的流域信息获取技术研究、长江流域野外科学观测站网建设、清江流域生态环境立体监测与科学研究、水色遥感反演模型及水环境动态监测研究、山洪地质灾害立体监测与预警研究、洞庭湖蓄滞洪区管理系统建设、长江流域水资源动态监测系统技术应用、丹江口库区水环境信息系统与综合管理平台构建研究、中俄国际合作研究计划——基于“3S”技术的流域生态环境立体监测合作研究。
① 基于物联网的数字流域结构化、非结构化数据组织技术、大数据环境下的空间信息层次组织模型研究
从数字流域数据来源、类型及特点分析出发，基于Geodatabase、ArcHydro的数字流域结构化空间数据组织模型；综合运用非结构化空间数据库和XML技术，形成了数字流域非结构化空间数据组织模型。以水文泥沙信息分析系统为例，初步验证了数字流域结构化、非结构化数据组织模型的有效性。
从空间信息大数据角度入手，深入分析了国家基本比例尺地形图分幅体系的和空间信息多级网格思路，提出了兼容国家基本比例尺地形图分幅体系的改进型空间信息多级网格，构建了网格划分和地址编码模型。设计了 “工作区－剖分图层－图幅－剖分数据”四级剖分组织架构，构建了空间数据剖分处理方法，形成了基于剖分格网的空间信息一体化组织与表达模式，开发了基于Hilbert曲线顺序编码的剖分数据空间邻近查询算法，初步形成了数字流域数据组织云平台原型系统。
② 基于物联网的时空连续多元信息获取技术体系框架及示范应用研究
提出了数字流域时空多元信息 “空中-地面-水下”获取技术框架。“空中”主要采用卫星遥感和无人机航空摄影技术；“地面”主要采用物联网传感器原位观测和车载移动信息获取系统；“水下”主要采用无人船水域测量信息获取系统。
采用“空中-地面-水下”立体监测技术，通过清江流域梯级水库二氧化碳、甲烷等温室气体原位监测，结合卫星遥感数据，深入分析了水库消落带土地利用变化与温室气体源汇变化的相关性。结果表明：水库消落带土地利用变化仅对二氧化碳平均通量有少量作用，而对甲烷平均通量几乎没有任何影响。
③ 基于物联网的时空多元信息传输体系框架及示范应用研究
基于ZigBee和GPRS技术，提出了数字流域时空多元信息传输体系框架。在ZigeBee无线采集网络方面，采用Zigbee中频段传输方法，研制了Zigbee变频无线传输采集设备及电路设计方案，既保存Zigbee自组网优点，又能扩大网络数据传输距离，中短途信号传输效果较好。在监控中心方面，构建了流域时空多元信息远程监控平台，实现了数据远程传输与显示。从突发水污染事件应急处理的实际需求出发，综合运用GPRS和ZigBee动态组网技术，研制了移动式水质多参数传感器监测传输原型系统，提出了水下监测系统设备布置方案，并进行了初步验证。结果表明，与哈希等国外同类型水质监测设备相比较，该设备能较好地监测电导率、PH值和溶解氧等水质参数，实现多个监测单元动态组网，并通过无线将时空多元数据传输到远程监控平台，适宜于移动式水质快速监测。
④ 长江流域生态环境立体监测网络体系建设相关科学研究
长江科学院已经建设了清江流域与三峡库区生态环境观测实验研究站、长江中下游河道与湖泊生态环境观测实验站、丹江口库区与汉江上游生态环境观测实验站、赤水河生态环境观测实验站、高原河流生态环境观测实验站、长江口综合观测实验站、金沙江生态环境与灾害观测实验站、江源地区生态环境观测实验站、西南国际河流生态环境观测实验站等9个野外科学观测实验站和长江野外科学观测实验研究中心，每个观测实验站下设若干个观测点，构成基本覆盖长江流域和西南诸河重点区域，涵盖生态、环境、资源及灾害防治等领域，天空地多种观测手段相结合的野外科学观测实验站网体系。
⑤ 流域数据仓库技术及流域专业模型技术研究
以流域数据仓库技术及流域专业模型技术研究为基础，构建了洞庭湖防洪蓄洪管理系统，系统选择洞庭湖区共双茶、钱粮湖、大通湖东三个蓄洪垸，通过航空摄影采集该区域基础地理数据，结合已有的工程、人口、社会经济、土地利用等数据，采用三维地理信息系统平台，建立一个“数字洞庭湖”的示范系统，在三维场景下实现围垸各类数据的浏览、查询和分析；同时通过建立试点区域的洪水演进模型，对试点区域进行分洪淹没风险分析，在此基础上对试点区域进行蓄洪损失评估和对撤退方案三维可视化，为洞庭湖防洪蓄洪提供可视化的决策支持平台。本系统包括工程管理、分洪淹没分析、蓄洪损失评估和蓄洪撤退四个子系统。
⑥ 新形式下的江湖关系研究
针对三峡工程建成后、南水北调等工程的实施后长江中游的江湖关系，开展观测和预测研究，为长江中游地区水资源的合理利用和用水安全服务。重点研究洞庭湖与长江水沙关系变化、鄱阳湖与长江水沙关系变化、武汉市湖泊与长江水沙关系变化、武汉市湖泊水质监测及水质改善措施研究等。针对目前丹江口库区水源地水环境数据管理信息化程度不高、水环境管理决策支持能力不足、水环境风险评估及预警能力欠缺等问题，基于GIS和分布式数据库平台技术，建立了水源区水环境基础信息系统，实现了水环境数据的综合与高效管理；通过水环境多元异构数据处理与信息共享技术、水环境系统模型集成技术、水环境实时监控平台技术等关键技术研究，构建了基于WebGIS技术的水源区综合管理决策支持系统，实现了水库水环境的动态监测、水源区的入库污染物总量动态监控、水环境预测预报、水源区水污染治理项目评估等决策支持功能；通过研究水环境风险评级及预警指标系统与方法，集成和整合软硬件及数据域通讯系统，构建了水源区水环境风险评估及预警系统，实现了库区水环境风险评估与预警等智能化综合管理。
⑦ 引进国外先进技术项目和国际合作研究
智慧流域工程技术研究中心将依托国家有关科研计划，开展国际合作，跟踪、引进国际先进技术，在实践中消化吸收，不断创新，形成适合我国实际的相关技术、产品，为国内企业吸收国外先进技术、提高产品质量和附加值提供技术咨询。为提高智慧流域研究水平和加强基础数据采集功能，拟引进国外先进的水质监测、遥感遥测等设备，通过消化吸收，自主开发水资源优化配置软件系统、生态环境立体监测网络系统等关键产品。
实施了“低空高分辨率河道地理信息采集系统设备购置”、“基础地理信息采集与三维建模系统—LANDMark系统设备购置”等国外先进技术引进项目；开展了中俄国际合作“基于“3S”技术的流域生态环境立体监测合作研究”项目，项目通过与俄罗斯莫斯科大学科学家开展国际合作和技术交流，引进了关键科学仪器设备和模型软件系统等重要具有国际先进水平的成果，为中方科学家在长江流域构建流域生态环境立体监测及其应用提供了强有力的支持。