基于实景三维的国土空间生态修复全生命周期监管平台设计与实现

摘要：为了保障国土空间生态修复项目高效实施，应用实景三维和GIS可视化相关技术，设计并建设了基于实景三维的国土空间生态修复全生命周期监管平台。该平台具有可视化、智能化、信息化等特点，已成功应用于重庆三峡库区腹心地带山水林田湖草沙一体化保护和修复工程，有效提高了生态修复工作的效率和质量，为推进生态文明建设和保障国家生态安全提供了有力的技术支撑。

关键词：生态修复实景三维全生命周期GIS可视化

DesignandImplementationofaFullLifeCycleSupervisionPlatformforLandSpaceEcologicalRestorationBasedonReal3D

HUANGLing1，2，3，4HEBo1，2MENGYunhao1，2

1.ChongqingCybercitySci-TechCo.，Ltd.，Chongqing，401121China;2.ChongqingMobileMeasurementEngineeringTechnologyResearchCenter，Chongqing，401121China;3.CityHolographicSpatialDataApplicationChongqingEngineeringResearchCenter，Chongqing，401121China;4.ChongqingEngineeringLaboratoryofMobileIntelligentMeasurementEquipment，Chongqing，401121China

Abstract：Inordertoensuretheefficientimplementationoflandspatialecologicalrestorationprojects，afulllifecyclesupervisionplatformforlandspatialecologicalrestorc4e277e717c88d9d09d8b3e6c6081d13ationbasedonReal3DandGISvisualizationtechnologieshasbeendesignedandconstructed.Theplatformhasthecharacteristicsofvisualization，intelligence，andinformatization，andhasbeensuccessfullyappliedtotheintegratedprotectionandrestorationprojectofmountains，rivers，forests，fields，lakes，grasslands，andsandintheheartlandofChongqingThreeGorgesReservoirArea，effectivelyimprovingtheefficiencyandqualityofecologicalrestorationwork，providingstrongtechnicalsupportforpromotingecologicalcivilizationconstructionandensuringnationalecologicalsecurity.

KeyWords：Ecologicalrestoration;Real3D;Fulllifecycle;GIS;Visualization

国土空间生态修复是生态文明和美丽中国建设的基础、是维护国家生态安全的重大战略、是惠及民生的重大举措，加强生态保护和修复对于推进生态文明建设和保障国家生态安全具有重要意义[1]。实景三维作为真实、立体和时序化反映人类生产、生活和生态空间的时空信息，是国家重要的新型基础设施[2]。实景三维应用是未来的发展趋势、是推动自然资源信息化建设的重要部署、是服务生态文明建设和经济社会发展的基础支撑、亦是解决国土空间生态修复监管问题的重要手段。

本文提出了一种基于实景三维的国土空间生态修复全生命周期监管平台设计与实现，该平台融合了影像、点云、视频、全景、空间规划、遥感解译等二三维数据及物联网等实时感知数据，实现了生态修复工程全生命周期的可视化监管，已成功应用于重庆三峡库区腹心地带山水林田湖草沙一体化保护和修复工程，有效提高了生态修复工作的效率和质量。

1需求分析与设计

国土空间生态修复工程是一项复杂的系统工程，具有项目工程量大、实施周期长、投资资金高、对区域生态环境影响大等特点，一般可分为方案设计、项目实施、效果监测等阶段。为保障项目顺利和高效实施，需要借助实景三维、物联感知、遥感监测、模拟推演等手段实现国土空间生态修复全生命周期可视化和精细化管理。

1.1需求分析

1.1.1基于平台实现生态修复项目方案设计与评估

结合生态修复项目的目标和要求，通过可视化的方式，在平台中进行生态修复方案设计或方案还原，并在三维场景下对方案进行模拟和评估，分析不同方案的效果和可行性，为决策者提供科学依据[3]。

1.1.2基于平台实现生态修复项目实施过程监管

在平台中，对生态修复项目进行实时监管和管理，包括施工进度、工程质量、资金使用等方面。利用实景三维技术可以实时对比实际施工情况和设计方案，及时发现问题并进行处理，同时可以实现多部门的协同工作，提高监管的效率和准确性，实现生态修复项目实施过程中的智能辅助、监测预警和绩效评价。

1.1.3基于平台实现生态修复项目实施效果监测

通过在实景三维场景中接入物联网、视频AI分析、遥感影像解译等技术手段，实现生态修复项目监测数据评价，全方位展示和全过程记录生态修复成效。同时，支持将监测数据在实景三维场景中进行可视化分析，评估生态修复效果，以便及时调整和改进修复措施。

1.2功能设计

• 方案设计模块

（1）方案设计工具。通过实景三维模型，可以真实还原生态修复项目现场情况，并在此基础上进行方案设计，同时通过提供多种工具和算法，如植被选择、土壤改良、水资源管理等，帮助用户制订科学和合理的生态修复方案。

（2）方案评估工具。实现生态修复方案的可行性、效果和成本等方面的评估。通过提供多种评估指标和算法，如生物多样性指数、土壤质量评估、水质评估等，实现在实景三维场景中模拟方案实施后的修复效果[4]，并结合相关现势数据进行评估，帮助用户对方案进行科学评估和比较。

（3）数据分析与决策支持。实现对方案设计和评估结果进行数据分析和决策支持。通过数据分析，

可以对方案的效果进行趋势分析和预测，帮助用户了解方案的长期影响，同时，通过提供决策支持工具，帮助用户做出科学决策。

• 项目监管模块

（1）总体情况展示。实现修复项目基本信息及总体情况展示，包括基本信息、项目目标、工程进度情况、档案材料、实施情况、资金执行、绩效完成等。结合三维地图展示工程的位置，并提供工程相关的三维实景数据展示，支持在平台上切换多期次影像数据和实景数据的对比，以更加生动地展示工程的进度和成果。

（2）进度监管。通过平台，对工程的不同阶段进行监控，实现多维度的工程进度可视化展示及多口径的统计数据可视化展示，其中，包括按照施工状态展示。

（3）资金监管。按年度和季度展示项目资金投资计划，包括各项工程项目的资金需求和预算分配情

况。按年度、季度和月度展示各项目的资金的使用情况，以便监控和评估资金的实际支出和使用效果，对资金分配和管理决策提供参考依据。

（4）风险智能预警。在本平台中实现预警机制，对存在的进度延迟、资金使用异常和绩效不达标的

项目进行预警展示，以便及时发现项目进度偏差并采取相应措施。

• 效果监测模块

（1）监测数据展示。在本平台中实现监测数据的集成展示，包括人工采集的样本数据、物联网设备采集的实时监测数据和遥感影像解译数据，通过监测数据变化，展示生态修复效果。

（2）生态效益分析。以监测数据为基础，综合利用大数据和智能化手段对相关数据进行解译分析，

对岛屿及湿地保护修复、岸线综合治理、流域水环境综合治理、水土流失与石漠化防治、森林保护保育、土地综合治理、地质灾害治理及矿山生态修复等类型分别建立效益评价指标，充分展示项目取得的生态效益。

（3）修复效果演变分析。通过多期次实景三维、全景、影像、遥感解译、现场视频和照片等数据的

对比，展示生态修复效果的发展变化，为生态修复效果评估提供数据支撑。

• 调研总结模块

通过平台，进行现场调研记录的创建和编辑，包括调研地点、调研对象、调研问题、调研过程等详细信息。记录完成后，可以通过平台进行保存和共享，方便领导或相关单位进行查看和分析。

• 制度文件模块

通过平台，进行文件的上传、下载和共享，方便领导、专家或相关单位进行文件的查看和编辑。同时，可以进行版本管理和权限控制，确保文件的安全和一致性。

2关键技术分析

2.1多源数据集成展示

国土空间生态修复项目涉及多来源、多尺度和多时空数据的集成使用，本平台通过在统一空间参考、统一数据编码、统一数据分类等标准下实现了多源和多尺度海量时空数据的集成管理[5]。

2.1.1数据收集和整理

收集现有的倾斜摄影数据、点云数据、遥感影像数据、管控数据、规划数据、地形数据等进行整理和分类，形成基础地理数据库，同时收集项目业务数据并进行矢量化处理。

2.1.2数据格式转换

在统一时空基准下，对数据进行坐标转换处理，采用格式转换软件对多源数据进行格式转换，形成统一的数据组织形式，打破多源数据难以在同一场景展示的屏障，为数据的分级调用和可视化展示奠定基础。

2.1.3数据处理发布

对于二维DOM数据，采用ESRIArcGISServer对其进行切片和服务发布，转换为二维矢量地图瓦片；对于实景三维模型数据和点云数据，将其转换为3DTiles数据标准，实现三维场景的快速渲染展示；对于管控数据等矢量数据，直接发布为OGC标准的矢量服务即可。

2.2方案设计模拟评估

通过在实景三维场景中进行生态修复方案设计或还原，在方案设计阶段对方案进行推演和预判，发现方案存在问题，提前规避相关风险，提升方案质量。

2.2.1方案可视化设计

通过叠加项目区范围地形、影像、实景三维等数据，真实呈现项目现场环境，可通过拖拉拽的方式在场景中随时随地构建地形、道路、建筑物、绿化、水系、矿区等三维地理场景，实现方案设计所见即所得[6]。

2.2.2方案模拟评估

针对山水林田湖草、土地综合整治、矿山、海洋等不同修复对象，设置不同的模型数据，通过智能化模拟项目，达到预演的真实效果，动态模拟生态修复成效，辅助工作人员科学审查生态修复项目方案。

2.3项目实施精细监管

通过综合利用大数据、云计算、人工智能、遥感“3S”等高新技术，构建了多层次、立体化和全方位的项目智能化监管平台，提供工程信息汇集、全生命周期动态管理、监测预警、绩效评价、智能辅助、信息共享等功能，实现了重点工程科学化、精细化和动态化监管[7]。

2.4修复效果动态监测

通过大数据综合分析和应用展示技术，全过程记录工程的修复成效，为生态状况改善提供可视化数据支撑，为“水—土—气—生”生态一体化修复提供智能监测、预警预测等技术支撑。

2.4.1监测数据采集

提供生态调查监测移动端数据采集工具，通过监测项目位置导航、现场监测数据录入、遥感影像和视频拍摄等信息化手段，快速支撑水土样本监测、植被样方调查、地质灾害巡查等人工监测点位数据采集、录入和上传工作的高效实施，助力监测数据完成标准化和实时化的统一汇聚。

2.4.2物联感知数据采集

接入地表水质、水文站、气象站、径流站、森检站等各类自动化监测站点数据，为生态修复前后效果对比提供可视化数据支撑。

3应用实践

平台已成功应用于重庆三峡库区腹心地带山水林田湖草沙一体化保护和修复工程，通过构建多层次、立体化和全方位的项目智能化监管平台，实现了重点工程科学化、精细化和动态化监管。

3.1方案设计及评估

通过在实景三维数据中真实和立体呈现项目现场情况，为方案设计提供本底数据支撑，同时支持以所见即所得的方式在场景中构建三维地理场景，并通过评估工具进行方案推演和预判，直观展示方案修复效果，提前规避方案相关风险，有效提升方案质量。

3.2项目监管及展示

通过构建生态保护修复项目一张图，汇聚项目基本信息、进度信息、资金使用、空间位置等，及时发现进度延迟、资金使用异常、绩效不达标等异常项目，实现项目科学化、精细化和动态化监管。

3.3修复效果监测

通过在本平台中集成样本数据、物联网监测数据、遥感影像解译数据等，直观呈现生态修复效果，通过大数据和智能化手段对相关数据进行解译，充分展示项目取得的生态效益，通过多期次实景三维数据、全景数据和遥感影像解译数据对比，直观展示生态修复取的成效。

4结语

本文基于国土空间生态修复业务实际需求，基于实景三维，融合遥感影像、全景、视频等多源数据，以重庆三峡库区腹心地带山水林田湖草沙一体化保护和修复工程为例，打造了一个涵盖国土空间生态修复项目全生命周期的监管平台，实现了方案设计验证及评估、项目实施过程动态监管和修复效果长期监测，为国土空间生态修复项目实施提供了新的技术思路。研究表明：实景三维技术不仅能有效提升生态修复方案质量、提前规避方案相关风险，还能更加直观地展示生态修复项目实施效果，更能满足项目精细化管理需求。

参考文献

• 杜贵崙，邓剑峰.国土空间生态修复监管信息系统设计与实现[J].测绘通报，2021（S2）：271-275.
• 高俊，柳春生，淦立琴，等.面向城市更新的实景三维平台设计与实现[J].地理空间信息，2023，21（9）：120-123.
• 刘新平，王磊，吴长彬，等.三维GIS支持下的实景融合系统设计与实现[J].测绘通报，2021（4）：141-145，155.
• 黄天进.实景三维技术在露天矿山生态修复监测中的应用[J].测绘与空间地理信息，2022，45（2）：203-205，208.
• [1]卢誉之，陈银萍，曹渤，等.矿山生态修复技术体系构建[J].环境保护科学，2023，49（5）：41-50，54.
• 闫勇，李彪，杨化超，等.基于Cesium框架的智慧矿山三维可视化应用平台搭建[J].矿山测量，2020，48（6）：106-109.
• 郭丽华.国土空间生态修复工程的技术创新研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023（26）：59-61.