重慶廣陽島：打造“智慧生態(tài)”新模式

重慶市委、市政府確定重慶廣陽島以“長江風景眼、重慶生態(tài)島”為價值定位，打造習近平生態(tài)文明思想集中體現(xiàn)地，長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展示范區(qū)，探索生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的創(chuàng)新模式。

強化頂層設計，創(chuàng)新智慧生態(tài)理論體系

引入行業(yè)大咖智庫，深化頂層設計。歐陽志云、李百煉等國內(nèi)外生態(tài)領域院士專家，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、清華大學、中國林科院等專業(yè)科研院所，廣聯(lián)達、華為、中電科等優(yōu)秀科技企業(yè)，深入梳理區(qū)別于傳統(tǒng)智慧城市、智慧園區(qū)的發(fā)展邏輯和建設路徑，結合廣陽島項目建設實際和綠色發(fā)展戰(zhàn)略定位，圍繞生態(tài)智治、綠色發(fā)展、智慧體驗、韌性安全四個方面，共創(chuàng)《廣陽島智慧生態(tài)頂層設計》，以實現(xiàn)高起點、高標準、高質量建設“智慧+生態(tài)”的廣陽島。

創(chuàng)新“智慧生態(tài)”理論，優(yōu)化解決方案。立足“智慧生態(tài)化、生態(tài)智慧化”，創(chuàng)新性提出智慧生態(tài)“雙基因融合、雙螺旋發(fā)展”理論體系，通過打造EIM（Ecology Information Modeling，生態(tài)信息模型）數(shù)字孿生平臺，將生態(tài)系統(tǒng)要素數(shù)字化、在線化，并通過生態(tài)算法進行模擬、推演，給出最優(yōu)化生態(tài)解決方案，進而實現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅動生態(tài)規(guī)劃、生態(tài)管理與生態(tài)服務，助力生態(tài)系統(tǒng)質量持續(xù)提升。

圖1 智慧生態(tài)理論示意圖

挖掘智慧生態(tài)價值，提升管理效能。在規(guī)劃階段，智慧生態(tài)系統(tǒng)強化對各類生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析和綜合研判，實現(xiàn)多方案的智能比對和可視化分析、展示，為生態(tài)規(guī)劃決策提供科學、專業(yè)的數(shù)據(jù)支撐；在管理階段，智慧生態(tài)系統(tǒng)有效促進生態(tài)監(jiān)管由人工化向自動化、智能化轉變，監(jiān)管內(nèi)容由管面積、管紅線、控末端向管功能、管成效、防源頭轉變，提升傳統(tǒng)生態(tài)管理效能；在服務階段，充分利用智能化手段開展生態(tài)教育、生態(tài)科普及生態(tài)旅游服務，促進民眾切實體驗、感受、了解生態(tài)，加速智慧生態(tài)廣泛傳播。

圖2 廣陽島EIM 數(shù)字孿生平臺

融合前沿技術，搭建EIM 數(shù)字孿生平臺

基于BIM、CIM、3DGIS 等技術融合，打造集物聯(lián)中臺、時空中臺、數(shù)據(jù)中臺于一體的EIM 數(shù)字孿生平臺，解決生態(tài)數(shù)據(jù)的實時性、一致性和可分析問題。實現(xiàn)生態(tài)空間數(shù)據(jù)、物聯(lián)數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一的管理、融合、調度、分發(fā)，提供基礎功能服務，構建廣陽島的數(shù)字化底座，支撐智慧生態(tài)應用系統(tǒng)。

“時空中臺”，實現(xiàn)生態(tài)空間可視化。建立廣陽島時空中臺，通過對天地空一體化監(jiān)測設備所采集的山、水、林、田、湖、草等生態(tài)要素數(shù)據(jù)進行數(shù)字化、結構化，建立集地上、地面、地下于一體的，涵蓋全域、全時、全要素的高精度、高仿真數(shù)字孿生模型，形成與實體生態(tài)空間同步孿生的數(shù)字生態(tài)空間，實現(xiàn)生態(tài)空間可視化。

“物聯(lián)中臺”，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在線化。建立廣陽島“物聯(lián)中臺”，通過對生態(tài)監(jiān)測設備的多協(xié)議接入，構建智慧生態(tài)物聯(lián)資源一張圖，實現(xiàn)生態(tài)物聯(lián)監(jiān)測設備的全域接入、統(tǒng)籌管理與維護，確保物聯(lián)數(shù)據(jù)實時匯聚共享，支撐島內(nèi)生態(tài)運行狀況全域感知，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況動態(tài)評估，生態(tài)風險及時預防。

“數(shù)據(jù)中臺”，實現(xiàn)生態(tài)管理智能化。建立廣陽島“數(shù)據(jù)中臺”，基于大數(shù)據(jù)技術整合EIM 生態(tài)信息模型中的各項多源異構數(shù)據(jù)，實現(xiàn)集數(shù)據(jù)采集匯聚、多源異構數(shù)據(jù)管理、時空大數(shù)據(jù)分析、生態(tài)數(shù)據(jù)服務于一體的大數(shù)據(jù)平臺，為整個智慧生態(tài)應用提供數(shù)據(jù)支撐服務。

量化指標體系，牽引生態(tài)環(huán)境提質增效

根據(jù)廣陽島區(qū)域生態(tài)本底特點，選擇具有代表性、可監(jiān)測的生態(tài)要素，構建廣陽島生態(tài)評價指標體系，包括1 個綜合指數(shù)、6 種分類指數(shù)、18 項評價指標，54 項監(jiān)測項目，分別從本底指數(shù)、生境指數(shù)、生物指數(shù)、舒適指數(shù)、價值指數(shù)、資源指數(shù)6 個維度評價生態(tài)系統(tǒng)健康程度，實現(xiàn)廣陽島的生態(tài)環(huán)境動態(tài)綜合畫相評估，生態(tài)健康一目了然，生態(tài)問題層層追溯，持續(xù)提升生態(tài)系統(tǒng)質量。

著力應用場景，構建四大智慧管理系統(tǒng)

通過物聯(lián)網(wǎng)實時獲取水體、土壤、大氣、生物等生態(tài)運行數(shù)據(jù)，融和生態(tài)本底數(shù)據(jù)、生態(tài)指標體系、專家診療算法、生態(tài)知識工廠，建設生態(tài)健康建檔、在線望聞、智能問切、精準開方和智能養(yǎng)護等系統(tǒng)。實現(xiàn)生態(tài)健康全面感知、生態(tài)問題專家診療、生態(tài)運維高效智能、生態(tài)價值精準計量的閉環(huán)管理。

圖3 廣陽島生態(tài)指標體系

生態(tài)數(shù)字檔案系統(tǒng)匯聚資源一張底圖。綜合利用衛(wèi)星遙感、無人機遙感影像、多光譜、激光雷達等天空地一體化的遙感技術，對廣陽島的生態(tài)要素進行全單體化、數(shù)字化、參數(shù)化建模，形成廣陽島生態(tài)數(shù)字化檔案庫，為生態(tài)監(jiān)測、生態(tài)模擬、生態(tài)管理構建數(shù)字化載體。

生態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)實現(xiàn)全域即時感知。全島建設涵蓋“水體、土壤、大氣、動物、植物”等各類型的生態(tài)物聯(lián)監(jiān)測網(wǎng)絡，對全島的生態(tài)環(huán)境質量、生物多樣性、生態(tài)安全風險進行實時在線監(jiān)測。同時，引入生態(tài)識別算法，通過圖像、聲紋對鳥類進行在線識別，識別率達到90%。

生態(tài)模擬分析系統(tǒng)支撐治理科學決策。結合植物生長算法和廣陽島生態(tài)數(shù)字檔案數(shù)據(jù)，通過林木數(shù)字庫的逐步完善，實現(xiàn)樹木生長模擬推演，生態(tài)趨勢科學預判；林木種植方案科學模擬分析，輔助最優(yōu)解決方案，支持生態(tài)修復工程。

生態(tài)運維養(yǎng)護系統(tǒng)推動管護精準高效。在智慧生態(tài)數(shù)字檔案庫的數(shù)據(jù)基礎上，構建智慧生態(tài)健康評估系統(tǒng)。通過智能化生態(tài)監(jiān)測設備，動態(tài)計算全島生態(tài)健康指數(shù)，實時掌控生態(tài)運行態(tài)勢，動態(tài)提醒超標指數(shù)，科學控制養(yǎng)護灌溉，支持廣陽島生態(tài)、高效、可持續(xù)運營。

總結項目價值，促進智慧生態(tài)復制推廣

目前，通過廣陽島的智慧生態(tài)建設，島內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)健康度提升15%以上，生境指數(shù)提升20%以上，生態(tài)價值指數(shù)提升6%以上；部分水體水質由Ⅳ類水提升到當前Ⅱ類水水平?；谏锉O(jiān)測識別，共監(jiān)測到植物500 種，鳥類監(jiān)測數(shù)據(jù)由64 種提升至191 種。

同時，基于廣陽島智慧生態(tài)管理系統(tǒng)，創(chuàng)新性的開創(chuàng)了生態(tài)系統(tǒng)的智慧治理模式，有效降低了管理過程中的施工成本、人力成本、時間成本，極大的提高管理效率，全面提升島內(nèi)安全水平，實現(xiàn)島內(nèi)零安全事故、零污染事件發(fā)生。

未來，重慶將積極總結廣陽島項目經(jīng)驗，研制系列標準規(guī)范，逐步形成可示范、可推廣、可復制的智慧生態(tài)治理新模式。以廣陽島為起點，以小見大，推動智創(chuàng)生態(tài)城全面智慧化建設，并逐步輻射長江流域和全國，推動人與自然和諧發(fā)展。

圖4 智慧生態(tài)管理系統(tǒng)