鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建研究
——以福建省將樂縣?？诖鍨槔?/h1>
2023-03-24 08:06:42袁旸洋
中國(guó)園林 2023年2期
袁旸洋
談方琪
樊柏青
成玉寧*
人與自然和諧共生是美麗中國(guó)的本質(zhì)內(nèi)涵，也是生態(tài)文明建設(shè)的核心。新時(shí)期美麗鄉(xiāng)村建設(shè)應(yīng)將鄉(xiāng)村作為一個(gè)有機(jī)的整體，構(gòu)建全要素、多層級(jí)的鄉(xiāng)村生命共同體，重塑和諧美好的鄉(xiāng)村人地關(guān)系，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。黨的十八大以來，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌“山水林田湖草”系統(tǒng)治理，加快推進(jìn)國(guó)土空間基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)，建立全國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”，通過坐標(biāo)一致、邊界吻合、上下貫通的多層級(jí)數(shù)字化信息，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃成果的管理及國(guó)土空間的管控[1]。鄉(xiāng)村占中國(guó)國(guó)土面積94%以上[2]，是國(guó)土空間管控的重要主體。在數(shù)字中國(guó)建設(shè)和鄉(xiāng)村振興背景下，鄉(xiāng)村的建設(shè)與發(fā)展趨于數(shù)字化與智慧化。2018年1月2日，《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》提出了實(shí)施數(shù)字鄉(xiāng)村戰(zhàn)略。整合鄉(xiāng)村景觀多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化特征識(shí)別、空間管控與生態(tài)治理是數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。
現(xiàn)有的多源數(shù)據(jù)融合與數(shù)字化模型構(gòu)建多屬于城市領(lǐng)域，如依據(jù)特定目標(biāo)進(jìn)行信息挖掘和融合分析[3-4]，或涉及城市管理運(yùn)維、城市空間評(píng)價(jià)等[5-7]。圍繞鄉(xiāng)村的研究集中于建筑信息模型(Building Information Model，BIM)在居住建筑中的應(yīng)用[8-10]，而針對(duì)鄉(xiāng)村景觀的研究與應(yīng)用較少。在技術(shù)層面，鄉(xiāng)村領(lǐng)域的研究大多關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)，聚焦于傾斜攝影、三維掃描在古建筑、古村落等鄉(xiāng)村聚落建模中的應(yīng)用[11-12]，面向鄉(xiāng)村景觀全要素的研究有待拓展，針對(duì)性的技術(shù)與方法也需要厘清。鄉(xiāng)村與城市類似，具有復(fù)雜的人工要素與自然要素。我國(guó)鄉(xiāng)村面積廣袤，對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)、生活與生態(tài)空間的鄉(xiāng)村景觀信息豐富、數(shù)據(jù)量龐大，全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建研究亟待開展，以實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村景觀信息的識(shí)別、集成與融合，提升保護(hù)、規(guī)劃與管控鄉(xiāng)村景觀的科學(xué)化、精準(zhǔn)化與高效化。
1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程[13]。數(shù)字孿生的概念最早可以追溯至2002年，出現(xiàn)于產(chǎn)品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)之中[14]。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的興起與發(fā)展，各行業(yè)各領(lǐng)域都已開展相關(guān)的理論和應(yīng)用探索。在建筑行業(yè)中，基于既有建筑信息模型的理論與技術(shù)，將數(shù)字孿生作為一種未來場(chǎng)景，參與建筑管理運(yùn)維[15-16]。BIM技術(shù)為實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生奠定了良好基礎(chǔ)，也將數(shù)字孿生的研究引入城市建設(shè)與管理領(lǐng)域[17]。數(shù)字孿生在我國(guó)的城市規(guī)劃實(shí)踐中率先開展了探索，通常以交互平臺(tái)的方式呈現(xiàn)實(shí)時(shí)3D和4D數(shù)據(jù)，反映城市環(huán)境及其變化，展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景[18]。一方面，從國(guó)家層面確定了數(shù)字孿生是構(gòu)建城市信息模型(City Information Model，CIM)的基本技術(shù)，全國(guó)各地積極開展了CIM基礎(chǔ)平臺(tái)的研發(fā)[19-21]；另一方面，數(shù)字孿生也從純粹的城市形態(tài)模仿轉(zhuǎn)向參與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理、人口管控、交通組織、市民互動(dòng)等多類城市運(yùn)維和治理環(huán)節(jié)[22-24]。
虛實(shí)映射是數(shù)字孿生的基本特征，表現(xiàn)為物理實(shí)體和數(shù)字孿生體的雙向映射。數(shù)字孿生體是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的重要基礎(chǔ)，具有交互性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和歷時(shí)性的特點(diǎn)。交互性體現(xiàn)于數(shù)據(jù)在物理實(shí)體與數(shù)字孿生體間的雙向流動(dòng)；動(dòng)態(tài)性是指數(shù)字孿生體不僅僅是對(duì)物理實(shí)體的高保真虛擬化，更重要的是反映其實(shí)時(shí)更新和動(dòng)態(tài)演化過程[25]；實(shí)時(shí)性是由于數(shù)字孿生體是物理實(shí)體現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的同步映射，物理實(shí)體的所有變化過程均通過數(shù)據(jù)“投射”于“孿生體”；歷時(shí)性表現(xiàn)數(shù)字孿生體對(duì)應(yīng)于物理實(shí)體全生命周期的過程記錄，從理論上看即使物理實(shí)體消亡，數(shù)字孿生體仍可在數(shù)字虛體中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久的存在。
數(shù)字孿生體建構(gòu)于數(shù)字空間中，是對(duì)物理實(shí)體全要素信息的映射。鄉(xiāng)村的數(shù)字孿生體即為鄉(xiāng)村的物理實(shí)體在數(shù)字空間的虛擬映射。它能夠支持規(guī)劃、建設(shè)與管控等多類鄉(xiāng)村景觀服務(wù)，影響鄉(xiāng)村物理實(shí)體的更新、變化與發(fā)展，并產(chǎn)生新的動(dòng)態(tài)服務(wù)數(shù)據(jù)映射于全要素?cái)?shù)字化模型(圖1)。鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型是鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的重要組成部分。其中，“全要素”體現(xiàn)為“所有”的信息，是鄉(xiāng)村景觀本身固有的以及能為外界感知的所有信息的總和[26]；“數(shù)字化”指的是對(duì)鄉(xiāng)村景觀物理實(shí)體的全生命周期中一切信息的數(shù)據(jù)化管理與數(shù)字化呈現(xiàn)?；跀?shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型是針對(duì)鄉(xiāng)村景觀的“孿生體”，作為“基礎(chǔ)模型”不但可支持鄉(xiāng)村景觀全生命周期、全流程信息化管理，而且能夠面向鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管控等各類應(yīng)用場(chǎng)景。
圖1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型
2 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的特征
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型需實(shí)現(xiàn)地理真實(shí)、物理真實(shí)、視覺真實(shí)，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)與空間融合2個(gè)特征。數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)使其在空間中融合具有一定難度，這也是全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建的難點(diǎn)。
2.1 數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)
鄉(xiāng)村是在特定的自然地理?xiàng)l件下，人類為了生活需求，進(jìn)行在地性改造后產(chǎn)生的復(fù)合綜合體[27]。鄉(xiāng)村景觀的物理實(shí)體組成要素包括地形、植被、水體、農(nóng)田、道路和聚落等，影響要素涵蓋氣候特征、人類活動(dòng)、風(fēng)俗文化，要素的復(fù)雜帶來了信息繁雜。鄉(xiāng)村景觀全要素信息的復(fù)雜性體現(xiàn)為：多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度(圖2)?！岸囝I(lǐng)域”是由于鄉(xiāng)村景觀全要素信息涉及氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、地理學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域。“多類型”指的是數(shù)量龐大、內(nèi)容龐雜的鄉(xiāng)村景觀信息可根據(jù)其同質(zhì)性及預(yù)期展現(xiàn)形式進(jìn)行分類，將其歸納為多類型的數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的融合、分析與展示?！岸鄟碓础敝笖?shù)據(jù)的采集依托于多種獲取途徑和技術(shù)，如航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)量、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集、實(shí)時(shí)傳感等方式。此外，除了直接采集獲得的數(shù)據(jù)之外，通過分析、評(píng)價(jià)等方法還可得到二次分析數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和迭代，數(shù)據(jù)的來源必將更加多樣，獲取途徑也愈加便捷。多種數(shù)據(jù)獲取方式隨之帶來了數(shù)據(jù)格式的多樣，包括文本、視頻、音頻、矢量和柵格數(shù)據(jù)及三維模型數(shù)據(jù)等格式類型，以及XLS、DOC、TXT、MP3、MP4、JPEG、MXD、SXD、IMG、TIFF、Shapefile等。鄉(xiāng)村景觀全要素信息的數(shù)據(jù)“多來源”和“多格式”在某種意義上相伴相生，呈現(xiàn)多源異構(gòu)的特點(diǎn)。此外，鄉(xiāng)村景觀信息的展現(xiàn)形式有著多維的空間特征，例如，文本數(shù)據(jù)不具有空間維度，矢量點(diǎn)為零維空間數(shù)據(jù)、矢量線為一維空間數(shù)據(jù)，柵格和矢量面數(shù)據(jù)多于二維空間中呈現(xiàn)，數(shù)字高程模型和傾斜攝影模型是三維的空間數(shù)據(jù)。而通過傳感器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等獲取的數(shù)據(jù)還具有時(shí)間維度，能夠反映鄉(xiāng)村景觀物理實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
圖2 鄉(xiāng)村景觀全要素信息的“多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度”
2.2 數(shù)據(jù)的空間融合
多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合是構(gòu)建鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的關(guān)鍵，需要合理、高效地實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村景觀海量信息的虛擬映射，并在數(shù)字空間中實(shí)體化、可視化。由于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性特點(diǎn)，數(shù)據(jù)空間融合應(yīng)首先建立數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)、屬性設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、空間定位標(biāo)準(zhǔn)和信息分析標(biāo)準(zhǔn)。另外，需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的空間維度。從空間屬性上看，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)不僅包括了不具備空間屬性的文本與圖片數(shù)據(jù)，而且有大量一維、二維、三維空間數(shù)據(jù)。同時(shí)，還存在由物聯(lián)網(wǎng)獲取的實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，在空間屬性的基礎(chǔ)上疊加了時(shí)間屬性。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)空間維度的轉(zhuǎn)換首先完成非空間數(shù)據(jù)的空間化，即將非空間數(shù)據(jù)的信息作為屬性，與相應(yīng)圖形數(shù)據(jù)建立拓?fù)潢P(guān)系。此處的圖形數(shù)據(jù)多為矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)非空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地理實(shí)體差異，其連接的圖形數(shù)據(jù)可分為具有空間位置的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)。接下來，將多源的二維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至同一空間參考系，并映射至三維基底模型，使數(shù)據(jù)在三維空間上融合。最后載入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成全要素?cái)?shù)字化模型的四維時(shí)空化(圖3)。數(shù)據(jù)的空間融合并不是簡(jiǎn)單、機(jī)械地分層疊加，而應(yīng)達(dá)到數(shù)據(jù)之間在空間中聯(lián)動(dòng)與交互，同一空間位置的所有數(shù)據(jù)均可同步比較、實(shí)時(shí)查看。
圖3 數(shù)據(jù)空間融合的邏輯
3 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建方法
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型依托數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建，分為“數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、數(shù)據(jù)融合”4個(gè)主要環(huán)節(jié)(圖4)?！皵?shù)據(jù)采集”的主要工作是采用航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)量、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集、實(shí)時(shí)傳感等多種技術(shù)方法獲取多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，作為全要素?cái)?shù)字化模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的尺度、分辨率、坐標(biāo)系統(tǒng)、投影參數(shù)、比例尺均不盡相同。由此，在“數(shù)據(jù)處理”環(huán)節(jié)需要將數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，使之能夠達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)的入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。該環(huán)節(jié)還包含數(shù)據(jù)清洗、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)疊合、數(shù)據(jù)分析等具體步驟。數(shù)據(jù)庫(kù)具有管理海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的重要功能，是鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的重要組成部分。對(duì)應(yīng)鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的數(shù)據(jù)特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景，數(shù)據(jù)庫(kù)按照“標(biāo)準(zhǔn)層、數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層”4個(gè)層級(jí)、“信息整合模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和信息處理接口”3個(gè)模塊與1套接口進(jìn)行構(gòu)建。“數(shù)據(jù)融合”是生成鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先要構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維基礎(chǔ)模型，然后建立空間矢量點(diǎn)，完成鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間映射。在“數(shù)據(jù)融合”之后，便得到了鄉(xiāng)村景觀的虛擬實(shí)體，能夠與鄉(xiāng)村物理實(shí)體同步演進(jìn)。依托軟件平臺(tái)可對(duì)鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型完成加載，并根據(jù)管控與服務(wù)需求分層、分類調(diào)用數(shù)據(jù)，不僅動(dòng)態(tài)可視，而且支持仿真體驗(yàn)。
圖4 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建方法
4 福建省將樂縣?？诖宓娜?cái)?shù)字化模型構(gòu)建
?？诖逦挥诟＝ㄊ∪魇袑房h，村域面積13.83km2，是全國(guó)鄉(xiāng)村治理示范村與國(guó)家森林鄉(xiāng)村。?？诖逡劳薪鹣饔蜇S富的水資源優(yōu)勢(shì)，呈現(xiàn)“山-水-林-田-村”自然山水格局，用地類型包括水域、農(nóng)林用地、村莊建設(shè)用地等，具有良好的生態(tài)基底、山水資源和豐富的景觀。本文以?？诖鍨槔M(jìn)行鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建的實(shí)踐研究。
4.1 數(shù)據(jù)采集
鄉(xiāng)村是進(jìn)行各類生產(chǎn)、生活活動(dòng)而形成的人類聚居地[28]，其與城市相同，也是由自然生態(tài)圈與人類文化圈交織而成的復(fù)合系統(tǒng)[29]。鄉(xiāng)村景觀中自然系統(tǒng)的生成立足于生態(tài)本底，而人為系統(tǒng)的塑造則以滿足人們的生產(chǎn)與生活為首要目的，通過對(duì)空間形態(tài)的營(yíng)造以滿足人群對(duì)于功能及體驗(yàn)的需求。因此，鄉(xiāng)村景觀包含了生態(tài)與形態(tài)兩大類數(shù)據(jù)信息(表1)。?？诖宓纳鷳B(tài)信息主要表征鄉(xiāng)村景觀的生態(tài)特征，根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容分為生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和生態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)兩大類，分別從客觀條件和目標(biāo)解析兩方面描述鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境。生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分為三大類：第一類為環(huán)境因子，直接反映鄉(xiāng)村自然環(huán)境狀況與生境條件，全面呈現(xiàn)鄉(xiāng)村的生態(tài)本底，是人類開展各類生產(chǎn)、生活活動(dòng)的預(yù)判前提；第二類是動(dòng)植物因子，反映鄉(xiāng)村動(dòng)植物分布情況及活躍程度，有助于動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)人類及動(dòng)植物棲息空間，維持鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)的完整和平衡；第三類為人類因子，既包括人口結(jié)構(gòu)、人口數(shù)量、人口密度等人口構(gòu)成數(shù)據(jù)，也涵蓋了行動(dòng)軌跡、人群密度、人類活動(dòng)強(qiáng)度等反映人類行為活動(dòng)的數(shù)據(jù)。生態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)屬于二次分析數(shù)據(jù)，包括鄉(xiāng)村生態(tài)適宜性分析評(píng)價(jià)[30]、鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)、鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、鄉(xiāng)村生態(tài)韌性分析、鄉(xiāng)村生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估。
表1 ?？诖宓娜匦畔⒎诸惐碚?/p>
續(xù)表1
鄉(xiāng)村景觀的形態(tài)特征不僅是地理環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及文化過程相互作用下人類聚居空間各組成部分的形式體現(xiàn)，還涵蓋了其周邊的自然空間及景觀格局的表征。依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容分為形態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、形態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和空間管控?cái)?shù)據(jù)。其中，空間形態(tài)數(shù)據(jù)能夠較好地反映鄉(xiāng)村景觀整體空間面貌，例如，多波段遙感影像、電子地圖等反映鄉(xiāng)村二維平面形態(tài)，不同精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、人工三維模型等則表現(xiàn)鄉(xiāng)村三維空間形態(tài)。建設(shè)活動(dòng)數(shù)據(jù)聚焦于人工地理要素，包括聚落建筑、道路網(wǎng)絡(luò)、交通設(shè)施、公共設(shè)施等地物的類型、分布。除形態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之外，形態(tài)格局、空間句法等形態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)能夠更為深入地解譯鄉(xiāng)村景觀形態(tài)特征。在國(guó)土空間管控的背景下，生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界是鄉(xiāng)村管控中最重要的3條控制線，與行政區(qū)域管理邊界一起構(gòu)成空間管控?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)容。
4.2 數(shù)據(jù)管理
根據(jù)不同的獲取技術(shù)與方法，?？诖宥嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)包括了航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)繪、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集和實(shí)時(shí)傳感7種類型(表2)。數(shù)據(jù)是全要素?cái)?shù)字化模型的核心內(nèi)容，在獲取多源異構(gòu)數(shù)據(jù)后依據(jù)信息分類表征構(gòu)建了常口村的鄉(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)庫(kù)管理層級(jí)，分為生態(tài)、形態(tài)2個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)。
表2 常口村多源異構(gòu)數(shù)據(jù)分類
將采集得到的?？诖遴l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、坐標(biāo)統(tǒng)一與校正，并借助數(shù)據(jù)建模、圖像處理、計(jì)算分析、數(shù)據(jù)整合與分析等方式對(duì)原始數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。將數(shù)據(jù)庫(kù)通過局域網(wǎng)鏈接至全要素?cái)?shù)字化模型中，保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新后能及時(shí)反映于模型。此外，?？诖宓泥l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)庫(kù)可滿足多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的調(diào)取、運(yùn)算與交換。
4.3 數(shù)據(jù)融合
鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合首先需要構(gòu)建三維基礎(chǔ)模型，也就是基底模型。不同于工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字孿生建模，鄉(xiāng)村景觀尺度較大、組成要素復(fù)雜，進(jìn)行全場(chǎng)景的精細(xì)化三維建模有局限性，由此宜進(jìn)行多層次精度的建模。電子地圖反映基本地物面貌，可作為鄉(xiāng)村景觀區(qū)域的外形視覺特征；對(duì)于鄉(xiāng)村中的聚落、農(nóng)田、林地等復(fù)雜場(chǎng)景，則利用三維傾斜攝影模型和全景影像反映精確的三維形態(tài)特征；復(fù)雜場(chǎng)景中的建構(gòu)筑物等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可采用精細(xì)化三維建模映射真實(shí)物理特征。?？诖迦?cái)?shù)字化模型的三維基底模型為天地圖實(shí)時(shí)在線三維地圖與三維傾斜攝影模型在同一坐標(biāo)參考系中的融合。由于天地圖實(shí)時(shí)在線衛(wèi)星地圖會(huì)定時(shí)更新，因此常口村的三維基底模型具有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。
在三維基底模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，?？诖宓泥l(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)①的空間融合包括3個(gè)關(guān)鍵步驟。第一步，數(shù)據(jù)的格式標(biāo)準(zhǔn)化和空間參考標(biāo)準(zhǔn)化。先將數(shù)據(jù)文件格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為Shapefile(矢量數(shù)據(jù))、TIFF(柵格數(shù)據(jù))、MP4(視頻)、MP3(音頻)、DOC(文檔)、XLS(表格)；再進(jìn)行坐標(biāo)系的定義、轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E投影坐標(biāo)系，由此統(tǒng)一空間參考信息。第二步，數(shù)據(jù)三維化。將非空間數(shù)據(jù)作為屬性數(shù)據(jù)，連接圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)、線、面空間矢量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)的空間化。例如，點(diǎn)位傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量點(diǎn)，道路的路名、類型、長(zhǎng)度等屬性數(shù)據(jù)依托道路中心線映射為矢量線，建筑的業(yè)態(tài)、層數(shù)、權(quán)屬、風(fēng)格等屬性數(shù)據(jù)依托建筑基底映射為矢量面。在此基礎(chǔ)上采用GNSS技術(shù)基于關(guān)鍵校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行空間校正及配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)在統(tǒng)一空間參考系中的三維映射與聯(lián)動(dòng)。根據(jù)?？诖迦S基底模型獲取基本高度，賦予非三維數(shù)據(jù)以高程信息，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)在統(tǒng)一空間參考系中的三維映射與聯(lián)動(dòng)。第三步，數(shù)據(jù)時(shí)空化。以時(shí)間為檢索軸集成常口村鄉(xiāng)村景觀歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)從物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)，最終完成模型的四維時(shí)空化(圖5)。由此，常口村的鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)可在同一空間中同時(shí)呈現(xiàn)與同步查看。
圖5 ?？诖宥嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)的空間融合
4.4 數(shù)據(jù)可視
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)有賴于三維可視狀態(tài)下的數(shù)據(jù)協(xié)同與融合，包括動(dòng)態(tài)可視、仿真體驗(yàn)兩部分。
動(dòng)態(tài)可視指通過連通數(shù)據(jù)集成中臺(tái)調(diào)用各類鄉(xiāng)村景觀信息，并利用ArcMap與ArcScene等中介軟件平臺(tái)，根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算，生成新的數(shù)據(jù)，在全要素信息模型中進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載與更新，最終可視化呈現(xiàn)。常口村全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了多空間維度數(shù)據(jù)的可視，并且能夠在三維狀態(tài)下同步查看與比較，解決了以往數(shù)字化模型中鄉(xiāng)村景觀要素彼此游離、各類數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)、需要在二三維之間反復(fù)切換查詢的問題。例如，傾瀉點(diǎn)(零維)、徑流線(一維)等生態(tài)數(shù)據(jù)與土地利用類型(二維)、聚落建筑(三維)等形態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)精確疊合在三維空間中，可供多視角、多要素切換查看，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村景觀識(shí)別、分析、規(guī)劃、管控環(huán)節(jié)中各類數(shù)據(jù)的協(xié)同(圖6-1)；除直接采集獲得的生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之外，生態(tài)敏感性分析、生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)等生態(tài)分析與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)也能夠三維可視(圖6-2)，不僅豐富了信息展示的類型，而且豐富了數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式；通過數(shù)據(jù)的卷簾查看，有助于鄉(xiāng)村景觀信息的精準(zhǔn)比對(duì)(圖6-3)；?？诖迦?cái)?shù)字化模型在三維空間中將景觀要素的屬性關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)，如可實(shí)現(xiàn)建筑特征、水體特征、植被特征等多種屬性信息在三維狀態(tài)下的可視與查詢(圖6-4)；除三維實(shí)景模型之外，還可加載典型景觀點(diǎn)的360°全景圖像、解說導(dǎo)覽影音及實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，全方位呈現(xiàn)常口村鄉(xiāng)村景觀的實(shí)時(shí)狀態(tài)(圖6-5)。
圖6 ?？诖迦?cái)?shù)字化模型三維可視下的數(shù)據(jù)協(xié)同與融合
此外，全要素?cái)?shù)字化模型是對(duì)物理實(shí)體的真實(shí)映射，因而仿真度高、三維可視，具有實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互仿真體驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。?？诖迦?cái)?shù)字化模型在構(gòu)建時(shí)還預(yù)留了web鏈接接口，可進(jìn)一步建立仿真場(chǎng)景模型，借助全息投影、VR仿真等實(shí)現(xiàn)三維的沉浸式體驗(yàn)與交互。
5 結(jié)語
鄉(xiāng)村景觀信息類型復(fù)雜、來源多樣，如何實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合，是基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建全要素?cái)?shù)字化模型的難點(diǎn)。本文從鄉(xiāng)村景觀信息“多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度”的復(fù)雜性入手，闡述了鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的特征，探討了數(shù)據(jù)空間融合的邏輯，并針對(duì)性地提出了鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建方法。在?？诖宓泥l(xiāng)村全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建中，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村景觀生態(tài)和形態(tài)多維數(shù)據(jù)的空間融合與動(dòng)態(tài)可視，能夠支持多源數(shù)據(jù)在三維空間中的同步查看與協(xié)同分析。該模型以全球?qū)崟r(shí)在線衛(wèi)星地圖作為動(dòng)態(tài)基底地圖，具有良好的拓展性，可于同一模型空間中配置和加載全國(guó)范圍內(nèi)任意地理位置的鄉(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)，有助于我國(guó)鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的建設(shè)。
鄉(xiāng)村景觀的全要素?cái)?shù)字化模型是鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的重要組成部分，覆蓋了鄉(xiāng)村大部分物質(zhì)空間，由此能夠成為鄉(xiāng)村各類信息集成共享的基礎(chǔ)載體。在今后的研究中，可進(jìn)一步將“全要素”拓展至整個(gè)鄉(xiāng)村范疇，如將鄉(xiāng)村的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與文化等要素納入，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的鄉(xiāng)村信息系統(tǒng)集成，探索基于數(shù)字孿生的鄉(xiāng)村信息模型(Rural Information Model，RIM)。數(shù)字孿生技術(shù)融合了新型測(cè)繪、物聯(lián)感知、物體標(biāo)識(shí)、數(shù)字表達(dá)、模擬仿真、深度學(xué)習(xí)等多領(lǐng)域技術(shù)。隨著這些技術(shù)的進(jìn)步，全要素?cái)?shù)字化模型也將在精準(zhǔn)映射、虛擬仿真、虛實(shí)交互、智能預(yù)測(cè)與干預(yù)等方向上不斷完善。本文所構(gòu)建的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型中，時(shí)空數(shù)據(jù)主要通過傳感器獲取，數(shù)據(jù)類型也有一定局限性。隨著鄉(xiāng)村物聯(lián)網(wǎng)終端的建設(shè)與物聯(lián)感知技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更多的通用感知設(shè)備采集鄉(xiāng)村物理空間中各類場(chǎng)景的數(shù)據(jù)，從而形成鄉(xiāng)村動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集，使全要素?cái)?shù)字化模型更加全面地反映鄉(xiāng)村景觀的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
全要素?cái)?shù)字化模型與鄉(xiāng)村景觀的物理實(shí)體兩者間一一映射、互通互聯(lián)，真實(shí)地反映了鄉(xiāng)村景觀的當(dāng)下面貌。鄉(xiāng)村景觀的全要素?cái)?shù)字化模型不但能夠支持鄉(xiāng)村景觀全生命周期、全流程信息化管理，更是支撐鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管控等各類應(yīng)用場(chǎng)景的“基礎(chǔ)設(shè)施”，也是未來數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要抓手。通過發(fā)掘全要素?cái)?shù)字化模型的潛力，運(yùn)用模擬仿真、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，不僅能夠推演鄉(xiāng)村景觀發(fā)展態(tài)勢(shì)，而且可實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)全生命周期中的智能化模擬和支持決策。
注：文中圖片均由作者繪制。
注釋：
① 福建省將樂縣?？诖宓泥l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)來源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)“鄉(xiāng)村生態(tài)景觀營(yíng)造關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目組。
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人與自然和諧共生是美麗中國(guó)的本質(zhì)內(nèi)涵，也是生態(tài)文明建設(shè)的核心。新時(shí)期美麗鄉(xiāng)村建設(shè)應(yīng)將鄉(xiāng)村作為一個(gè)有機(jī)的整體，構(gòu)建全要素、多層級(jí)的鄉(xiāng)村生命共同體，重塑和諧美好的鄉(xiāng)村人地關(guān)系，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。黨的十八大以來，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌“山水林田湖草”系統(tǒng)治理，加快推進(jìn)國(guó)土空間基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)，建立全國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”，通過坐標(biāo)一致、邊界吻合、上下貫通的多層級(jí)數(shù)字化信息，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃成果的管理及國(guó)土空間的管控[1]。鄉(xiāng)村占中國(guó)國(guó)土面積94%以上[2]，是國(guó)土空間管控的重要主體。在數(shù)字中國(guó)建設(shè)和鄉(xiāng)村振興背景下，鄉(xiāng)村的建設(shè)與發(fā)展趨于數(shù)字化與智慧化。2018年1月2日，《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》提出了實(shí)施數(shù)字鄉(xiāng)村戰(zhàn)略。整合鄉(xiāng)村景觀多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化特征識(shí)別、空間管控與生態(tài)治理是數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。
現(xiàn)有的多源數(shù)據(jù)融合與數(shù)字化模型構(gòu)建多屬于城市領(lǐng)域，如依據(jù)特定目標(biāo)進(jìn)行信息挖掘和融合分析[3-4]，或涉及城市管理運(yùn)維、城市空間評(píng)價(jià)等[5-7]。圍繞鄉(xiāng)村的研究集中于建筑信息模型(Building Information Model，BIM)在居住建筑中的應(yīng)用[8-10]，而針對(duì)鄉(xiāng)村景觀的研究與應(yīng)用較少。在技術(shù)層面，鄉(xiāng)村領(lǐng)域的研究大多關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)，聚焦于傾斜攝影、三維掃描在古建筑、古村落等鄉(xiāng)村聚落建模中的應(yīng)用[11-12]，面向鄉(xiāng)村景觀全要素的研究有待拓展，針對(duì)性的技術(shù)與方法也需要厘清。鄉(xiāng)村與城市類似，具有復(fù)雜的人工要素與自然要素。我國(guó)鄉(xiāng)村面積廣袤，對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)、生活與生態(tài)空間的鄉(xiāng)村景觀信息豐富、數(shù)據(jù)量龐大，全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建研究亟待開展，以實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村景觀信息的識(shí)別、集成與融合，提升保護(hù)、規(guī)劃與管控鄉(xiāng)村景觀的科學(xué)化、精準(zhǔn)化與高效化。
1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程[13]。數(shù)字孿生的概念最早可以追溯至2002年，出現(xiàn)于產(chǎn)品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)之中[14]。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的興起與發(fā)展，各行業(yè)各領(lǐng)域都已開展相關(guān)的理論和應(yīng)用探索。在建筑行業(yè)中，基于既有建筑信息模型的理論與技術(shù)，將數(shù)字孿生作為一種未來場(chǎng)景，參與建筑管理運(yùn)維[15-16]。BIM技術(shù)為實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生奠定了良好基礎(chǔ)，也將數(shù)字孿生的研究引入城市建設(shè)與管理領(lǐng)域[17]。數(shù)字孿生在我國(guó)的城市規(guī)劃實(shí)踐中率先開展了探索，通常以交互平臺(tái)的方式呈現(xiàn)實(shí)時(shí)3D和4D數(shù)據(jù)，反映城市環(huán)境及其變化，展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景[18]。一方面，從國(guó)家層面確定了數(shù)字孿生是構(gòu)建城市信息模型(City Information Model，CIM)的基本技術(shù)，全國(guó)各地積極開展了CIM基礎(chǔ)平臺(tái)的研發(fā)[19-21]；另一方面，數(shù)字孿生也從純粹的城市形態(tài)模仿轉(zhuǎn)向參與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理、人口管控、交通組織、市民互動(dòng)等多類城市運(yùn)維和治理環(huán)節(jié)[22-24]。
虛實(shí)映射是數(shù)字孿生的基本特征，表現(xiàn)為物理實(shí)體和數(shù)字孿生體的雙向映射。數(shù)字孿生體是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的重要基礎(chǔ)，具有交互性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和歷時(shí)性的特點(diǎn)。交互性體現(xiàn)于數(shù)據(jù)在物理實(shí)體與數(shù)字孿生體間的雙向流動(dòng)；動(dòng)態(tài)性是指數(shù)字孿生體不僅僅是對(duì)物理實(shí)體的高保真虛擬化，更重要的是反映其實(shí)時(shí)更新和動(dòng)態(tài)演化過程[25]；實(shí)時(shí)性是由于數(shù)字孿生體是物理實(shí)體現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的同步映射，物理實(shí)體的所有變化過程均通過數(shù)據(jù)“投射”于“孿生體”；歷時(shí)性表現(xiàn)數(shù)字孿生體對(duì)應(yīng)于物理實(shí)體全生命周期的過程記錄，從理論上看即使物理實(shí)體消亡，數(shù)字孿生體仍可在數(shù)字虛體中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久的存在。
數(shù)字孿生體建構(gòu)于數(shù)字空間中，是對(duì)物理實(shí)體全要素信息的映射。鄉(xiāng)村的數(shù)字孿生體即為鄉(xiāng)村的物理實(shí)體在數(shù)字空間的虛擬映射。它能夠支持規(guī)劃、建設(shè)與管控等多類鄉(xiāng)村景觀服務(wù)，影響鄉(xiāng)村物理實(shí)體的更新、變化與發(fā)展，并產(chǎn)生新的動(dòng)態(tài)服務(wù)數(shù)據(jù)映射于全要素?cái)?shù)字化模型(圖1)。鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型是鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的重要組成部分。其中，“全要素”體現(xiàn)為“所有”的信息，是鄉(xiāng)村景觀本身固有的以及能為外界感知的所有信息的總和[26]；“數(shù)字化”指的是對(duì)鄉(xiāng)村景觀物理實(shí)體的全生命周期中一切信息的數(shù)據(jù)化管理與數(shù)字化呈現(xiàn)?；跀?shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型是針對(duì)鄉(xiāng)村景觀的“孿生體”，作為“基礎(chǔ)模型”不但可支持鄉(xiāng)村景觀全生命周期、全流程信息化管理，而且能夠面向鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管控等各類應(yīng)用場(chǎng)景。
圖1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型
2 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的特征
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型需實(shí)現(xiàn)地理真實(shí)、物理真實(shí)、視覺真實(shí)，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)與空間融合2個(gè)特征。數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)使其在空間中融合具有一定難度，這也是全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建的難點(diǎn)。
2.1 數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)
鄉(xiāng)村是在特定的自然地理?xiàng)l件下，人類為了生活需求，進(jìn)行在地性改造后產(chǎn)生的復(fù)合綜合體[27]。鄉(xiāng)村景觀的物理實(shí)體組成要素包括地形、植被、水體、農(nóng)田、道路和聚落等，影響要素涵蓋氣候特征、人類活動(dòng)、風(fēng)俗文化，要素的復(fù)雜帶來了信息繁雜。鄉(xiāng)村景觀全要素信息的復(fù)雜性體現(xiàn)為：多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度(圖2)?！岸囝I(lǐng)域”是由于鄉(xiāng)村景觀全要素信息涉及氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、地理學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域。“多類型”指的是數(shù)量龐大、內(nèi)容龐雜的鄉(xiāng)村景觀信息可根據(jù)其同質(zhì)性及預(yù)期展現(xiàn)形式進(jìn)行分類，將其歸納為多類型的數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的融合、分析與展示?！岸鄟碓础敝笖?shù)據(jù)的采集依托于多種獲取途徑和技術(shù)，如航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)量、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集、實(shí)時(shí)傳感等方式。此外，除了直接采集獲得的數(shù)據(jù)之外，通過分析、評(píng)價(jià)等方法還可得到二次分析數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和迭代，數(shù)據(jù)的來源必將更加多樣，獲取途徑也愈加便捷。多種數(shù)據(jù)獲取方式隨之帶來了數(shù)據(jù)格式的多樣，包括文本、視頻、音頻、矢量和柵格數(shù)據(jù)及三維模型數(shù)據(jù)等格式類型，以及XLS、DOC、TXT、MP3、MP4、JPEG、MXD、SXD、IMG、TIFF、Shapefile等。鄉(xiāng)村景觀全要素信息的數(shù)據(jù)“多來源”和“多格式”在某種意義上相伴相生，呈現(xiàn)多源異構(gòu)的特點(diǎn)。此外，鄉(xiāng)村景觀信息的展現(xiàn)形式有著多維的空間特征，例如，文本數(shù)據(jù)不具有空間維度，矢量點(diǎn)為零維空間數(shù)據(jù)、矢量線為一維空間數(shù)據(jù)，柵格和矢量面數(shù)據(jù)多于二維空間中呈現(xiàn)，數(shù)字高程模型和傾斜攝影模型是三維的空間數(shù)據(jù)。而通過傳感器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等獲取的數(shù)據(jù)還具有時(shí)間維度，能夠反映鄉(xiāng)村景觀物理實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
圖2 鄉(xiāng)村景觀全要素信息的“多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度”
2.2 數(shù)據(jù)的空間融合
多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合是構(gòu)建鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的關(guān)鍵，需要合理、高效地實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村景觀海量信息的虛擬映射，并在數(shù)字空間中實(shí)體化、可視化。由于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性特點(diǎn)，數(shù)據(jù)空間融合應(yīng)首先建立數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)、屬性設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、空間定位標(biāo)準(zhǔn)和信息分析標(biāo)準(zhǔn)。另外，需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的空間維度。從空間屬性上看，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)不僅包括了不具備空間屬性的文本與圖片數(shù)據(jù)，而且有大量一維、二維、三維空間數(shù)據(jù)。同時(shí)，還存在由物聯(lián)網(wǎng)獲取的實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，在空間屬性的基礎(chǔ)上疊加了時(shí)間屬性。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)空間維度的轉(zhuǎn)換首先完成非空間數(shù)據(jù)的空間化，即將非空間數(shù)據(jù)的信息作為屬性，與相應(yīng)圖形數(shù)據(jù)建立拓?fù)潢P(guān)系。此處的圖形數(shù)據(jù)多為矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)非空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地理實(shí)體差異，其連接的圖形數(shù)據(jù)可分為具有空間位置的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)。接下來，將多源的二維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至同一空間參考系，并映射至三維基底模型，使數(shù)據(jù)在三維空間上融合。最后載入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成全要素?cái)?shù)字化模型的四維時(shí)空化(圖3)。數(shù)據(jù)的空間融合并不是簡(jiǎn)單、機(jī)械地分層疊加，而應(yīng)達(dá)到數(shù)據(jù)之間在空間中聯(lián)動(dòng)與交互，同一空間位置的所有數(shù)據(jù)均可同步比較、實(shí)時(shí)查看。
圖3 數(shù)據(jù)空間融合的邏輯
3 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建方法
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型依托數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建，分為“數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、數(shù)據(jù)融合”4個(gè)主要環(huán)節(jié)(圖4)?！皵?shù)據(jù)采集”的主要工作是采用航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)量、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集、實(shí)時(shí)傳感等多種技術(shù)方法獲取多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，作為全要素?cái)?shù)字化模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的尺度、分辨率、坐標(biāo)系統(tǒng)、投影參數(shù)、比例尺均不盡相同。由此，在“數(shù)據(jù)處理”環(huán)節(jié)需要將數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，使之能夠達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)的入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。該環(huán)節(jié)還包含數(shù)據(jù)清洗、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)疊合、數(shù)據(jù)分析等具體步驟。數(shù)據(jù)庫(kù)具有管理海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的重要功能，是鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的重要組成部分。對(duì)應(yīng)鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的數(shù)據(jù)特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景，數(shù)據(jù)庫(kù)按照“標(biāo)準(zhǔn)層、數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層”4個(gè)層級(jí)、“信息整合模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和信息處理接口”3個(gè)模塊與1套接口進(jìn)行構(gòu)建。“數(shù)據(jù)融合”是生成鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先要構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維基礎(chǔ)模型，然后建立空間矢量點(diǎn)，完成鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間映射。在“數(shù)據(jù)融合”之后，便得到了鄉(xiāng)村景觀的虛擬實(shí)體，能夠與鄉(xiāng)村物理實(shí)體同步演進(jìn)。依托軟件平臺(tái)可對(duì)鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型完成加載，并根據(jù)管控與服務(wù)需求分層、分類調(diào)用數(shù)據(jù)，不僅動(dòng)態(tài)可視，而且支持仿真體驗(yàn)。
圖4 鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建方法
4 福建省將樂縣?？诖宓娜?cái)?shù)字化模型構(gòu)建
?？诖逦挥诟＝ㄊ∪魇袑房h，村域面積13.83km2，是全國(guó)鄉(xiāng)村治理示范村與國(guó)家森林鄉(xiāng)村。?？诖逡劳薪鹣饔蜇S富的水資源優(yōu)勢(shì)，呈現(xiàn)“山-水-林-田-村”自然山水格局，用地類型包括水域、農(nóng)林用地、村莊建設(shè)用地等，具有良好的生態(tài)基底、山水資源和豐富的景觀。本文以?？诖鍨槔M(jìn)行鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建的實(shí)踐研究。
4.1 數(shù)據(jù)采集
鄉(xiāng)村是進(jìn)行各類生產(chǎn)、生活活動(dòng)而形成的人類聚居地[28]，其與城市相同，也是由自然生態(tài)圈與人類文化圈交織而成的復(fù)合系統(tǒng)[29]。鄉(xiāng)村景觀中自然系統(tǒng)的生成立足于生態(tài)本底，而人為系統(tǒng)的塑造則以滿足人們的生產(chǎn)與生活為首要目的，通過對(duì)空間形態(tài)的營(yíng)造以滿足人群對(duì)于功能及體驗(yàn)的需求。因此，鄉(xiāng)村景觀包含了生態(tài)與形態(tài)兩大類數(shù)據(jù)信息(表1)。?？诖宓纳鷳B(tài)信息主要表征鄉(xiāng)村景觀的生態(tài)特征，根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容分為生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和生態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)兩大類，分別從客觀條件和目標(biāo)解析兩方面描述鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境。生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分為三大類：第一類為環(huán)境因子，直接反映鄉(xiāng)村自然環(huán)境狀況與生境條件，全面呈現(xiàn)鄉(xiāng)村的生態(tài)本底，是人類開展各類生產(chǎn)、生活活動(dòng)的預(yù)判前提；第二類是動(dòng)植物因子，反映鄉(xiāng)村動(dòng)植物分布情況及活躍程度，有助于動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)人類及動(dòng)植物棲息空間，維持鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)的完整和平衡；第三類為人類因子，既包括人口結(jié)構(gòu)、人口數(shù)量、人口密度等人口構(gòu)成數(shù)據(jù)，也涵蓋了行動(dòng)軌跡、人群密度、人類活動(dòng)強(qiáng)度等反映人類行為活動(dòng)的數(shù)據(jù)。生態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)屬于二次分析數(shù)據(jù)，包括鄉(xiāng)村生態(tài)適宜性分析評(píng)價(jià)[30]、鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)、鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、鄉(xiāng)村生態(tài)韌性分析、鄉(xiāng)村生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估。
表1 ?？诖宓娜匦畔⒎诸惐碚?/p>
續(xù)表1
鄉(xiāng)村景觀的形態(tài)特征不僅是地理環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及文化過程相互作用下人類聚居空間各組成部分的形式體現(xiàn)，還涵蓋了其周邊的自然空間及景觀格局的表征。依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容分為形態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、形態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和空間管控?cái)?shù)據(jù)。其中，空間形態(tài)數(shù)據(jù)能夠較好地反映鄉(xiāng)村景觀整體空間面貌，例如，多波段遙感影像、電子地圖等反映鄉(xiāng)村二維平面形態(tài)，不同精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、人工三維模型等則表現(xiàn)鄉(xiāng)村三維空間形態(tài)。建設(shè)活動(dòng)數(shù)據(jù)聚焦于人工地理要素，包括聚落建筑、道路網(wǎng)絡(luò)、交通設(shè)施、公共設(shè)施等地物的類型、分布。除形態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之外，形態(tài)格局、空間句法等形態(tài)分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)能夠更為深入地解譯鄉(xiāng)村景觀形態(tài)特征。在國(guó)土空間管控的背景下，生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界是鄉(xiāng)村管控中最重要的3條控制線，與行政區(qū)域管理邊界一起構(gòu)成空間管控?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)容。
4.2 數(shù)據(jù)管理
根據(jù)不同的獲取技術(shù)與方法，?？诖宥嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)包括了航空攝影、衛(wèi)星遙感及解譯、實(shí)地測(cè)繪、人工建模、網(wǎng)絡(luò)爬取、多媒體采集和實(shí)時(shí)傳感7種類型(表2)。數(shù)據(jù)是全要素?cái)?shù)字化模型的核心內(nèi)容，在獲取多源異構(gòu)數(shù)據(jù)后依據(jù)信息分類表征構(gòu)建了常口村的鄉(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)庫(kù)管理層級(jí)，分為生態(tài)、形態(tài)2個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)。
表2 常口村多源異構(gòu)數(shù)據(jù)分類
將采集得到的?？诖遴l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、坐標(biāo)統(tǒng)一與校正，并借助數(shù)據(jù)建模、圖像處理、計(jì)算分析、數(shù)據(jù)整合與分析等方式對(duì)原始數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。將數(shù)據(jù)庫(kù)通過局域網(wǎng)鏈接至全要素?cái)?shù)字化模型中，保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新后能及時(shí)反映于模型。此外，?？诖宓泥l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)庫(kù)可滿足多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的調(diào)取、運(yùn)算與交換。
4.3 數(shù)據(jù)融合
鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合首先需要構(gòu)建三維基礎(chǔ)模型，也就是基底模型。不同于工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字孿生建模，鄉(xiāng)村景觀尺度較大、組成要素復(fù)雜，進(jìn)行全場(chǎng)景的精細(xì)化三維建模有局限性，由此宜進(jìn)行多層次精度的建模。電子地圖反映基本地物面貌，可作為鄉(xiāng)村景觀區(qū)域的外形視覺特征；對(duì)于鄉(xiāng)村中的聚落、農(nóng)田、林地等復(fù)雜場(chǎng)景，則利用三維傾斜攝影模型和全景影像反映精確的三維形態(tài)特征；復(fù)雜場(chǎng)景中的建構(gòu)筑物等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可采用精細(xì)化三維建模映射真實(shí)物理特征。?？诖迦?cái)?shù)字化模型的三維基底模型為天地圖實(shí)時(shí)在線三維地圖與三維傾斜攝影模型在同一坐標(biāo)參考系中的融合。由于天地圖實(shí)時(shí)在線衛(wèi)星地圖會(huì)定時(shí)更新，因此常口村的三維基底模型具有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。
在三維基底模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，?？诖宓泥l(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)①的空間融合包括3個(gè)關(guān)鍵步驟。第一步，數(shù)據(jù)的格式標(biāo)準(zhǔn)化和空間參考標(biāo)準(zhǔn)化。先將數(shù)據(jù)文件格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為Shapefile(矢量數(shù)據(jù))、TIFF(柵格數(shù)據(jù))、MP4(視頻)、MP3(音頻)、DOC(文檔)、XLS(表格)；再進(jìn)行坐標(biāo)系的定義、轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E投影坐標(biāo)系，由此統(tǒng)一空間參考信息。第二步，數(shù)據(jù)三維化。將非空間數(shù)據(jù)作為屬性數(shù)據(jù)，連接圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)、線、面空間矢量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)的空間化。例如，點(diǎn)位傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量點(diǎn)，道路的路名、類型、長(zhǎng)度等屬性數(shù)據(jù)依托道路中心線映射為矢量線，建筑的業(yè)態(tài)、層數(shù)、權(quán)屬、風(fēng)格等屬性數(shù)據(jù)依托建筑基底映射為矢量面。在此基礎(chǔ)上采用GNSS技術(shù)基于關(guān)鍵校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行空間校正及配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)在統(tǒng)一空間參考系中的三維映射與聯(lián)動(dòng)。根據(jù)?？诖迦S基底模型獲取基本高度，賦予非三維數(shù)據(jù)以高程信息，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)在統(tǒng)一空間參考系中的三維映射與聯(lián)動(dòng)。第三步，數(shù)據(jù)時(shí)空化。以時(shí)間為檢索軸集成常口村鄉(xiāng)村景觀歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)從物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)，最終完成模型的四維時(shí)空化(圖5)。由此，常口村的鄉(xiāng)村景觀多源異構(gòu)數(shù)據(jù)可在同一空間中同時(shí)呈現(xiàn)與同步查看。
圖5 ?？诖宥嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)的空間融合
4.4 數(shù)據(jù)可視
鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)有賴于三維可視狀態(tài)下的數(shù)據(jù)協(xié)同與融合，包括動(dòng)態(tài)可視、仿真體驗(yàn)兩部分。
動(dòng)態(tài)可視指通過連通數(shù)據(jù)集成中臺(tái)調(diào)用各類鄉(xiāng)村景觀信息，并利用ArcMap與ArcScene等中介軟件平臺(tái)，根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算，生成新的數(shù)據(jù)，在全要素信息模型中進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載與更新，最終可視化呈現(xiàn)。常口村全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了多空間維度數(shù)據(jù)的可視，并且能夠在三維狀態(tài)下同步查看與比較，解決了以往數(shù)字化模型中鄉(xiāng)村景觀要素彼此游離、各類數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)、需要在二三維之間反復(fù)切換查詢的問題。例如，傾瀉點(diǎn)(零維)、徑流線(一維)等生態(tài)數(shù)據(jù)與土地利用類型(二維)、聚落建筑(三維)等形態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)精確疊合在三維空間中，可供多視角、多要素切換查看，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村景觀識(shí)別、分析、規(guī)劃、管控環(huán)節(jié)中各類數(shù)據(jù)的協(xié)同(圖6-1)；除直接采集獲得的生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之外，生態(tài)敏感性分析、生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)等生態(tài)分析與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)也能夠三維可視(圖6-2)，不僅豐富了信息展示的類型，而且豐富了數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式；通過數(shù)據(jù)的卷簾查看，有助于鄉(xiāng)村景觀信息的精準(zhǔn)比對(duì)(圖6-3)；?？诖迦?cái)?shù)字化模型在三維空間中將景觀要素的屬性關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)，如可實(shí)現(xiàn)建筑特征、水體特征、植被特征等多種屬性信息在三維狀態(tài)下的可視與查詢(圖6-4)；除三維實(shí)景模型之外，還可加載典型景觀點(diǎn)的360°全景圖像、解說導(dǎo)覽影音及實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，全方位呈現(xiàn)常口村鄉(xiāng)村景觀的實(shí)時(shí)狀態(tài)(圖6-5)。
圖6 ?？诖迦?cái)?shù)字化模型三維可視下的數(shù)據(jù)協(xié)同與融合
此外，全要素?cái)?shù)字化模型是對(duì)物理實(shí)體的真實(shí)映射，因而仿真度高、三維可視，具有實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互仿真體驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。?？诖迦?cái)?shù)字化模型在構(gòu)建時(shí)還預(yù)留了web鏈接接口，可進(jìn)一步建立仿真場(chǎng)景模型，借助全息投影、VR仿真等實(shí)現(xiàn)三維的沉浸式體驗(yàn)與交互。
5 結(jié)語
鄉(xiāng)村景觀信息類型復(fù)雜、來源多樣，如何實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合，是基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建全要素?cái)?shù)字化模型的難點(diǎn)。本文從鄉(xiāng)村景觀信息“多領(lǐng)域、多類型、多來源、多格式、多維度”的復(fù)雜性入手，闡述了鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的特征，探討了數(shù)據(jù)空間融合的邏輯，并針對(duì)性地提出了鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型的構(gòu)建方法。在?？诖宓泥l(xiāng)村全要素?cái)?shù)字化模型構(gòu)建中，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村景觀生態(tài)和形態(tài)多維數(shù)據(jù)的空間融合與動(dòng)態(tài)可視，能夠支持多源數(shù)據(jù)在三維空間中的同步查看與協(xié)同分析。該模型以全球?qū)崟r(shí)在線衛(wèi)星地圖作為動(dòng)態(tài)基底地圖，具有良好的拓展性，可于同一模型空間中配置和加載全國(guó)范圍內(nèi)任意地理位置的鄉(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)，有助于我國(guó)鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的建設(shè)。
鄉(xiāng)村景觀的全要素?cái)?shù)字化模型是鄉(xiāng)村數(shù)字孿生體的重要組成部分，覆蓋了鄉(xiāng)村大部分物質(zhì)空間，由此能夠成為鄉(xiāng)村各類信息集成共享的基礎(chǔ)載體。在今后的研究中，可進(jìn)一步將“全要素”拓展至整個(gè)鄉(xiāng)村范疇，如將鄉(xiāng)村的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與文化等要素納入，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的鄉(xiāng)村信息系統(tǒng)集成，探索基于數(shù)字孿生的鄉(xiāng)村信息模型(Rural Information Model，RIM)。數(shù)字孿生技術(shù)融合了新型測(cè)繪、物聯(lián)感知、物體標(biāo)識(shí)、數(shù)字表達(dá)、模擬仿真、深度學(xué)習(xí)等多領(lǐng)域技術(shù)。隨著這些技術(shù)的進(jìn)步，全要素?cái)?shù)字化模型也將在精準(zhǔn)映射、虛擬仿真、虛實(shí)交互、智能預(yù)測(cè)與干預(yù)等方向上不斷完善。本文所構(gòu)建的鄉(xiāng)村景觀全要素?cái)?shù)字化模型中，時(shí)空數(shù)據(jù)主要通過傳感器獲取，數(shù)據(jù)類型也有一定局限性。隨著鄉(xiāng)村物聯(lián)網(wǎng)終端的建設(shè)與物聯(lián)感知技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更多的通用感知設(shè)備采集鄉(xiāng)村物理空間中各類場(chǎng)景的數(shù)據(jù)，從而形成鄉(xiāng)村動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集，使全要素?cái)?shù)字化模型更加全面地反映鄉(xiāng)村景觀的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
全要素?cái)?shù)字化模型與鄉(xiāng)村景觀的物理實(shí)體兩者間一一映射、互通互聯(lián)，真實(shí)地反映了鄉(xiāng)村景觀的當(dāng)下面貌。鄉(xiāng)村景觀的全要素?cái)?shù)字化模型不但能夠支持鄉(xiāng)村景觀全生命周期、全流程信息化管理，更是支撐鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管控等各類應(yīng)用場(chǎng)景的“基礎(chǔ)設(shè)施”，也是未來數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要抓手。通過發(fā)掘全要素?cái)?shù)字化模型的潛力，運(yùn)用模擬仿真、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，不僅能夠推演鄉(xiāng)村景觀發(fā)展態(tài)勢(shì)，而且可實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)全生命周期中的智能化模擬和支持決策。
注：文中圖片均由作者繪制。
注釋：
① 福建省將樂縣?？诖宓泥l(xiāng)村景觀數(shù)據(jù)來源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)“鄉(xiāng)村生態(tài)景觀營(yíng)造關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目組。
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