實景三維重大項目選址決策支持系統關鍵技術研究

摘要：為嚴格落實自然資源部關于做好建設項目選址選線工作部署，結合省委省政府“高效辦成一件事”工作要求，山東省自然資源廳立足做實做細做優資源要素支撐保障，切實提升建設項目審批行政效能，針對多源異構三維信息跨域融合、大場景三維數據更新、時空知識服務等問題進行關鍵技術研究，研發實景三維重大項目選址決策支持系統，匯聚集成全省地形級、城市級實景三維數據，統籌了城鎮開發邊界、永久基本農田、生態保護紅線等約束管控數據，搭建統一的全省地理空間基底，使項目用地選址進入三維化、智能化、全景化新模式，切實推動全省建設項目用地預審與選址提質增效。

關鍵詞：實景三維；知識服務；輔助決策；選址分析

中圖分類號：F301.2""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.02.004

0 引言

近年來，山東省認真貫徹自然資源部關于實景三維建設的系列決策部署，全面布局實施實景三維山東建設，加強技術探索、制度設計和數據體系構建、系列標準制定，堅持以用促建，積極培育應用生態，實景三維山東建設取得積極進展。已發布2023版實景三維山東，建成實景三維山東服務系統，實現實景三維數據融合、時序化地理場景構建、分布式服務資源發布。已在政府治理、智慧城市建設、國土空間規劃、生態保護、防災減災等許多領域得到應用^［1-4］。

為嚴格落實省委省政府“放管服”改革和持續優化營商環境部署要求，結合省委省政府“高效辦成一件事”工作要求，立足做實做細做優資源要素支撐保障，切實提升建設項目審批行政效能。山東省自然資源廳立足做實做細做優資源要素支撐保障，切實提升建設項目審批行政效能，統籌了城鎮開發邊界、永久基本農田、生態保護紅線、礦產、地質災害、自然保護區、自然保護地、濕地及濕地公園、水源保護區、河道水庫管理范圍等要素在內的基礎數據，以實景三維山東作為統一空間基底，助力實現占用永久基本農田、規劃選址、穿越生態保護紅線不可避讓、穿越自然保護區、節地評價、涉河建設項目規劃選址符合性論證等論證事項“多評合一”，研發了實景三維重大項目選址決策支持系統。

1 研究思路

針對重大項目選址對高精度地形和精細化三維模型要求高，專題分析復雜多樣和應用系統服務效率低等方面進行關鍵技術研究，研發了實景三維重大項目選址決策支持系統，使項目用地選址進入三維化、智能化、全景化新模式，切實推動全省建設項目用地預審與選址提質增效，技術思路如圖1所示。

2 總體架構

實景三維重大項目選址決策支持系統以標準規范體系以及信息安全體系為基礎，分為基礎設施層、數據層、平臺層和應用層4個層次（圖2）。

（1）基礎設施層

基礎設施層處于整個平臺的最底層，直接建立在硬件資源之上。本項目利用山東省自然資源廳現有軟硬件環境構建。基于新一代三維GIS平臺，增強實景三維數據的高效存儲、檢索和全空間表達和分析。基于新一代大數據GIS技術，實現數據的存儲、計算和可視化。GIS軟件、數據庫軟件、中間件軟件等采用開源或國產化系統，形成自主可控的信息安全保障能力。

（2）數據層

數據層主要包含地形級實景三維、城市級實景三維、歷史影像數據、約束管控數據和一張圖數據資源等，滿足項目選址申報過程疊加分析。

（3）平臺層

平臺層是實景三維重大項目選址決策支持系統的業務邏輯管理中樞，將通用的業務邏輯封裝成為標準化的服務API或通用化工具，為接入用戶提供服務，包括地圖服務、數據服務、空間分析等基礎服務能力，規劃編制行政審批、資源監管、決策支持等專題服務能力。

（4）應用層

應用層用戶包括自然資源部門用戶、各政府部門用戶、企事業單位和公眾用戶。

（5）標準規范體系

引入國家及行業統一的技術標準、管理規范，指導整個項目的開發建設和運行管理。

（6）信息安全體系

合理評估系統的安全等級，按照國家相關安全等級保護的要求進行安全保障體系的建設，確保系統運行過程中的物理安全、網絡安全、數據安全、應用安全、訪問安全。

3 項目關鍵技術研究

（1）針對重大項目選址需要高精度數據支撐問題，設計了一種地形數據與實景三維數據高效融合方法，為重大項目選址提供高逼真的三維空間基底。

高分辨率實景三維數據與地形數據由于精度差異以及尺度差異，在融合展示時往往會產生不匹配的問題，為了解決實際應用中的需求，研發了一種地形數據與實景三維數據高效融合的方法。通過自動提取傾斜攝影模型與地形數據接邊緩沖區的高程差異，綜合數據的精度、尺度、地形特征等因素，構建了帶約束能量函數，以此來精準獲取最優接邊線，使得實景三維數據與地形數據在融合過程中能夠更加自然、流暢地過渡。再利用樣條函數的平滑性和靈活性對地形數據的高程進行非剛性調整，既能最小化傾斜攝影模型與地形之間的高程差異，又能實現平滑過渡，確保融合后的三維場景具有高度的一致性和真實性（圖3）。能夠實現重大項目區數據的快速更新，同時建立高時序化的地形級實景三維數據服務，滿足對重大項目論證、施工過程的監管管理^［5-6］。

（2）為解決傾斜攝影數據加載效率低的問題，提出了一種精細層結構化重構及空間索引優化的傾斜攝影數據高效組織方法。

為了滿足城市重大項目選址對傾斜攝影數據的精度和加載效率的需求，提出了一種精細層結構化重構及空間索引優化的傾斜攝影數據高效組織方法，采用統一的空間參考框架，將相鄰空間的根節點選擇為清晰度更高、加載效率更快的Tile文件組織入庫，并采用空間索引優化技術，實現空間索引批量重建、壓縮存儲（圖4），支撐了全省560TB、2.4萬km2傾斜攝影數據的處理和發布，數據壓縮比達70%，并提供了100并發下的300ms響應的高性能服務。通過與重大項目區范圍疊加分析項目壓蓋建筑等設施情況，能夠精準計算項目實施成本^［7-11］。

（3）針對實景三維共享應用中存在的時空數據分析能力不足、業務需求復雜多樣等問題，研制了一套基于大規模時空算子并具備按需組裝、泛在服務能力的時空知識建模和服務框架。

針對實景三維共享應用中存在的時空數據分析能力不足、業務需求復雜多樣等問題，研制了集通用空間算子、泛在知識建模、統一服務接口于一體的時空知識建模和服務框架，提供了時空數據處理、分布式空間計算、GeoAI智能分析、用地分析、坡度分析、壓覆礦分析和各類紅線分析等30多個選址分析模型（圖5），實現多領域業務模型的按需組裝和智能服務，精準支撐全省重大基礎設施項目選址工作。

（4）針對重大項目選址涉及數據種類多、融合難、分析效率低的問題，研制了一套存算一體、多子域分布式架構的實景三維高效訪問方法，為重大項目選址提供一站式共享服務。

針對重大項目選址涉及多類型、多時相、跨層級實景三維數據以及各業務主題數據融合的難題，提出并構建了以基礎地理實體為中心，實現時空信息的橫向互聯、縱向互通，構建以地理實體為核心的全時空表達、全要素支撐的時空知識圖譜。目前，已匯聚自然資源、發展改革、水利、能源、交通運輸等部門400多類政務時空數據，形成一個全面、準確的信息視圖，為重大項目選址挖掘數據之間的潛在關系提供支撐。通過云原生技術提供了服務細粒度容器化部署、服務系統智能運維、服務器資源動態伸縮、故障節點自動恢復的能力，支撐主分節點資源集約利用和可靠性提升。提出存算一體的時空數據分析計算模式，通過多子域架構解決前端實景三維數據渲染存在的同域名同請求下并發存在最大限制數的問題，并發請求數閾值提升6倍，大幅提升了服務平臺的性能和高并發服務能力（圖6）^［12-13］。

（5）為了解決傳統二三維各自獨立、維護成本高的問題，研發了一套自主可控的二三維一體化實景三維重大項目選址決策支持系統。

傳統的二三維地理信息系統存在二維GIS和三維GIS兩套引擎，數據、服務、展示和分析各自獨立，無法做到真正的一體化，增加了系統維護成本，減少了系統使用的場景，為了解決這一問題，項目組研發了一套自主可控的二三維一體化實景三維重大項目選址決策支持系統（圖7）。采用空間數據庫技術來高效地、一體化地存儲和管理二維、三維數據空間數據，使二維與三維數據在數據模型和數據結構上保持一體化，使得數據更易于更新和維護。支撐了業務部門的二維審批數據上圖，同時提供強大的三維空間分析能力輔助業務審批，使傳統的業務審批流程進入三維化、智能化、全景化新階段，為實現自然資源服務社會經濟發展提供了新的技術支撐。

4 項目成果

（1）二三維一體化數據集成

二維GIS具有數據模型簡單、制圖功能豐富、查詢多種多樣、空間分析效率高、業務流程成熟等優點，但是可視化效果較弱；而三維GIS具有較強的可視化效果，但是它的空間分析和查詢的效率較低。因此項目提出了二維GIS和三維GIS相結合的二三維一體化技術。通過二維GIS（ArcGIS）實現了國土資源管理業務數據查詢、空間分析，以WMS和WFS的形式發布，三維GIS利用數據流技術，結合網絡傳輸技術和海量數據緩存技術，實現了數據存儲管理、可視化顯示、空間分析、服務發布等一體化管理。基于實景三維山東，集成全省0.2 m分辨率地形級實景三維、建成區內2萬多平方千米的傾斜攝影數據，實現實景三維重大項目選址決策系統建設，同時還可以集成了測繪地理、土地資源、礦產資源、森林資源、控制紅線等自然資源專題數據，建立自然資源三維綜合管理及應用模式（圖8）。

（2）海量地理信息數據服務發布共享

隨著地理信息數據量指數級的增長，不管是數據量還是數據的種類都跟以前不可同日而語，但這些數據的利用率并不高。地理信息的存儲平臺需要大容量、高擴展性、強兼容性，且能夠同時管理結構化和非結構化的數據，提供高效的檢索索引。要實現全省地理信息資源的有效共享應用，必須解決海量地理信息數據尤其是實景三維模型數據的高效服務發布和調用。龐大數據量給系統帶來的巨大的存儲處理以及網絡發布的壓力，如何合理組織、調度海量三維數據，從而實現三維仿真服務的有效發布，進而實現規模化應用，成為系統實現過程中的一個難題。要結合分布式、云計算、云原生、大數據、人工智能、5G等先進技術，研究先進的算法實現PB級數據的高效組織、動態調度、網絡傳輸和顯示應用^［14-15］。

（3）自然資源數據分析

通過三維重大選址模塊，用戶可以繪制項目范圍或者導入項目范圍，系統自動分析項目范圍的地形高程起伏、土方量情況、占用的各種地類情況、坡度分布情況、是否占用生態保護紅線和永久基本農田、是否占用采礦權和探礦權、是否占用自然保護區和風景名勝區等，可以以報告的形式導出分析結果。為重大工程項目選址、規劃方案設計等提供模擬仿真與分析研判能力。

（4）項目過程監測

系統匯集了橫跨20年的影像數據，自2021年起建立了2m影像數據月度覆蓋，2022年起0.5m影像數據季度覆蓋的時序化影像服務機制，為省廳、市縣自然資源局、審計廳、水利廳、環保廳、住建廳、交通廳、公安廳、三大運營商等單位提供服務。

在項目審批階段，可以利用時序化影像服務準確的掌握項目建設的全過程，為管理部門提供技術支撐服務。

5 結語

實景三維重大項目選址決策支持系統助力建設項目用地選址“多評合一”，在全國率先實現用地選址三維化、智能化、全景化新模式，實現占用永久基本農田、規劃選址、穿越生態保護紅線不可避讓、穿越自然保護區和節地評價等論證事項“多評合一”山東模式，改變了逐級逐部門對接設計和論證方式，工作經驗得到自然資源部主管司局的高度評價。通過在線一站式服務提升了各級自然資源、發改、交通、能源、水利等部門重大工程選址科學化水平和論證效率。

參考文獻：

［1］ 張帆，黃先鋒，高云龍，等.實景三維中國建設技術大綱（2021版）解讀與思考［J］.測繪地理信息，2021，46（6）：171-174.

［2］ 王維，王晨陽.實景三維中國建設布局與實現路徑思考［J］.測繪與空間地理信息，2021，44（7）：68.

［3］ 凌曉春，張金盈，楊金鳳，等.實景三維山東建設關鍵技術研究［J］.山東國土資源，2022，38（8）：34-39.

［4］ 趙富燕，王姣，梁周雁，等.面向智慧校園數字孿生平臺的三維模型構建方法研究［J］.山東國土資源，2024，40（11）：49-54.

［5］ 李鵬鵬，孫雅庚.實景三維與多源數據融合技術的研究和應用［J］.測繪通報，2019（增刊1）：133-136.

［6］ 王峰，滕俊利，王希秀.多源數據融合實景三維建模關鍵技術研究［J］.山東國土資源，2022，38（1）：70-73.

［7］ 周杰.傾斜攝影測量在實景三維建模中的關鍵技術研究［D］.昆明：昆明理工大學，2017：39-54.

［8］ 連蓉，丁憶，羅鼎，等.傾斜攝影與近景攝影相結合的山地城市實景三維精細化重建與單體化研究［J］.測繪通報，2017（11）：128-132.

［9］ 黃文誠.基于傾斜攝影的城市實景三維模型單體化及其組織管理研究［D］.西安：長安大學，2017：24-31.

［10］ 郭如寶，郝利娟，劉旭東，等.基于傾斜攝影的實景三維單體化模型構建方法［J］.測繪通報，2021（1）：103-107.

［11］ 汪凱，陳楠.顧及空間特征的地形特征點提取方法［J］.測繪科學，2021，46（2）：192-202.

［12］ 姬永杰，李珂珂，巨一琳，等.基于GIS城市公園選址研究［J］.西南林業大學學報（社會科學），2021，15（4）：12-17.

［13］ 曲博雅，周夢媛.基于GIS的大型超市選址分析［J］.測繪與空間地理信息，2021，44（8）：168-171.

［14］ 劉增良.基于傾斜攝影的大規模城市實景三維建模技術研究與實踐［J］.測繪與空間地理信息，2019，42（2）：187-189.

［15］ 孫松梅，黃天進，孫穎.城市高精度實景三維單體模型建設及應用［J］.測繪通報，2021（1）：108-111.

Study on Key Technologies of Site Selection Decision Support System for Realistic 3D Major Projects

LI Hao1，GUAN Qianqian2，ZHONG Jia1，ZHANG Zhenglong1，LUAN Xiaoyong1

（1.Shandong Institute of Land Surveying and Mapping， Shandong Ji'nan 250102， China；2. Shandong Institute of Metrology， Shandong Ji'nan 250014， China）

Abstract： In order to strictly implement the work deployment of the Ministry of Natural Resources on doing a good job in site selection and route selection for construction projects， combining with the work requirements of \"efficiently complete one thing\"by the

Provincial Party Committee and Provincial Government， the Department of Natural Resources of Shandong Province is committed to providing solid， detailed and optimized support for resource elements， effectively improving the administrative efficiency of construction project approval， conducting key technical research on multi-source heterogeneous 3D information cross domain fusion， large-scale 3D data updates， spatiotemporal knowledge services and other issues. A decision support system for site selection of major projects in real 3D is developed， gathering and integrating provincial terrain-level and city-level real 3D data. It also coordinates constraint and control data such as urban development boundaries， permanent basic farmland， and ecological protection red lines， and builds a unified provincial geospatial base. This enables project land site selection to enter a new mode of three-dimensionalization， intelligence， and panoramic view， and effectively promotes the improvement of quality and efficiency of land pre-examination and site selection for construction projects in the whole province.

Key words： 3DReal scene， Knowledge Service， Assisted Decision-making， Site Selection Analysis

作者簡介：李浩（1984—），男，河南駐馬店人，工程師，主要從事地理信息系統開發和國土資源信息化建設；E-mail：15863162135@qq.com

*通信作者：管倩倩（1985—），女，工程師，主要從事工程與機械計量研究工作；Email：123562420@qq.com

引文格式：李浩，管倩倩，仲佳，等.實景三維重大項目選址決策支持系統關鍵技術研究［J］.山東國土資源，2025，41（2）：22-27. LI Hao，GUAN Qianqian，ZHONG Jia，et al. Study on Key Technologies of Site Selection Decision Support System for Realistic 3D Major Projects［J］.Shandong Land and Resources，2025，41（2）：22-27.