2019年7月，自然资源部印发《关于开展国土空间规划“一张图”建设和现状评估工作的通知》，明确依托国土空间基础信息平台全面开展国土空间规划“一张图”，实施监督信息系统建设和市县国土空间开发保护现状评估工作[1]。2021年8月，自然资源部印发《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》，提出构建“分布存储、逻辑集中、时序更新、共享应用”实景三维中国[2]。面对立体的国土空间，基于传统二维分析技术与规划方法具有极大的局限性和片面性，不足以支撑新时代下国土空间规划的需求。“一张图”“实景三维中国的建设”“全覆盖的三维自然资源数据底版”的提出，自然资源三维立体“一张图”和国土空间基础信息平台建设，从三维立体的角度辅助国土空间规划的编制及实施，对国土空间规划进行时空维度“两级升维”，体现了国土空间治理能力和治理水平的现代化。1实景三维概述1.1实景三维概念实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间，是新型基础测绘标准化产品，国家新型基础设施建设的重要组成部分，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底。按照表达内容和层级分为地形级、城市级和部件级实景三维[3]。实景三维地形级、城市级、部件级效果如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F001图1实景三维地形级、城市级、部件级效果1.2实景三维获取技术实景三维数据获取技术主要包括遥感卫星、航空测量、无人机航测、激光雷达、倾斜摄影及移动测量等数据采集、处理、建模技术。卫星遥感获取数字正射影像（DOM）技术是通过运用发射在太空中运行的卫星对地球进行拍摄，并根据拍摄得到的照片进行纠正、去云、镶嵌、裁切[4]等处理，形成地形级所需要的数字正射影像数据，为国土空间规划分析与应用提供遥感影像数据基础。倾斜摄影获取城市级实景三维技术，利用装载多镜头航摄仪的无人机对地面进行多角度和高重叠的拍摄，进而获取影像数据、位置和相机的姿态信息，通过集群式设备对数据进行空三解算、密集匹配、点云构网、网格贴图和数据调度生成等自动化处理工作后，得到城市级实景三维模型数据，为国土空间规划分析与应用提供高精度的城市级三维数据底座。基于高分七号数据快速构建白模技术，利用高分七号的亚米级高清遥感影像，基于广西壮族自治区自然资源遥感院研发的人工智能建筑识别模型识别出城镇或乡村的建筑物矢量，结合高精度的DSM可快速构建出城市级白模，解决城市级大范围三维的快速白模构建问题，缩短城市级三维模型时序化采集与表达周期，为国土空间规划分析与应用提供快速构建与低成本三维底座数据。精细化的部件级数据建模技术利用国内外强大的建模软件（如3DS Max、Revit、SketchUp）[3,5]，根据模型精度要求进行全手工或半自动建模，实现精细建筑物三维模型及路灯、管线、室内家具和螺丝等部件级三维模型的建立，主要特点是建模精细度高、模型细节层次清晰、应用范围广，但建模周期长、成本高，可应用于局部精细化建模。2国土空间规划实景三维智能可视化系统设计2.1系统框架以广西实景三维平台为基础，利用实景三维数据及相关技术叠加基础地理信息数据和各类国土空间规划成果数据，运用人工智能识别与变化检测技术、大数据分析技术、二维空间分析技术、三维空间分析技术，构建国土空间规划实景三维智能可视化分析系统。系统总体设计架构主要分为数据层、服务层和应用层。数据层存放数据，主要包括基础地理信息库、国土空间规划数据库和软件基础数据库。服务层为平台运行服务提供支撑，主要包括数据管理、地图服务管理和软件功能服务等。应用层支撑平台与用户的交互机制，主要实现平台基础功能、国土空间规划业务相关功能和系统管理功能等。国土空间规划实景三维智能可视化系统框架如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F002图2国土空间规划实景三维智能可视化系统框架2.2数据库设计数据层存放数据主要包括基础地理信息库、国土空间规划数据库和软件基础数据库。通过对数据库的逻辑层设计和物理层设计，确保能够满足应用的功能需求和性能需求。2.2.1基础地理信息库基础地理信息库设计建设将集成覆盖全广西的数字正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）、行政区划和地名地址等基础地理信息数据。实景三维数据将覆盖广西部分地级及以上城市的建成区和各类重点监管区域，分辨率为3~10 cm。2.2.2国土空间规划数据库国土空间规划数据库主要由生活圈、永久基本农田图斑、城镇开发边界、生态保护红线和第三次全国国土调查等数据构成。其中，永久基本农田图斑、城镇开发边界、生态保护红线和第三次全国国土调查数据是物理迁移国土空间规划数据，并保留部分属性信息。国土空间规划数据库部分数据表名称如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.T001表1国土空间规划数据库部分数据表名称几何类型表名中文名点t_jichusheshi城市基础设施表t_luwang_tuopu路网进行拓扑时生成的节点表t_shenghuoquan_sheshi生活圈分析功能的设施点表t_xiaoqu_men城市小区门口表线t_shenghuoquan_luwang生活圈分析功能的路网表面t_xiaoqu城市小区数据表t_sandiao第三次全国国土调查地类表t_yongnong永久基本农田图斑表t_kaifa城镇开发边界表t_hongxian生态保护红线表无t_spatial_ref_sys坐标系表2.2.3软件基础数据库软件基础数据库数据包括组织架构、权限数据、日志库和历史库等数据表。软件基础数据库部分数据表名称如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.T002表2软件基础数据库部分数据表名称数据类型层要素属性表名组织管理数据集组织架构表s_Organization组织管理数据集功能权限表s_FunRight功能信息表s_FunInfo功能关系表s_FunRight_FunInfo数据权限表s_DataRight日志管理数据集日志数据表s_LogInfo2.3功能设计国土空间规划实景三维智能可视化分析系统根据业主需求和设计实用性原则，设计主要功能包括三维分析、规划分析、安全底线、设置配置、视廊分析、三线管控和统计分析等7部分。国土空间规划实景三维智能可视化分析系统功能设计如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F003图3国土空间规划实景三维智能可视化分析系统功能设计2.4系统开发与测试采用Enterprise Architect和Microsoft Viso作为主要设计工具，其中Enterprise Architect设计结构体，Microsoft Viso设计流程图。采用Microsoft Visual Studio 2015作为开发环境，采用C++和C#相结合方式作为主要开发语言，C++主要用于修改三维核心模块，C#用于业务逻辑和界面的开发。采用DevExpress控件库作为界面基本元素，使用界面库插件模式实现系统界面的完美展现。采用广西实景三维平台作为三维展示中间件，由中间件提供空间数据可视化控件、绘制和编辑工具、测量工具、三维分析、规划编制和实施监督等相关业务功能；采用Subversion（SVN）源代码管理工具、易软天创的禅道项目管理工具管理项目进度和问题等。在软件开发过程中制定完备的软件测试计划，通过完善的测试机制保证系统开发成果的正确性和稳定性。3实景三维在国土空间规划中的应用实景三维辅助国土空间规划分析系统开发完成后，利用高精度的实景三维数据，结合系统功能从更高维度辅助国土空间规划的编制、实施监督等工作，如安全底线分析、城市公共服务设施分析、城市景观视廊控制分析和规划方案比选等。3.1安全底线分析3.1.1辅助洪涝风险控制线的划定利用系统的洪水淹没分析功能[6]，模拟南宁市西乡塘区心圩江、可利江水位涨至百年一遇洪水位（其中心圩江百年一遇洪水位为73.64 m，可利江百年一遇洪水位为76.52 m）场景，提取淹没范围线，提升心圩江、可利江洪涝风险控制线划定的合理性。当洪水来临时，心圩江、可利江周边房屋受灾情况较少；与洪涝风险控制线对比后，发现部分洪涝风险控制线出现划定过大、划在水面上等情况。心圩江、可利江百年一遇洪水淹没线和风险控制线对比如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F004图4心圩江、可利江百年一遇洪水淹没线和风险控制线对比3.1.2辅助城市道路低洼地识别采用系统的低洼点识别功能，结合优于3 cm的城市级实景三维模型数据，提取南宁市新竹社区主要路段低洼点，得到新竹街道办主要路段18个地势最低点，为南宁市中心城区排水规划编制、完善雨水排水系统、采取工程措施等提供数据支撑[7]。南宁市新竹社区低洼地分布如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F005图5南宁市新竹社区低洼地分布3.2城市公共服务设施分析利用系统的生活圈查询和生活圈分析功能，结合路网、小区和公共服务设施等基础数据，对南宁市青秀区的部分社区开展15 min生活圈服务范围分析（以小学和医疗设施为例）[8]。经过分析得出，长堽路社区、民族大道中段社区、茅桥社区及长湖社区等存在部分小学服务范围盲区，建议规划建设小学；茅桥社区、长湖社区及厢竹社区部分区域的医疗设施服务范围未覆盖，建议建设社区卫生服务中心、社区卫生服务站等。南宁市青秀区部分地区小学15 min生活圈覆盖范围如图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F006图6南宁市青秀区部分地区小学15 min生活圈覆盖范围南宁市青秀区部分地区医疗设施15 min生活圈覆盖范围如图7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F007图7南宁市青秀区部分地区医疗设施15 min生活圈覆盖范围3.3城市景观视廊控制分析利用系统的眺望点分析功能可在三维层面直观分析眺望点与眺望景观之间的眺望视廊情况，并计算出眺望中线的剖面图，对眺望中心上的建筑高度控制进行计算和分析。地标景观眺望分为前景控制区、广角协议区（5°）和背景协议区3个区域。以广西南宁五象岭眺望五象塔为例，五象岭距五象塔3.7 km，以看到五象塔的2/3为准，前景控制区高度32~70 m，背景协调区内建筑高度控制57 m，同时应控制五象塔东侧的建筑风貌。南宁市五象岭望五象塔视角控制与高度控制设计如图8所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F008图8南宁市五象岭望五象塔视角控制与高度控制设计南宁市五象岭望五象塔视角控制与高度控制系统效果如图9所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F009图9南宁市五象岭望五象塔视角控制与高度控制系统效果3.4规划方案比选3.4.1乡村规划中的应用在乡村规划工作中，利用倾斜摄影测量技术为村庄规划制作工作底图，结合平台快速加载和导入规划数据能力，在平台上对乡村规划的成果进行展示[9]。通过实景三维数据在村庄规划中的应用，使规划方案直观易懂，推动规划工作的开展，极大提升了现状调查、村民参与和规划方案编制的效果。基于实景三维的叫豆屯规划效果如图10所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F010图10基于实景三维的叫豆屯规划效果3.4.2城市规划中的应用根据建设地块情况，将开发商的建设方案加入实景三维数据，利用实景三维数据的真实性和平台的通视分析、视域分析等功能，分析建设方案的合理性。根据不同的方案进行分析比较，对比两个或多个方案的优劣，辅助规划决策。广西百色某小区基于实景三维不同方案比选效果如图11所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.009.F011图11广西百色某小区基于实景三维不同方案比选效果4结语通过研究实景三维技术，结合广西实景三维平台技术基础，利用实景三维数据特点，为国土空间规划定制开发了一套国土空间规划实景三维智能可视化分析系统，并成功在国土空间规划的安全底线分析、城市公共服务设施分析、城市景观视廊控制分析、规划方案比选等方面开展应用，且效果显著，为实景三维在国土空间规划的应用提供一定的参考和技术支持，同时继续深入研究实景三维与其他技术手段相结合，形成更为全面、高效的数据和应用支持体系，从而有效地提升国土空间规划和治理水平。