重慶市委、市政府確定重慶廣陽島以“長江風(fēng)景眼、重慶生態(tài)島”為價(jià)值定位，打造習(xí)近平生態(tài)文明思想集中體現(xiàn)地，長江經(jīng)濟(jì)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(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)。歐陽志云、李百煉等國內(nèi)外生態(tài)領(lǐng)域院士專家，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、清華大學(xué)、中國林科院等專業(yè)科研院所，廣聯(lián)達(dá)、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(shè)路徑，結(jié)合廣陽島項(xiàng)目建設(shè)實(shí)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(yàn)、韌性安全四個(gè)方面，共創(chuàng)《廣陽島智慧生態(tài)頂層設(shè)計(jì)》，以實(shí)現(xiàn)高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)“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(tái)，將生態(tài)系統(tǒng)要素?cái)?shù)字化、在線化，并通過生態(tài)算法進(jìn)行模擬、推演，給出最優(yōu)化生態(tài)解決方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)生態(tài)規(guī)劃、生態(tài)管理與生態(tài)服務(wù)，助力生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)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(jià)值，提升管理效能。在規(guī)劃階段，智慧生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)化對(duì)各類生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和綜合研判，實(shí)現(xiàn)多方案的智能比對(duì)和可視化分析、展示，為生態(tài)規(guī)劃決策提供科學(xué)、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(jìn)生態(tài)監(jiān)管由人工化向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，提升傳統(tǒng)生態(tài)管理效能；在服務(wù)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(wù)，促進(jìn)民眾切實(shí)體驗(yàn)、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(tái)

融合前沿技術(shù)，搭建EIM 數(shù)字孿生平臺(tái)

基于BIM、CIM、3DGIS 等技術(shù)融合，打造集物聯(lián)中臺(tái)、時(shí)空中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)于一體的EIM 數(shù)字孿生平臺(tái)，解決生態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、一致性和可分析問題。實(shí)現(xiàn)生態(tài)空間數(shù)據(jù)、物聯(lián)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一的管理、融合、調(diào)度、分發(fā)，提供基礎(chǔ)功能服務(wù)，構(gòu)建廣陽島的數(shù)字化底座，支撐智慧生態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)。

“時(shí)空中臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)生態(tài)空間可視化。建立廣陽島時(shí)空中臺(tái)，通過對(duì)天地空一體化監(jiān)測設(shè)備所采集的山、水、林、田、湖、草等生態(tài)要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化，建立集地上、地面、地下于一體的，涵蓋全域、全時(shí)、全要素的高精度、高仿真數(shù)字孿生模型，形成與實(shí)體生態(tài)空間同步孿生的數(shù)字生態(tài)空間，實(shí)現(xiàn)生態(tài)空間可視化。

“物聯(lián)中臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在線化。建立廣陽島“物聯(lián)中臺(tái)”，通過對(duì)生態(tài)監(jiān)測設(shè)備的多協(xié)議接入，構(gòu)建智慧生態(tài)物聯(lián)資源一張圖，實(shí)現(xiàn)生態(tài)物聯(lián)監(jiān)測設(shè)備的全域接入、統(tǒng)籌管理與維護(hù)，確保物聯(lián)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯聚共享，支撐島內(nèi)生態(tài)運(yùn)行狀況全域感知，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況動(dòng)態(tài)評(píng)估，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)預(yù)防。

“數(shù)據(jù)中臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)生態(tài)管理智能化。建立廣陽島“數(shù)據(jù)中臺(tái)”，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)整合EIM 生態(tài)信息模型中的各項(xiàng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)采集匯聚、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理、時(shí)空大數(shù)據(jù)分析、生態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)于一體的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為整個(gè)智慧生態(tài)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

量化指標(biāo)體系，牽引生態(tài)環(huán)境提質(zhì)增效

根據(jù)廣陽島區(qū)域生態(tài)本底特點(diǎn)，選擇具有代表性、可監(jiān)測的生態(tài)要素，構(gòu)建廣陽島生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括1 個(gè)綜合指數(shù)、6 種分類指數(shù)、18 項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，54 項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)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(jià)值指數(shù)、資源指數(shù)6 個(gè)維度評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康程度，實(shí)現(xiàn)廣陽島的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)綜合畫相評(píng)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(zhì)量。

著力應(yīng)用場景，構(gòu)建四大智慧管理系統(tǒng)

通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取水體、土壤、大氣、生物等生態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)，融和生態(tài)本底數(shù)據(jù)、生態(tài)指標(biāo)體系、專家診療算法、生態(tài)知識(shí)工廠，建設(shè)生態(tài)健康建檔、在線望聞、智能問切、精準(zhǔn)開方和智能養(yǎng)護(hù)等系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生態(tài)健康全面感知、生態(tài)問題專家診療、生態(tài)運(yùn)維高效智能、生態(tài)價(jià)值精準(zhǔn)計(jì)量的閉環(huán)管理。

圖3 廣陽島生態(tài)指標(biāo)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(jī)遙感影像、多光譜、激光雷達(dá)等天空地一體化的遙感技術(shù)，對(duì)廣陽島的生態(tài)要素進(jìn)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(gòu)建數(shù)字化載體。

生態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全域即時(shí)感知。全島建設(shè)涵蓋“水體、土壤、大氣、動(dòng)物、植物”等各類型的生態(tài)物聯(lián)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對(duì)全島的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、生物多樣性、生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。同時(shí)，引入生態(tài)識(shí)別算法，通過圖像、聲紋對(duì)鳥類進(jìn)行在線識(shí)別，識(shí)別率達(dá)到90%。

生態(tài)模擬分析系統(tǒng)支撐治理科學(xué)決策。結(jié)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(shí)現(xiàn)樹木生長模擬推演，生態(tài)趨勢科學(xué)預(yù)判；林木種植方案科學(xué)模擬分析，輔助最優(yōu)解決方案，支持生態(tài)修復(fù)工程。

生態(tài)運(yùn)維養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)推動(dòng)管護(hù)精準(zhǔn)高效。在智慧生態(tài)數(shù)字檔案庫的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，構(gòu)建智慧生態(tài)健康評(píng)估系統(tǒng)。通過智能化生態(tài)監(jiān)測設(shè)備，動(dòng)態(tài)計(jì)算全島生態(tài)健康指數(shù)，實(shí)時(shí)掌控生態(tài)運(yùn)行態(tài)勢，動(dòng)態(tài)提醒超標(biāo)指數(shù)，科學(xué)控制養(yǎng)護(hù)灌溉，支持廣陽島生態(tài)、高效、可持續(xù)運(yùn)營。

總結(jié)項(xiàng)目價(jià)值，促進(jìn)智慧生態(tài)復(fù)制推廣

目前，通過廣陽島的智慧生態(tài)建設(shè)，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(jià)值指數(shù)提升6%以上；部分水體水質(zhì)由Ⅳ類水提升到當(dāng)前Ⅱ類水水平?；谏锉O(jiān)測識(shí)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(shí)，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(shí)間成本，極大的提高管理效率，全面提升島內(nèi)安全水平，實(shí)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(jié)廣陽島項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，研制系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，逐步形成可示范、可推廣、可復(fù)制的智慧生態(tài)治理新模式。以廣陽島為起點(diǎn)，以小見大，推動(dòng)智創(chuàng)生態(tài)城全面智慧化建設(shè)，并逐步輻射長江流域和全國，推動(dòng)人與自然和諧發(fā)展。

圖4 智慧生態(tài)管理系統(tǒng)