自然保護(hù)地是維護(hù)國家生態(tài)安全，提升生物多樣性保護(hù)成效的重要載體，對(duì)保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高頻、多尺度的監(jiān)測(cè)是認(rèn)知其動(dòng)態(tài)變化的有效手段，也是實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)健康管理的基石。目前，中國保護(hù)地總面積占國土陸域面積的18%，管轄海域面積的4.1%，有效保護(hù)了我國90%的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型、85%的野生動(dòng)物種群、65%的高等植物群落和近30%的重要地質(zhì)遺跡，涵蓋了25%的原始天然林、50.3%的自然濕地和30%的典型荒漠地區(qū)，各類自然保護(hù)地在保護(hù)生物多樣性、保護(hù)自然遺產(chǎn)、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和維護(hù)國家生態(tài)安全方面發(fā)揮了重要作用。但仍然存在重疊設(shè)置、多頭管理、邊界不清、權(quán)責(zé)不明、保護(hù)與發(fā)展矛盾突出等問題。

“智慧管理系統(tǒng)”的建設(shè)可實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)地信息資源共享、政務(wù)協(xié)同，進(jìn)一步提升自然保護(hù)地科學(xué)管護(hù)水平。為促進(jìn)自然保護(hù)地保護(hù)和管理的信息化與現(xiàn)代化，部分自然保護(hù)地開始建設(shè)智慧管理系統(tǒng)，其包括信息采集、記錄巡護(hù)路線、實(shí)時(shí)分享位置等，最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)特性。

我國自然保護(hù)地發(fā)展歷程

自2015年12月中央深改組審議通過《中國三江源國家公園體制試點(diǎn)方案》，到目前中國已有10個(gè)國家公園體制試點(diǎn)方案陸續(xù)獲批。

2018年3月，按照中共中央《深化黨和國家機(jī)構(gòu)改革方案》，國家公園管理局正式組建成立。目前，涉及中國12個(gè)省份的10個(gè)國家公園體制試點(diǎn)正按總體規(guī)劃有序推進(jìn)，并重點(diǎn)圍繞“成立統(tǒng)—管理機(jī)構(gòu)”、“建立自然資源產(chǎn)權(quán)體系”、“生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償制度”等方面開展管理體制的探索。

2019年6月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》，《指導(dǎo)意見》提出，建立國家公園等自然保護(hù)地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)制度，制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)各類各級(jí)自然保護(hù)地“天空地一體化”監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，充分發(fā)揮地面生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境、氣象、水文水資源、水土保持、海洋等監(jiān)測(cè)站點(diǎn)和衛(wèi)星遙感的作用，開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。依托生態(tài)環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)和大數(shù)據(jù)，運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，加強(qiáng)自然保護(hù)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成分析和綜合應(yīng)用，全面掌握自然保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成、分布與動(dòng)態(tài)變化，及時(shí)評(píng)估和預(yù)警生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并定期統(tǒng)一發(fā)布生態(tài)環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)評(píng)估報(bào)告。對(duì)自然保護(hù)地內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等人類活動(dòng)實(shí)施全面監(jiān)控。

2023年中國林科院、世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）中國代表處、華為技術(shù)有限公司聯(lián)合編寫并發(fā)布《智慧自然保護(hù)地白皮書》，對(duì)我國建設(shè)智慧自然保護(hù)地進(jìn)行全面、系統(tǒng)分析，提出我國智慧自然保護(hù)地建設(shè)方案架構(gòu)、建設(shè)路徑、發(fā)展藍(lán)圖。

我國自然保護(hù)地智慧管理系統(tǒng)實(shí)踐

云南會(huì)澤黑頸鶴自然保護(hù)區(qū)多維智能空間管理系統(tǒng)基于移動(dòng)GIS和WebGIS技術(shù)構(gòu)建，以高清遙感影像為數(shù)據(jù)支持，將ArcGIS Server地圖緩存技術(shù)融入其中，通過移動(dòng)GIS進(jìn)行自然保護(hù)區(qū)巡護(hù)信息采集并上傳到后臺(tái)服務(wù)器，采用WebGIS技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)客戶端實(shí)時(shí)對(duì)后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行下載更新，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端和網(wǎng)絡(luò)端的信息同步。系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別是移動(dòng)信息采集系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、綜合管理平臺(tái)。

移動(dòng)信息采集系統(tǒng)利用手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備可簡(jiǎn)化巡護(hù)人員的信息采集工作。移動(dòng)端的信息采集功能主要包括保護(hù)區(qū)動(dòng)物的空間、屬性、時(shí)間信息采集。其中屬性信息采集主要實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物種類、照片信息、生境情況、坐標(biāo)點(diǎn)位置、動(dòng)物數(shù)量等信息的記錄。

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)綜合運(yùn)用無人機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)建立立體監(jiān)控系統(tǒng),編織嚴(yán)密監(jiān)控網(wǎng),保證在任何天氣、任何地形情況下都能對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。無論是無人機(jī)還是云臺(tái)攝像機(jī)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)保存至系統(tǒng),可隨時(shí)調(diào)用查看，為保護(hù)工作和科研提供第一手影像資料。

綜合管理平臺(tái)統(tǒng)一管理監(jiān)控系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)，輕松實(shí)現(xiàn)信息管理、查詢統(tǒng)計(jì)、一鍵同步、數(shù)據(jù)下載、視頻管理等功能。系統(tǒng)能將監(jiān)測(cè)、攝像、護(hù)鶴員巡護(hù)等所有日常工作統(tǒng)一到三維系統(tǒng)中，使各級(jí)主管部門了解保護(hù)區(qū)內(nèi)各類珍惜動(dòng)植物的分布、生長情況，環(huán)境保護(hù)情況，為有效地保護(hù)黑頸鶴及其越冬地的生態(tài)環(huán)境提供決策支持。

會(huì)澤黑頸鶴國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多維智能空間管理系統(tǒng)界面

智慧管理系統(tǒng)存在的問題

在系統(tǒng)感知能力方面，本底數(shù)據(jù)難以滿足實(shí)際應(yīng)用，感知體系缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)的時(shí)空分布數(shù)據(jù)獲取難度大，終端難以適應(yīng)野外環(huán)境。目前的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏連續(xù)性，且在精度、范圍和實(shí)效性上仍不能滿足要求，缺乏包括地理空間、物種及其生境和氣象監(jiān)測(cè)等本底數(shù)據(jù)。

在網(wǎng)絡(luò)連接能力方面，數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)傳輸，尚需設(shè)定綜合聯(lián)接方案。通信網(wǎng)絡(luò)受制于山區(qū)、森林等區(qū)域施工限制，難以實(shí)現(xiàn)全域覆蓋，加上終端缺乏傳輸功能，數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)、無障礙地傳遞到管理人員手中。

在數(shù)據(jù)分析能力方面，缺乏數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)，尚需尋找有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，缺乏成熟算法支持?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用。AI平臺(tái)是自然保護(hù)地智慧化方案的核心引擎。其三大核心要素——算力、算法和數(shù)據(jù)，當(dāng)前仍未能滿足自然保護(hù)地在物種識(shí)別、森林防火指揮等智慧場(chǎng)景中的需求。

在運(yùn)營管理能力方面，存在“重投入輕運(yùn)營”現(xiàn)象。基層管護(hù)人員的運(yùn)營及知識(shí)水平有待提升，系統(tǒng)尚未達(dá)到自主運(yùn)營的水平。

智慧管理系統(tǒng)建設(shè)建議

打造自然資源“一張圖”，強(qiáng)化生態(tài)感知能力

推進(jìn)感知體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一，打造自然資源“一張圖。建立多維度生態(tài)感知，利用影像設(shè)備、無人機(jī)、傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成“天空地一體化”的感知系統(tǒng)，將自然保護(hù)地的物理信息數(shù)字化，并主動(dòng)監(jiān)測(cè)及感知數(shù)據(jù)變化。

選擇適用性高的傳輸方案，充分平衡傳輸需求及成本

對(duì)自然保護(hù)地內(nèi)生物多樣性進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)，搭建多網(wǎng)絡(luò)融合通信，因地制宜，將不同通訊手段靈活組合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，克服野外遮擋物和崎嶇地勢(shì)的限制，在兼顧經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)從終端到智慧平臺(tái)的高效互聯(lián)。

挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提升智慧管理能力

以高性能計(jì)算和云計(jì)算為基礎(chǔ)，依托大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)，精準(zhǔn)識(shí)別和有效利用海量數(shù)據(jù)，對(duì)自然保護(hù)地進(jìn)行全場(chǎng)景實(shí)時(shí)分析。利用人工智能為生態(tài)系統(tǒng)的原真性、完整性保護(hù)提供考量依據(jù)和智能管理。

多場(chǎng)景輔助運(yùn)營，完善全民共享機(jī)制

在管理運(yùn)營層面，智慧化管理引入科研人員、保育人員、游客等利益相關(guān)方參與生態(tài)保護(hù)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、資源管理、科研監(jiān)測(cè)、科普教育、游憩體驗(yàn)、社區(qū)發(fā)展、管理與運(yùn)行等七個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景。

清研集團(tuán)多年來深耕信息技術(shù)研發(fā)，承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，完成近百項(xiàng)系統(tǒng)定制開發(fā)，自主研發(fā)十二款產(chǎn)品系統(tǒng)，如智慧園林養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)、河湖精細(xì)化管理巡檢測(cè)評(píng)系統(tǒng)等等，發(fā)揮了較為積極的社會(huì)效益，獲得了廣泛應(yīng)用和合作伙伴的高度評(píng)價(jià)。

撰稿 | 何海霞 清研集團(tuán)自然資源園林部研究員

編輯 | 陳澤璽

圖片 | 網(wǎng)絡(luò)