清研智谈 | 智慧管理系统助力自然保护地监管
自然保护地是维护国家生态安全，提升生物多样性保护成效的重要载体，对保护地生态系统进行实时、高频、多尺度的监测是认知其动态变化的有效手段，也是实现自然保护地生态系统健康管理的基石。目前，中国保护地总面积占国土陆域面积的18%，管辖海域面积的4.1%，有效保护了我国90%的陆地生态系统类型、85%的野生动物种群、65%的高等植物群落和近30%的重要地质遗迹，涵盖了25%的原始天然林、50.3%的自然湿地和30%的典型荒漠地区，各类自然保护地在保护生物多样性、保护自然遗产、改善生态环境质量和维护国家生态安全方面发挥了重要作用。但仍然存在重叠设置、多头管理、边界不清、权责不明、保护与发展矛盾突出等问题。
“智慧管理系统”的建设可实现自然保护地信息资源共享、政务协同，进一步提升自然保护地科学管护水平。为促进自然保护地保护和管理的信息化与现代化，部分自然保护地开始建设智慧管理系统，其包括信息采集、记录巡护路线、实时分享位置等，最大限度地发挥系统特性。
我国自然保护地发展历程
自2015年12月中央深改组审议通过《中国三江源国家公园体制试点方案》，到目前中国已有10个国家公园体制试点方案陆续获批。
2018年3月，按照中共中央《深化党和国家机构改革方案》，国家公园管理局正式组建成立。目前，涉及中国12个省份的10个国家公园体制试点正按总体规划有序推进，并重点围绕“成立统—管理机构”、“建立自然资源产权体系”、“生态保护补偿制度”等方面开展管理体制的探索。
2019年6月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》，《指导意见》提出，建立国家公园等自然保护地生态环境监测制度，制定相关技术标准，建设各类各级自然保护地“天空地一体化”监测网络体系，充分发挥地面生态系统、环境、气象、水文水资源、水土保持、海洋等监测站点和卫星遥感的作用，开展生态环境监测。依托生态环境监管平台和大数据，运用云计算、物联网等信息化手段，加强自然保护地监测数据集成分析和综合应用，全面掌握自然保护地生态系统构成、分布与动态变化，及时评估和预警生态风险，并定期统一发布生态环境状况监测评估报告。对自然保护地内基础设施建设、矿产资源开发等人类活动实施全面监控。
2023年中国林科院、世界自然保护联盟（IUCN）中国代表处、华为技术有限公司联合编写并发布《智慧自然保护地白皮书》，对我国建设智慧自然保护地进行全面、系统分析，提出我国智慧自然保护地建设方案架构、建设路径、发展蓝图。
我国自然保护地智慧管理系统实践
云南会泽黑颈鹤自然保护区多维智能空间管理系统基于移动GIS和WebGIS技术构建，以高清遥感影像为数据支持，将ArcGIS Server地图缓存技术融入其中，通过移动GIS进行自然保护区巡护信息采集并上传到后台服务器，采用WebGIS技术在网络客户端实时对后台服务器数据进行下载更新，从而实现移动端和网络端的信息同步。系统分为三个子系统，分别是移动信息采集系统、实时监控系统、综合管理平台。
移动信息采集系统利用手机、平板等移动设备可简化巡护人员的信息采集工作。移动端的信息采集功能主要包括保护区动物的空间、属性、时间信息采集。其中属性信息采集主要实现对动物种类、照片信息、生境情况、坐标点位置、动物数量等信息的记录。
实时监控系统综合运用无人机、云台摄像机建立立体监控系统,编织严密监控网,保证在任何天气、任何地形情况下都能对保护区进行实时监控。无论是无人机还是云台摄像机，监控数据自动保存至系统,可随时调用查看，为保护工作和科研提供第一手影像资料。
综合管理平台统一管理监控系统和信息采集系统，轻松实现信息管理、查询统计、一键同步、数据下载、视频管理等功能。系统能将监测、摄像、护鹤员巡护等所有日常工作统一到三维系统中，使各级主管部门了解保护区内各类珍惜动植物的分布、生长情况，环境保护情况，为有效地保护黑颈鹤及其越冬地的生态环境提供决策支持。
会泽黑颈鹤国家级自然保护区多维智能空间管理系统界面
智慧管理系统存在的问题
在系统感知能力方面，本底数据难以满足实际应用，感知体系缺乏统一标准，连续的时空分布数据获取难度大，终端难以适应野外环境。目前的监测数据缺乏连续性，且在精度、范围和实效性上仍不能满足要求，缺乏包括地理空间、物种及其生境和气象监测等本底数据。
在网络连接能力方面，数据难以实时传输，尚需设定综合联接方案。通信网络受制于山区、森林等区域施工限制，难以实现全域覆盖，加上终端缺乏传输功能，数据难以实时、无障碍地传递到管理人员手中。
在数据分析能力方面，缺乏数据融合标准，尚需寻找有效数据存储方案，缺乏成熟算法支持数据应用。AI平台是自然保护地智慧化方案的核心引擎。其三大核心要素——算力、算法和数据，当前仍未能满足自然保护地在物种识别、森林防火指挥等智慧场景中的需求。
在运营管理能力方面，存在“重投入轻运营”现象。基层管护人员的运营及知识水平有待提升，系统尚未达到自主运营的水平。
智慧管理系统建设建议
打造自然资源“一张图”，强化生态感知能力
推进感知体系、数据标准、数据接口的统一，打造自然资源“一张图。建立多维度生态感知，利用影像设备、无人机、传感器及物联网技术形成“天空地一体化”的感知系统，将自然保护地的物理信息数字化，并主动监测及感知数据变化。
选择适用性高的传输方案，充分平衡传输需求及成本
对自然保护地内生物多样性进行智能化监测，搭建多网络融合通信，因地制宜，将不同通讯手段灵活组合，优势互补，克服野外遮挡物和崎岖地势的限制，在兼顾经济成本的同时实现从终端到智慧平台的高效互联。
挖掘数据价值，提升智慧管理能力
以高性能计算和云计算为基础，依托大数据和AI技术，精准识别和有效利用海量数据，对自然保护地进行全场景实时分析。利用人工智能为生态系统的原真性、完整性保护提供考量依据和智能管理。
多场景辅助运营，完善全民共享机制
在管理运营层面，智慧化管理引入科研人员、保育人员、游客等利益相关方参与生态保护的生态保护与修复、资源管理、科研监测、科普教育、游憩体验、社区发展、管理与运行等七个关键应用场景。
清研集团多年来深耕信息技术研发，承担国家重点研发计划项目，完成近百项系统定制开发，自主研发十二款产品系统，如智慧园林养护管理系统、河湖精细化管理巡检测评系统等等，发挥了较为积极的社会效益，获得了广泛应用和合作伙伴的高度评价。
撰稿 | 何海霞 清研集团自然资源园林部研究员
编辑 | 陈泽玺
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