三大技術(shù)盯守青海草地家底

江熹媛

青藏高原是全球高寒草地最大的集中分布區(qū)，也是全球生態(tài)環(huán)境最原始最脆弱的區(qū)域和我國(guó)生態(tài)安全戰(zhàn)略的制高點(diǎn)。然而，區(qū)域自然環(huán)境極端、管理模式滯后、決策服務(wù)智能化程度低等問題一直困擾著高寒草地監(jiān)管服務(wù)工作。由青海省自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)院、青海省中創(chuàng)自然資源科學(xué)技術(shù)研究院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位合作完成的“高寒草地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)及重大應(yīng)用”項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了高寒草地調(diào)查監(jiān)測(cè)一體化、數(shù)據(jù)管理集成化、評(píng)價(jià)預(yù)警智能化。近日，該項(xiàng)目被評(píng)為2020 年度地理信息科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

突破技術(shù)難題 建成高寒草地全覆蓋監(jiān)測(cè)體系

2005 年，青海三江源自然保護(hù)區(qū)生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工程草地生態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目啟動(dòng)。該項(xiàng)目成為我國(guó)高寒草地監(jiān)測(cè)的萌芽。隨著技術(shù)的發(fā)展成熟、草地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不斷積累，以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)胡月明教授、青海省自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)院王立亞研究員為核心的“高寒草地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)及重大應(yīng)用”項(xiàng)目組認(rèn)為，應(yīng)該將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉分享，為青海省草地監(jiān)測(cè)工作提供數(shù)據(jù)支持。

由此，12 家單位經(jīng)過十多年的相關(guān)研究，共完成各種研究課題27 項(xiàng)，圍繞高寒草地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)的技術(shù)需求，形成融合草地生物量、植被覆蓋度、地表溫度、土壤水分、土壤有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)的多源數(shù)據(jù)協(xié)同獲取機(jī)制和高寒草地綜合監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，研制了具備高寒草地協(xié)同監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)集成管理、草地退化智能評(píng)價(jià)與決策預(yù)警等功能的業(yè)務(wù)化運(yùn)行平臺(tái)，構(gòu)建了需求牽引、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、技術(shù)支撐的政企研互惠協(xié)同創(chuàng)新服務(wù)機(jī)制。

項(xiàng)目研究形成了三大突破性技術(shù)：一是定位觀測(cè)-移動(dòng)調(diào)查-遙感監(jiān)測(cè)協(xié)同的高寒草地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，二是高寒草地多源異構(gòu)數(shù)據(jù)高效融合與集成管理技術(shù)，三是高寒草地退化智能評(píng)價(jià)與預(yù)警決策技術(shù)。其中，高寒草地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)提出了基于地理規(guī)律和分融策略的采樣設(shè)計(jì)方法，建成了由4 個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)和489 個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的青海省高寒草地全覆蓋監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，監(jiān)測(cè)效率提高100%，連續(xù)觀測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)150%，監(jiān)測(cè)成本降低50%。

基于上述關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，項(xiàng)目建設(shè)了從終端感知與數(shù)據(jù)集成、知識(shí)發(fā)現(xiàn)與業(yè)務(wù)建模到管理決策與應(yīng)用服務(wù)全過程一體化的運(yùn)行平臺(tái)，切實(shí)解決了前沿對(duì)地觀測(cè)與信息技術(shù)在高寒草地監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作中的應(yīng)用難題。

最終，項(xiàng)目取得專利授權(quán)11件，登記計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)19 套，發(fā)布青海省地方標(biāo)準(zhǔn)7 部，出版著作6 部，發(fā)表論文89 篇。由中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)組織，中國(guó)工程院院士孫九林為主任的科技成果評(píng)價(jià)委員會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目成果創(chuàng)新顯著，促進(jìn)了高寒草地監(jiān)管領(lǐng)域的科技進(jìn)步，在該領(lǐng)域總體居于國(guó)際先進(jìn)水平，其中在廣域、高海拔高寒環(huán)境下草地固定、移動(dòng)與遙感集成監(jiān)測(cè)工作方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

● 樣線法監(jiān)測(cè)草原

● 草地類型分布圖現(xiàn)場(chǎng)講解

深入無人區(qū)只為獲得海量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)

項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新累累碩果，離不開團(tuán)隊(duì)人員辛勤耕耘和默默奉獻(xiàn)。

青海草地茂盛期十分有限，每年的7 月至9 月是草地監(jiān)測(cè)黃金時(shí)期。為獲得海量、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組曾多次深入可可西里無人區(qū)。2018 年7 月，在海拔4300 多米的可可西里草地調(diào)查工作中，項(xiàng)目組車輛陷入沼澤地，與外界失去聯(lián)系。正逢天氣驟變，大雨瓢潑，監(jiān)測(cè)組3 人與可可西里管理站向?qū)г诤L(fēng)刺骨的大雨中利用汽車絞盤經(jīng)過8 小時(shí)終于將汽車從泥潭中挪動(dòng)出來。第二天，隊(duì)員們顧不上疲憊，更換了車輛，又重新前往其他調(diào)查站點(diǎn)完成調(diào)查任務(wù)。

青海省自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院草地監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)人員平均年齡40 歲，半數(shù)是女同志。2005 年項(xiàng)目剛剛開始時(shí)，許多女同志都是“新晉媽媽”，如今已經(jīng)年近50 歲。十多年來，她們舍小家為大家，克服工作和生活的各種困難，堅(jiān)守崗位。每年7 至9 月，正值孩子放暑假，草地監(jiān)測(cè)隊(duì)員們卻因野外工作不能回家，有的孩子甚至半年多都見不到媽媽。長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬，讓女隊(duì)員們皮膚變得粗糙，但她們用自己的青春和奉獻(xiàn)詮釋了使命與擔(dān)當(dāng)。

保護(hù)生態(tài)、強(qiáng)牧惠牧項(xiàng)目成果廣泛應(yīng)用

2005 年以來，項(xiàng)目成果在青海省草地資源清查、退化評(píng)價(jià)與管理服務(wù)，草地資源監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)服務(wù)，重大生態(tài)工程本底調(diào)查等業(yè)務(wù)工作中廣泛應(yīng)用。

——服務(wù)青海省草地資源清查工作。項(xiàng)目建立了統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的青海省天然草地資源數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)全省19.69 萬個(gè)天然草地圖斑的邊界、類型及資源、生態(tài)、利用狀況等數(shù)字化管理，編制了青海省1 ∶25 萬、各縣市1 ∶5 萬系列草地類型分布圖、草地退化分布圖、草地等級(jí)劃分圖等專題圖。

——服務(wù)青海省草地資源監(jiān)測(cè)工作。項(xiàng)目建成的青海省全覆蓋監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，支撐了全省6 州45 縣(市、區(qū)、行委)連續(xù)15 年的草地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，每年為農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)環(huán)境、自然資源等部門共享超過2 萬條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

——服務(wù)三江源生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程。自2005 年三江源自然保護(hù)與建設(shè)工程啟動(dòng)以來，項(xiàng)目連續(xù)15 年監(jiān)測(cè)了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的群落結(jié)構(gòu)和草產(chǎn)量等數(shù)萬個(gè)數(shù)據(jù)。項(xiàng)目組運(yùn)用“領(lǐng)域知識(shí)驅(qū)動(dòng)的高寒草地退化智能評(píng)價(jià)與預(yù)警決策技術(shù)”，開展全方位生態(tài)工程成效分階段評(píng)估，為青海三江源自然保護(hù)區(qū)生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工程規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，項(xiàng)目組還運(yùn)用“高寒草地多源異構(gòu)數(shù)據(jù)高效融合與集成管理技術(shù)”，對(duì)青海三江源自然保護(hù)區(qū)生態(tài)保護(hù)和建設(shè)各階段工程實(shí)施后植物種群的產(chǎn)草量、植被高度、密度、蓋度、產(chǎn)量、群落結(jié)構(gòu)及功能等動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)三江源地區(qū)先后實(shí)施的退耕還林、退牧還草、生態(tài)公益林補(bǔ)償?shù)裙こ毯驼叩膶?shí)施成效進(jìn)行綜合評(píng)估，為國(guó)家和地方政府建立三江源地區(qū)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制提供了有力的數(shù)據(jù)、技術(shù)、決策支撐。

此外，項(xiàng)目組全面摸清了青海省草地資源類型、數(shù)量、質(zhì)量及其空間分布特征和變化情況，并開展了草原生態(tài)治理工程的信息采集與收集工作，構(gòu)建了草情數(shù)據(jù)庫與畜牧業(yè)綜合信息數(shù)據(jù)庫，建設(shè)了草情監(jiān)測(cè)與草畜平衡診斷系統(tǒng)、生態(tài)治理動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)、草畜情綜合信息政府服務(wù)系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目成果應(yīng)用產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1.37億元、間接經(jīng)濟(jì)效益306 億元。