文|魏茂盛 姜麗麗 高磊 潘拓 王眾嬌

1.哈爾濱航天恒星數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司 2.哈爾濱宇馳環(huán)境檢測有限公司

大成效，探索高效便捷的新興科技逐漸取代傳統(tǒng)的人工監(jiān)測技術(shù)成為自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法工作發(fā)展的必然趨勢。

二、自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法的現(xiàn)狀與特點

1.數(shù)據(jù)獲取手段單一，融合應(yīng)用程度較差

自然保護區(qū)具有區(qū)域遼闊、地廣人稀等特點，數(shù)據(jù)獲取手段相對單一，大多以傳統(tǒng)地面監(jiān)測為主，站點相對數(shù)量、典型性不足、分布不均，且缺乏大范圍連續(xù)監(jiān)測的能力。同時，對獲取各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)、融合和共享深度不夠，難以實現(xiàn)更好的協(xié)同聯(lián)動，不能更好地為自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管、生態(tài)狀況評估提供有效的業(yè)務(wù)支撐。

2.信息類型多樣分散，數(shù)據(jù)可追溯性不足

自然保護區(qū)管理部門目前掌握的信息從形式上以文本、紙質(zhì)報告、數(shù)據(jù)文件等多元異構(gòu)的形式存在，并分散存儲于各相關(guān)業(yè)務(wù)單位，沒有在時間和空間上的統(tǒng)一融合、分析。同時，所獲取的數(shù)據(jù)可追溯性不足，導(dǎo)致在可用性分析、數(shù)據(jù)間輔助驗證分析等方面還存在諸多問題，不能有效地為自然保護區(qū)監(jiān)管監(jiān)測、巡護執(zhí)法等工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.巡護監(jiān)管手段傳統(tǒng)，監(jiān)測管理效率偏低

傳統(tǒng)的自然保護區(qū)生態(tài)監(jiān)測巡護監(jiān)管手段缺乏對園區(qū)內(nèi)人類活動的影響范圍分析、建設(shè)規(guī)模評估、違建發(fā)現(xiàn)以及野生動物活動半徑、出現(xiàn)頻率、遷移軌跡等識別。管理人員大多按照既定線路巡護，同時受視線通暢性、道路通過條件等客觀因素的影響，不能準確、全面地對保護區(qū)內(nèi)違法事件進行現(xiàn)場查證整改，嚴重制約園區(qū)監(jiān)測管理效率。

三、基于“北斗+高分”的生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法體系

結(jié)合自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法的現(xiàn)狀與特點，搭建基于“北斗+高分”的生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法體系（圖1—2），充分發(fā)揮高分遙感廣域、大尺度、準實時等技術(shù)特點，為生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法提供宏觀大面積監(jiān)測手段，依托生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)平臺，整合業(yè)務(wù)系統(tǒng)及外部關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，強化不同信息的共享和業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)，開展面向自然保護區(qū)人類活動監(jiān)管、生態(tài)環(huán)境綜合評估和生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法的數(shù)據(jù)挖掘處理。

圖2 基于“北斗+高分”的生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)組成

其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源管理為自然保護區(qū)巡護執(zhí)法系統(tǒng)提供空間地理信息數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用配置管理；人類活動斑塊監(jiān)測主要利用遙感時序?qū)Ρ确治黾夹g(shù)，通過固定周期的監(jiān)測提早發(fā)現(xiàn)違法現(xiàn)象，同時為生態(tài)系統(tǒng)保護與治理提供數(shù)據(jù)和決策支撐；土地利用/土地覆被變化監(jiān)測、生態(tài)紅線保護監(jiān)管以自然保護區(qū)本底數(shù)據(jù)和生態(tài)紅線為基礎(chǔ)，對自然保護區(qū)范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀及未來變化趨勢提供輔助決策，更好地指導(dǎo)自然保護區(qū)整體生態(tài)環(huán)境的保護和治理；巡護人員/車輛管理主要對巡護人員信息、巡護車輛信息、車輛所屬單位信息、車輛管理權(quán)限信息等內(nèi)容進行綜合管理及配置；巡護指揮調(diào)度管理通過人員手持RDSS 和巡護車輛安裝北斗導(dǎo)航車載終端，對巡護車輛的狀態(tài)、巡護軌跡、巡護區(qū)域、巡護完成情況等信息進行綜合管理及展示，為巡護指揮調(diào)度提供可靠且準確的依據(jù)；巡護執(zhí)法績效評價可以對巡護執(zhí)法員、有關(guān)部門、有關(guān)區(qū)域的立案數(shù)量、辦理時限、未辦結(jié)案件等情況進行綜合評價；移動APP 即為巡護人員手持終端，提供巡護事件上報、巡護路徑分析和生態(tài)信息采集回傳功能。

生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)在對高分遙感影像和北斗定位信息進行融合的基礎(chǔ)上，對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整合，形成自然保護區(qū)環(huán)境資源的統(tǒng)一管理和服務(wù)。采用人工智能深度學習算法，對農(nóng)業(yè)用地、居民點、公礦用地、能源設(shè)施、旅游設(shè)施、交通設(shè)施等人類活動監(jiān)測要素及生態(tài)環(huán)境監(jiān)測要素（如草地、林地、水體等）進行智能提取與分析。同時，利用先進的大數(shù)據(jù)智能挖掘和分析技術(shù)，將存儲的各種異構(gòu)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合、分析和預(yù)測，為違法事件追溯提供客觀的歷史時序數(shù)據(jù)支撐，提高監(jiān)測與管理效率的同時，也為園區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理和智能決策提供重要的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。

四、基于“北斗+高分”的生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)典型應(yīng)用

1.生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法

使用生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)的人類活動斑塊監(jiān)測、土地利用/土地覆被變化監(jiān)測和生態(tài)紅線保護監(jiān)管功能，開展自然保護區(qū)的宏觀大面積監(jiān)測，識別有影響的自然資源開發(fā)利用活動、環(huán)境污染事故和生態(tài)破壞事件等違法行為案件圖斑。通過巡護調(diào)度指揮的路線分析功能，結(jié)合北斗導(dǎo)航終端位置信息、GIS 空間數(shù)據(jù)、地圖服務(wù)數(shù)據(jù)、違法行為案件圖斑，根據(jù)巡護人員、巡護區(qū)域給出最佳巡護路徑。巡護執(zhí)法人員到達現(xiàn)場后，通過手持APP 終端回傳違法行為位置信息、現(xiàn)場照片或視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)，對執(zhí)法案件進行遙感歷史時序數(shù)據(jù)追溯（圖3）。

圖3 生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法系統(tǒng)

2.人類活動監(jiān)管

人類活動監(jiān)管主要通過北斗導(dǎo)航信息和高分遙感數(shù)據(jù)，對自然保護區(qū)內(nèi)的工程建設(shè)、資源開發(fā)、生態(tài)破壞、環(huán)境污染等人類活動進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)和定位存在生態(tài)環(huán)境破壞的人類活動，并根據(jù)所屬區(qū)域下發(fā)到各巡護執(zhí)法人員進行核查、處置和反饋，最后對保護區(qū)內(nèi)整體人類活動進行分析和評估（圖4）。

圖4 人類活動變化前后圖斑識別

3.生態(tài)環(huán)境綜合評估

生態(tài)環(huán)境綜合評估利用多年高分遙感數(shù)據(jù)，對生態(tài)環(huán)境過去、現(xiàn)在、未來進行客觀演繹，通過計算生物豐富度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，將指數(shù)賦予不同權(quán)重，進行生態(tài)環(huán)境綜合評價，指導(dǎo)科學保護（圖5）。

圖5 土地覆被遙感監(jiān)測成果

五、總結(jié)

“北斗+高分”生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法體系的建立，推動了生態(tài)環(huán)境監(jiān)管、執(zhí)法與環(huán)境應(yīng)急等數(shù)據(jù)共享應(yīng)用，有效支撐自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況評價和變化趨勢分析及綜合監(jiān)督。通過監(jiān)測信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，提升自然保護區(qū)重大生態(tài)保護建設(shè)工程成效評估和政府協(xié)同治理和公共服務(wù)能力的同時，也實現(xiàn)了自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境巡護執(zhí)法工作“帶圖作戰(zhàn)”，實現(xiàn)點對點精準到達，使巡護執(zhí)法工作目標更有針對性，同時高分遙感時序歷史追溯數(shù)據(jù)為巡護執(zhí)法工作提供了客觀依據(jù)。