摘要：面對(duì)生態(tài)退化風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)草地資源迫切需要現(xiàn)代遙感技術(shù)建立規(guī)范化遙感解譯框架來(lái)支撐草地新時(shí)期的調(diào)查與管理。本研究通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)分析和歷史資料的整理，梳理我國(guó)草地資源調(diào)查工作歷程，分析草地資源調(diào)查技術(shù)的進(jìn)展與不足。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合遙感標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間的優(yōu)勢(shì)，勾畫(huà)草地資源類型學(xué)-草地資源調(diào)查-管理之間的關(guān)聯(lián)與尺度效應(yīng)，提出多尺度融合嵌套的草地資源遙感解譯框架，并建議推動(dòng)草地系統(tǒng)知識(shí)共享平臺(tái)的搭建，為草地資源適應(yīng)性管理研究與實(shí)踐提供重要支撐。

關(guān)鍵詞：草地資源；調(diào)查歷程；光譜端元空間；解譯框架；共享平臺(tái)

中圖分類號(hào)：S29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0435（2023）03-0623-09

Investigation History of Grassland Resources in China and Standardized

Framework for Remote-Sensing Image Interpretation

SUN Min-xuan， JI Zheng-xin， MA Wei-zhe， YANG Yun-feng， JIAO Xin， SUN Dan-feng*

（College of Land Science and Technology， China Agricultural University， Beijing 100193， China）

Abstract：Facing the increasing risk of ecological degradation，it is urgent to establish a standardized framework of remote-sensing image interpretation to conduct grassland investigation and management. This study summarized the history of grassland resource investigation and analyzed the development of investigation technology in China through literature collection and historical data collation. Taking advantage of spectral endmember space，the correlation and scale effect among grassland resource typology，investigation，and management were established. We also proposed an interpretation framework of spectral endmember space based on a multiscale fusion strategy for grassland and made a suggestion of a sharing platform of grassland systematic knowledge，which would provide a support for the researches of management and other practices of grassland resources.

Key words：Grassland resources;Investigation history;Spectral endmember space;Interpretation framework;Sharing platform

草地覆蓋廣泛，約占地球陸地總面積的24%［1］。在當(dāng)前“碳中和”“碳達(dá)峰”時(shí)代背景下，草地是重要的土壤碳匯，全球陸地碳儲(chǔ)量的三分之一來(lái)自于草地［2］。除此以外，草地還可以提供許多生活服務(wù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如生物多樣性、碳固存和文化價(jià)值等［3］。但全球49%的草地正在遭受不同程度的退化［4］，主要源于社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，包括過(guò)度放牧、土地利用類型變更、飲食消費(fèi)偏好變更以及不合理的土地管理政策等［5］。因此，有效開(kāi)展草地資源全面調(diào)查，動(dòng)態(tài)掌握草地資源現(xiàn)狀，從而針對(duì)性開(kāi)展草地資源保護(hù)是當(dāng)前草地適應(yīng)性管理面臨的重要挑戰(zhàn)。

中國(guó)草地科學(xué)理論從上個(gè)世紀(jì)初期開(kāi)始萌芽，到新中國(guó)成立初顯雛形。隨后，一大批科研工作者投身其中并在上個(gè)世紀(jì)90年代形成了大量理論和數(shù)據(jù)資料?，F(xiàn)存的草地科學(xué)理論、經(jīng)驗(yàn)資料為后續(xù)草地學(xué)科的發(fā)展和草地資源調(diào)查技術(shù)革新奠定了重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)發(fā)展思路。然而，草地系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的、多態(tài)的、自組織的、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)［6］。當(dāng)前全球氣候變化劇烈和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，草地類型、狀態(tài)、生產(chǎn)力等均面臨難以預(yù)測(cè)的變化態(tài)勢(shì)［7］，傳統(tǒng)的調(diào)查方案和理論框架已經(jīng)很難應(yīng)對(duì)目前的管理需要［8-11］。當(dāng)前，遙感技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)形成很多可應(yīng)用于草地系統(tǒng)的遙感解譯方法和分類模型，但仍以聚焦區(qū)域或小尺度、采用單一數(shù)據(jù)源、針對(duì)單一草地分類單元為主，很難形成多尺度、可傳遞的草地系統(tǒng)信息知識(shí)庫(kù)，無(wú)法應(yīng)對(duì)多部門、多層級(jí)的決策需求。因此，迫切需要建立一套能夠承載不同數(shù)據(jù)源，充分借鑒歷史理論積淀，針對(duì)草地生長(zhǎng)的氣候狀態(tài)、地境狀態(tài)和植物本身等多個(gè)生態(tài)尺度，可以支撐當(dāng)前管理需求，規(guī)范化、可移植的草地資源遙感解譯框架，以期為新一代草地資源調(diào)查工作提供一些技術(shù)和方向性指導(dǎo)。

本文通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)分析和歷史素材的整理，梳理中國(guó)草地資源調(diào)查和草地類型理論發(fā)展的歷史脈絡(luò)，并針對(duì)當(dāng)前遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提出基于地表標(biāo)準(zhǔn)光譜端元的草地資源規(guī)范化遙感解譯框架，并分析草地資源類型-草地調(diào)查與管理之間的尺度效應(yīng)，在草地資源調(diào)查和適應(yīng)性管理模式等方面提出新思路。

1草地資源調(diào)查工作歷程

任繼周先生提出的草業(yè)科學(xué)界面理論認(rèn)為草業(yè)系統(tǒng)由3個(gè)界面聯(lián)結(jié)而成，包括草叢-地境界面、草地-家畜界面和草畜-社會(huì)界面［12-13］。借鑒界面理論可以很好的厘清中國(guó)草地資源調(diào)查工作的脈絡(luò)，并將中國(guó)草地資源調(diào)查工作大致分為3個(gè)階段。其中，建國(guó)前以草叢-地境界面為主，草地-家畜界面和草畜-社會(huì)界面為主的調(diào)查主要在建國(guó)后開(kāi)展，以國(guó)家重要項(xiàng)目及專業(yè)需求作為篩選草地調(diào)查工作的主要標(biāo)準(zhǔn)，具體如下。

1.1以草叢-地境界面為主的調(diào)查

草叢-地境界面為主的調(diào)查源于20世紀(jì)初，持續(xù)到新中國(guó)成立。早期由外國(guó)學(xué)者主導(dǎo)，以調(diào)查區(qū)域草地植物資源及其地理分布為主，日、英、美、德、法等國(guó)在我國(guó)進(jìn)行了系統(tǒng)的區(qū)域性草地資源調(diào)查［14-17］，其中對(duì)于各類型草原地理分布結(jié)果，以?shī)W地利人Handel-Mazzetti于1930發(fā)表《中國(guó)植物地理的結(jié)構(gòu)和親緣》最具代表性［18］。與此同時(shí)，我國(guó)很多老一輩的植物學(xué)家如黃以仁、李繼侗、劉慎諤、秦仁昌、吳征鎰等曾與外國(guó)調(diào)查團(tuán)一起或單獨(dú)對(duì)我國(guó)草原植物進(jìn)行過(guò)調(diào)查研究［19］，劉慎諤在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆和西藏西部進(jìn)行長(zhǎng)期考察，并發(fā)表《中國(guó)北部和西部之植物地理》一書(shū)［20］。黃秉維和鐘補(bǔ)求在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)并發(fā)表了《中國(guó)植物地理》和《秦嶺之植物地理觀》，著重闡述草地植被類型的地理分布［21-22］。該階段的調(diào)查由外國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)，主觀上以掠奪資源為目的，但客觀上有助于了解我國(guó)草原資源的分布與歷史狀態(tài)［16］，尤其眾多老一輩的植物學(xué)家從國(guó)外引進(jìn)植物分類學(xué)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)開(kāi)展調(diào)研應(yīng)用，留下了大量的植物區(qū)系和植被演替的珍貴資料，孵化出中國(guó)草地類型學(xué)的雛形。

1.2以草地-家畜界面為主的調(diào)查

新中國(guó)成立初期，草地開(kāi)發(fā)規(guī)劃和草地畜牧業(yè)生產(chǎn)受到政府重視。該階段在植物-地境的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)了對(duì)草地利用方式、載畜狀況和牧草適口性等方面的調(diào)查，草地資源調(diào)查工作開(kāi)始觸及草地-家畜界面。1952年農(nóng)業(yè)部聯(lián)合有關(guān)部門由王棟率領(lǐng)，在錫林郭勒盟開(kāi)展調(diào)查牧草適口性、生長(zhǎng)季節(jié)及分布范圍，并編制了《內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧場(chǎng)飼料植物及其適口性調(diào)查表》。1956年中國(guó)科學(xué)院成立專門探查自然資源及其開(kāi)發(fā)問(wèn)題的自然資源綜合考察委員會(huì)［23］。綜考會(huì)聯(lián)合專業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門在1956—1989間先后對(duì)全國(guó)各個(gè)省區(qū)開(kāi)展了十余次涉及草原資源的調(diào)查，取得了大量的基礎(chǔ)資料和科研成果。系統(tǒng)性、大范圍和高標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查工作是對(duì)當(dāng)時(shí)主流草地類型學(xué)理論的一次集中實(shí)踐檢驗(yàn)，在此過(guò)程中發(fā)展出多個(gè)草地類型理論，其中就包括植被-生境學(xué)分類理論，該理論后發(fā)展為“中國(guó)草地類型分類系統(tǒng)”并應(yīng)用于全國(guó)第一次草地資源統(tǒng)一調(diào)查。1979年，國(guó)家科委、農(nóng)委下達(dá)全國(guó)草地資源統(tǒng)一調(diào)查任務(wù)。該調(diào)查以草場(chǎng)開(kāi)發(fā)利用為主要目的，同時(shí)探究草場(chǎng)發(fā)生與其生態(tài)地境之間的關(guān)系，調(diào)查全國(guó)2 000余縣，95%以上的國(guó)土［10］，并于1994年完成了《1∶1 000 000中國(guó)草地資源地圖集》《中國(guó)草地資源》《中國(guó)草地資源數(shù)據(jù)》《1∶400萬(wàn)中國(guó)草地資源圖》等草地資源調(diào)查成果［8，24-25］。該階段的系列調(diào)查活動(dòng)第一次描述我國(guó)草地資源的本底狀態(tài)，為中國(guó)畜牧業(yè)闊步發(fā)展提供了重要的幫助，推進(jìn)了草地生態(tài)系統(tǒng)、草地分類、草地資源分區(qū)等基礎(chǔ)理論以及草地調(diào)查和制圖技術(shù)的發(fā)展。

1.3以草畜-社會(huì)界面為主的調(diào)查

到了21世紀(jì)，對(duì)草地資源利用出現(xiàn)重利用輕養(yǎng)護(hù)等掠奪性經(jīng)營(yíng)現(xiàn)象，使得草地退化趨勢(shì)加劇，并進(jìn)一步加劇了災(zāi)害氣候的發(fā)生［26-27］。2002年新修訂了《中華人民共和國(guó)草原法》，強(qiáng)調(diào)權(quán)責(zé)關(guān)系和獎(jiǎng)懲制度，并要求定期發(fā)布草原調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料。草原法雖提出定期調(diào)查制度，但未形成規(guī)范的調(diào)查體系，直到2008年國(guó)務(wù)院518號(hào)令發(fā)布《土地調(diào)查條例》，確立了規(guī)范的土地調(diào)查方案和秩序。兩部法例基本確立了我國(guó)草地調(diào)查和統(tǒng)計(jì)體系與標(biāo)準(zhǔn)。2012年十八大做出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”戰(zhàn)略決策，堅(jiān)定了扭轉(zhuǎn)生態(tài)惡化的意志，2017年中央全面深化改革領(lǐng)導(dǎo)小組第37次會(huì)議將“草”納入“山水林田湖生命共同體”，極大推進(jìn)草原生態(tài)文明建設(shè)。為了貫徹生態(tài)文明體制改革，國(guó)家又進(jìn)行了兩次草原資源專項(xiàng)清查活動(dòng)。2017年農(nóng)業(yè)部印發(fā)《全國(guó)草地資源清查總體工作方案》，并組織全國(guó)第二次草地資源清查工作，還提出了《草地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，因部門調(diào)整，全國(guó)調(diào)查數(shù)據(jù)未能完成匯總。自然資源部組織于2019年開(kāi)始實(shí)施全國(guó)第三次草地資源調(diào)查工作，本次調(diào)查主要針對(duì)草原綜合植被蓋度指標(biāo)（《全國(guó)草原保護(hù)建設(shè)利用“十三五”規(guī)劃》將草原綜合植被蓋度納入生態(tài)文明建設(shè)考核核心指標(biāo)體系），完善了全國(guó)草原資源綜合植被蓋度調(diào)查的技術(shù)方案和工作方案。該階段雖然組織了兩次大范圍的草原資源專項(xiàng)調(diào)查活動(dòng)，但采取的技術(shù)規(guī)程和理論體系與第一次草原調(diào)查方案基本一致。2020年自然資源部發(fā)布《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案》，明確了對(duì)自然資源共性特征調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)草原、森林、濕地等自然資源的特性和宏觀決策需求，開(kāi)展相應(yīng)的專業(yè)性調(diào)查，查清其數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)功能以及相關(guān)人文地理等多維度信息，表明草地資源調(diào)查融入到生命共同體系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)和功能效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)。

2草地資源調(diào)查技術(shù)

2.1傳統(tǒng)草地資源調(diào)查技術(shù)與流程

早期中國(guó)的草地資源調(diào)查工作都以野外實(shí)地勘探調(diào)繪再經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)整理、核查補(bǔ)繪為主，需要大量的野外工作支撐，且多以手繪為主，耗時(shí)耗力，調(diào)查周期動(dòng)則數(shù)年，甚至數(shù)十年［28-29］。這其中最具代表性的是上世紀(jì)80年代全國(guó)第一次草原資源調(diào)查［19］。該調(diào)查以縣級(jí)行政區(qū)為基本執(zhí)行單位，包括準(zhǔn)備階段、預(yù)查階段、外業(yè)調(diào)查階段以及內(nèi)業(yè)資料匯整階段、內(nèi)業(yè)工作階段以及成果印刷和歸檔階段等6個(gè)階段。這次草地資源調(diào)查雖然取得了開(kāi)創(chuàng)性的成果，卻存在諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在調(diào)查范圍、區(qū)域差異以及技術(shù)水平三個(gè)方面。在調(diào)查范圍上，覆蓋約全國(guó)95%的地區(qū)，河北、江蘇等地部分農(nóng)區(qū)沒(méi)有涉及。同時(shí)，由于省級(jí)行政界限的爭(zhēng)議，也導(dǎo)致省級(jí)草地調(diào)查范圍重合、擴(kuò)大等現(xiàn)象的發(fā)生。在區(qū)域上，省際間零星草地調(diào)查的不平衡，草地劃分標(biāo)準(zhǔn)的不一致，調(diào)查精度的差異也增大了調(diào)查結(jié)果的誤差。如黃土高原溝壑縱橫，地形破碎導(dǎo)致諸多草地因地形分割破碎而未能上圖［19］。在技術(shù)上，以遙感衛(wèi)片輔助識(shí)別、人工勾繪為主，存在成本大、周期長(zhǎng)、效率低的問(wèn)題。

2.2早期遙感技術(shù)在草地調(diào)查的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)調(diào)查方案的高成本、低效率特征，遙感成為公認(rèn)的調(diào)查技術(shù)革新方向［30-31］。上世紀(jì)80年代，賈慎修、牟新待、蘇大學(xué)等開(kāi)始嘗試將遙感技術(shù)應(yīng)用于草地資源調(diào)查工作，并發(fā)現(xiàn)遙感技術(shù)能夠大大提高草地資源調(diào)查精度和效率［32-34］。因此，全國(guó)第二次草原資源快查（1999—2000年）主要基于專題繪圖儀（Thematic mapper，TM）和中國(guó)陸地衛(wèi)星影像等遙感數(shù)據(jù)源，配合人機(jī)交互完成草原資源信息提取制圖工作。但草地系統(tǒng)的生境和地理異構(gòu)特征使得草地系統(tǒng)遙感監(jiān)測(cè)面臨諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在草地尤其荒漠草地的植物-土壤生境光譜信息混淆［35］，以及生物認(rèn)知與機(jī)器解譯模型的黑化導(dǎo)致光譜解譯框架與專業(yè)概念框架很難同化等方面［36-39］。

3標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間及空間尺度融合嵌套

3.1標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間

復(fù)雜的地表覆被結(jié)構(gòu)使得光譜空間描述復(fù)雜的地表物質(zhì)狀態(tài)，并且光譜數(shù)據(jù)在不同的時(shí)空下具有較強(qiáng)的異質(zhì)性，促使當(dāng)前遙感應(yīng)用面臨“同物異譜”“同譜異物”等諸多挑戰(zhàn)［40-41］。有研究證明從混合光譜空間向地表端元（純凈要素）空間轉(zhuǎn)變或許有機(jī)會(huì)突破當(dāng)前困境［42］。即通過(guò)光譜分解模型將混合光譜解構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)端元，從而構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)端元空間，將光譜信息與生境意義相聯(lián)系，也使得解譯框架有了穩(wěn)固的底層專業(yè)邏輯［43-46］（圖1）。當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)光譜端元的信號(hào)很難直接從原始光譜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，需要先經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)降維將純凈信息增強(qiáng)出來(lái)，可通過(guò)主成分分析（Principal component analysis，PCA）或最小噪聲分離變換（Minimum noise fraction rotation，MNF）進(jìn)行信息增強(qiáng)，主數(shù)據(jù)降維過(guò)程將絕大多數(shù)信息壓縮存儲(chǔ)在了最頂層的2到3個(gè)特征空間中，對(duì)該特征空間構(gòu)建二維散點(diǎn)圖即可在端點(diǎn)處獲取純凈組分，選取200～400個(gè)像元并以其平均反射率曲線代表端元光譜［46-47］。最后利用獲取的各端元光譜曲線執(zhí)行線性或非線性、約束或非約束光譜混合分解過(guò)程。因此，光譜混合分解，即標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間的構(gòu)建過(guò)程包括3個(gè)步驟：數(shù)據(jù)降維、端元提取以及光譜解混。

目前光譜混合分解模型已經(jīng)有了系統(tǒng)的應(yīng)用和深入的發(fā)展，在理論層面發(fā)展了概率模型、幾何光學(xué)模型、隨機(jī)幾何模型和模糊分析模型等［48］，在分解方法上也發(fā)展出了多端元光譜分解模型［49］、時(shí)相分解模型［50-51］等等。除此之外，混合像元概念在具有高覆被動(dòng)態(tài)和光譜異質(zhì)性的草地系統(tǒng)尤其常見(jiàn)，在荒漠草地類中，像素內(nèi)部的植被組分往往被沙土背景混淆，通過(guò)沙、鹽、植被和暗色物質(zhì)等地表物質(zhì)組分來(lái)代替單個(gè)像素混合光譜的表征方式，可以消除灌草植被與背景地物的混淆問(wèn)題［45］。地表真實(shí)的物理組分在時(shí)間尺度上存在明顯的互動(dòng)行為，可以為分類框架的專業(yè)解讀提供充分的證據(jù)，有學(xué)者基于此構(gòu)建高密度的時(shí)間場(chǎng)域，對(duì)草地系統(tǒng)的群落生境互動(dòng)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，最終得到精細(xì)的荒漠植被分布結(jié)構(gòu)圖［52-53］；不僅如此，草地具有年內(nèi)覆被高動(dòng)態(tài)特征，借助不同草地類型的物候差異通過(guò)時(shí)相混合分解技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同草地類型的信息提?。?4］。

3.2標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間多尺度融合嵌套

標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間可以作為多尺度草地資源遙感解譯的內(nèi)核，基于該內(nèi)核要想構(gòu)建草地系統(tǒng)解譯的標(biāo)準(zhǔn)框架，還需要考慮草地資源類型-制圖精度和管理尺度之間的關(guān)聯(lián)與需求，建立多尺度融合嵌套的解譯結(jié)構(gòu)，基于端元豐度時(shí)空融合技術(shù)可以構(gòu)建端元空間時(shí)-空-譜上的多尺度交流通道［55］，使得不同單位格點(diǎn)下的草地系統(tǒng)調(diào)查和評(píng)估結(jié)果能夠相互嵌套和驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的上下傳遞［52-53］（圖2）。最終，基于標(biāo)準(zhǔn)端元空間多尺度融合嵌套的草地系統(tǒng)解譯框架才能夠?qū)崿F(xiàn)草地系統(tǒng)知識(shí)的有效共享，從而支撐不同行業(yè)應(yīng)用部門的業(yè)務(wù)需求。

4草地資源尺度效應(yīng)與遙感規(guī)范化解譯框架

4.1草地類型理論-調(diào)查制圖-管理的關(guān)聯(lián)與尺度效應(yīng)

建立規(guī)范化草地資源調(diào)查框架需要思考草地資源類型學(xué)、調(diào)查制圖與草地管理理論之間的關(guān)系［29，56-60］。首先草地資源類型理論的建立應(yīng)基于一定的管理視角，其次調(diào)查制圖工作要有類型理論的支撐和現(xiàn)代遙感技術(shù)的結(jié)合，最終服務(wù)于國(guó)家草地資源管理。其中類型理論是理論基石，調(diào)查制圖是技術(shù)手段，資源管理是最終經(jīng)營(yíng)行為，三者相互支撐才能避免重復(fù)調(diào)查和管理的無(wú)序［61］。

難點(diǎn)在于三者均有其尺度性，草地類型的尺度上至大區(qū)域氣候、大地形地貌，下到我們所認(rèn)知的最小植被個(gè)體或生物化學(xué)參數(shù)；調(diào)查制圖的尺度顯化于圖件不同的比例尺，同時(shí)在其面對(duì)現(xiàn)實(shí)世界最小實(shí)體時(shí)依賴光譜數(shù)據(jù)的空間和光譜尺度，以及調(diào)查技術(shù)的靈敏程度；管理的尺度在于農(nóng)戶及不同的行政等級(jí)和政策效力。基于此，分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)是多尺度分層嵌套的結(jié)構(gòu)（圖3），從上至下逐漸發(fā)展出更具體的生態(tài)單元作為草地資源分類系統(tǒng)［62］。其中，通過(guò)全球、大陸和區(qū)域氣候類型和表觀地貌的變化識(shí)別上層單位，由大氣候、大地形控制著能量和水的分配梯度［63-65］，從而組成大尺度上的宏觀潛力區(qū)劃，形成國(guó)家或區(qū)域可借鑒的戰(zhàn)略支撐；在上層單位的控制下草地類別的發(fā)生受適當(dāng)尺度的人為擾動(dòng)、水文功能、地貌格局、土壤和土地容量的控制，這些因素組成草地的生態(tài)地境，是連接上層宏觀生態(tài)潛力和下層草地狀態(tài)的樞紐［66］，也是草地資源區(qū)域規(guī)劃的關(guān)鍵；草地的群落格局指示類型系統(tǒng)的底層單位，每個(gè)底層單位在不同的管理措施下表現(xiàn)其特有的生態(tài)容量和短期波動(dòng)規(guī)律，這些人為壓力下的群落演化方向和健康閾值是基層組織規(guī)劃畜牧方式的重要指示器［67-68］。調(diào)查制圖作為聯(lián)系草地類型系統(tǒng)和管理之間的橋梁，使得草地資源類型學(xué)-制圖-管理之間形成尺度效應(yīng)。該尺度效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了理論框架和技術(shù)手段的統(tǒng)一，也成為不同產(chǎn)品之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。要想其能夠支撐各部門的管理行為，還需要不同的利益相關(guān)者之間協(xié)作學(xué)習(xí)和集體行動(dòng)，以產(chǎn)生有用的知識(shí)來(lái)滿足不同部門的管理需要。

4.2多尺度融合嵌套的草地資源解譯框架

基于草地類型理論-調(diào)查制圖以及管理的關(guān)聯(lián)和尺度效應(yīng)，可以構(gòu)建多尺度融合嵌套的草地資源解譯框架（圖4）。首先，氣候和生態(tài)條件作為上層因子，需要起到草地資源調(diào)查的重要指示作用，可以選用遙感氣象和地形產(chǎn)品來(lái)表征草地發(fā)生的熱量因子、水分因子和地形因子，根據(jù)我國(guó)草地資源調(diào)查工作歷史的理論基礎(chǔ)構(gòu)建草地發(fā)生的生態(tài)-氣候生長(zhǎng)知識(shí)樹(shù)，進(jìn)行草地類型潛在植被分區(qū)［69-70］，以進(jìn)行草地生態(tài)宏觀戰(zhàn)略把控，可獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品平臺(tái)有MODIS陸地氣候產(chǎn)品（https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/search/），全球高分辨率氣候數(shù)據(jù)分享平臺(tái)（WorldClim：https：//www.worldclim.org/data/index.html），哥白尼氣候變化服務(wù)數(shù)據(jù)平臺(tái)（Climate Data Store：https：//cds.climate.copernicus.eu），資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/）等；其次，基于潛在植被區(qū)劃，可利用MODIS，Landsat等中分辨率、多光譜遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間，生成時(shí)間序列端元豐度圖集，并在省域尺度進(jìn)行草地類型分類研究，獲取到區(qū)域草地類型的結(jié)構(gòu)信息，以支撐草原可持續(xù)政策研究；然后，通過(guò)端元豐度時(shí)空融合模型建立中-高分辨率間標(biāo)準(zhǔn)端元嵌套路徑，獲取高時(shí)間、高空間分辨率的端元豐度時(shí)空融合數(shù)據(jù)集，高空間分辨率數(shù)據(jù)可采用米/亞米級(jí)多光譜數(shù)據(jù)源如我國(guó)高分系列（GF1/2/6）、資源系列（ZY-1/3）、歐空局Sentienl-2，PlanetScope衛(wèi)星產(chǎn)品、Worldview系列（WV1/2）等；最后，使用融合獲取的數(shù)據(jù)集運(yùn)用時(shí)間序列的制圖模型進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域的草地組-型信息提取研究，獲取草原群落結(jié)構(gòu)信息，以服務(wù)于基層單位畜牧管理方式［71］。

4.3草地系統(tǒng)知識(shí)共享平臺(tái)

多尺度融合嵌套的草地資源解譯框架可以為不同的業(yè)務(wù)部門提供有效的調(diào)查思路，并生成不同層次的草地資源類型和分布信息［72］。但信息獲取的需求在不同利益相關(guān)者之間存在不同，草地調(diào)查、恢復(fù)和利用動(dòng)態(tài)過(guò)程交流很少，導(dǎo)致不同相關(guān)者之間出現(xiàn)信息錯(cuò)位。所以，有必要規(guī)范草地系統(tǒng)的認(rèn)知體系［73］，并且無(wú)障礙的報(bào)告不同工作的過(guò)程和結(jié)果，并持續(xù)監(jiān)測(cè)世界各地草地管理方案。這需要建立科學(xué)家和草地從業(yè)人員網(wǎng)絡(luò)，提供草原管理方案信息平臺(tái)，如生態(tài)恢復(fù)協(xié)會(huì)（Society for ecological restoration，SER）在2017年啟動(dòng)草地恢復(fù)資源中心（https：//www.ser.org），它是一個(gè)在線、可公開(kāi)訪問(wèn)的平臺(tái)，通過(guò)世界各地的生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目、出版物和其他資源交流知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。世界保護(hù)方法和技術(shù)概述（WOCAT）數(shù)據(jù)庫(kù)為可持續(xù)土地管理技術(shù)和方法提供了一種形式和知識(shí)交流平臺(tái)（https：//www.wocat.net），并被《聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約》重點(diǎn)引用；國(guó)際林業(yè)研究中心組織全球景觀論壇（https：//events.globallandscapesforum.org），為可持續(xù)土地利用的討論提供了一個(gè)流動(dòng)平臺(tái)，得到聯(lián)合國(guó)和世界銀行的支持。這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用成果已經(jīng)表明用戶驅(qū)動(dòng)的共享平臺(tái)能對(duì)世界不同區(qū)域的土地利用管理提出有價(jià)值的參考，但草地在這些數(shù)據(jù)庫(kù)中的代表性不足，所以需要建立草地資源管理的信息共享平臺(tái)。為了保證平臺(tái)運(yùn)行有效，需要廣泛吸納不同尺度區(qū)域利用、保護(hù)和恢復(fù)案例，無(wú)論成功與否，都應(yīng)注明行動(dòng)的目標(biāo)、過(guò)程，梳理沒(méi)有成功的地理學(xué)或生態(tài)學(xué)原因。

5結(jié)論與建議

本文梳理了中國(guó)草地資源調(diào)查歷程，總結(jié)出當(dāng)前草地資源調(diào)查仍存在成本較高、周期較長(zhǎng)等問(wèn)題，難以應(yīng)對(duì)當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)以及畜牧生產(chǎn)的時(shí)效性要求。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合快速發(fā)展的遙感技術(shù)，提出了以標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間為內(nèi)核建立規(guī)范化遙感解譯框架的輔助支撐策略。標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間已經(jīng)在學(xué)術(shù)和實(shí)際應(yīng)用上被廣泛論證，且其具有直觀的生境意義，能夠?qū)崿F(xiàn)草地生境信息的不同尺度傳遞和交流，更直觀有效的配合不同階段管理者和牧戶的實(shí)際決策，從而實(shí)現(xiàn)草地類型理論-調(diào)查制圖和草地管理之間的尺度聯(lián)動(dòng)和知識(shí)互通。

基于標(biāo)準(zhǔn)光譜端元空間的規(guī)范化遙感解譯框架能夠輔助實(shí)現(xiàn)草地資源的高效、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這對(duì)于中國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的糧-畜轉(zhuǎn)型，畜牧管理結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及“碳中和”背景下草地生態(tài)固碳潛力的估算都有很好的支撐作用。除此之外，該框架不僅適用多尺度草地調(diào)查工作，也可應(yīng)用于山、水、林、田、湖、海、草、沙等自然資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。然而，快速、穩(wěn)定的調(diào)查手段只是自然資源管理工作的基礎(chǔ)，國(guó)家生產(chǎn)、生態(tài)重大戰(zhàn)略的落地仍然離不開(kāi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)更加深刻和理論化的認(rèn)識(shí)，離不開(kāi)規(guī)范化的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，因此，亟需在獲取到動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確、多尺度自然資源調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，搭建生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)和信息共享平臺(tái)，以滿足不同利益相關(guān)者的信息需求，削減信息錯(cuò)位，促進(jìn)建立可持續(xù)的草地資源調(diào)查和管理模式。

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（責(zé)任編輯閔芝智）