科技賦能生態監測——以臥龍世界生物圈保護區為例
中國網/中國發展門戶網訊 生態監測是對生態系統結構、功能及其變化的系統性觀測與評估過程,其目的在于及時發現生態系統的變化趨勢和潛在威脅、評估管理成效,從而為政策制定者提供科學依據。生態監測在全球生態環境保護和自然資源管理中至關重要,它也是理解人與自然相互作用、實現聯合國2030年可持續發展目標(SDGs)的基礎性工具和關鍵支柱。全球各地的生態監測使用了多種技術和方法。在非洲,Spagnuolo等將多日期雷達和光學圖像、現場數據和航空圖像的視覺解釋相結合,使用機器學習對肯尼亞馬賽馬拉國家保護區的土地覆蓋進行分類監測。北美的黃石國家公園則通過對狼群、食草動物行為和植被恢復的長期實地觀察和利用植物結構方法等,揭示了狼群對食草動物行為和植被恢復的連鎖生態影響。在亞馬孫熱帶雨林,研究者采用機載激光雷達(LiDAR)估算森林生物量,并利用森林資源清查測量數據進行校準,發現森林生物量積累隨次生林年齡不同而不同。
四川臥龍國家級自然保護區(以下簡稱“臥龍自然保護區”)是全球生態監測與瀕危物種保護的典范,其在生態監測方面所采用的技術和方法在全球范圍內具有廣泛的代表性和影響力。例如,臥龍自然保護區采用了包括遙感衛星影像、全球定位系統(GPS)衛星定位項圈、人工智能識別系統、紅外相機在內的一系列現代生態監測工具,用于監測追蹤大熊貓及其棲息地的變化。這些技術的應用使臥龍自然保護區不僅實現了對單一旗艦物種的精準管理,也構建了多物種、多尺度的生態系統監控框架。
本文在回顧臥龍世界生物圈保護區生態監測主要做法的基礎上,介紹了臥龍自然保護區“天空地一體化”監測體系采用不同的技術路徑和不同技術的協同應用,推動一套數據、一個平臺、一套算法、一朵云、一張網“五個一”目標的實踐,探討了當前生態監測正從傳統的“人工地面調查”向“天空地一體化”監測演進面臨的挑戰和機遇。一方面存在體制機制限制業務協同、技術標準協同障礙、通信傳輸與電力供給瓶頸等挑戰;另一方面,具有政策支持和發展導向兜底、提升治理與服務效能、技術創新與應用拓展、數據價值釋放與決策優化等機遇。未來,臥龍自然保護區將通過持續技術創新和跨學科協作,為其他世界生物圈保護區的生態監測提供“中國參考”。
研究區域概況
臥龍自然保護區于1963年設立,位于阿壩藏族羌族自治州汶川縣境內,1978年成為國家級自然保護區,保護面積203 448 hm2。1980年臥龍自然保護區首批加入聯合國教科文組織(UNESCO)“人與生物圈計劃”世界生物圈保護區網絡,使臥龍自然保護區成為具有世界意義的保護區。2006年四川大熊貓棲息地被聯合國教科文組織列入世界自然遺產名錄,臥龍自然保護區是其中最重要的組成部分之一。2021年大熊貓國家公園設立時,臥龍自然保護區2 028.5 km2劃入大熊貓國家公園臥龍片區(占原保護區面積的99.7%)(以下簡稱“臥龍片區”),其中核心保護區面積占92.06%,一般控制區面積占7.94%。臥龍自然保護區內有耿達、臥龍2鎮,下轄6個行政村27個村民小組,戶籍人口5 000余人,常駐人口6 500余人。區內地理環境獨特,海拔垂直高差超過5 000 m,動植物資源富集,有國家重點保護野生動物121種,國家重點保護野生植物69種。多年來,臥龍自然保護區在大熊貓的保護和繁育中取得了舉世矚目的成就,在國際國內具有重要影響。臥龍自然保護區極具代表性,臥龍片區大熊貓、雪豹“雙旗艦”物種的傘護效應具有重要的全球意義。
研究方法
臥龍自然保護區在不同時期,根據保護和監測需要選擇不同的監測方法,隨著技術的發展及保護區工作精細化的要求,生態監測正從傳統的“人工地面調查”向“天空地一體化”監測演進。
遙測追蹤。1978年臥龍自然保護區與四川省南充師范學校生物系合作,歷時10余載,在保護區內牛頭山中段海拔2 520 m的“五一棚”建立了世界上第1個大熊貓野外觀察站,使用遙測追蹤技術在25 km2區域開展了對大熊貓的追蹤監測。
森林生態系統定位研究。1994年,始建于1960年的四川米亞羅森林生態系統定位研究站遷入臥龍自然保護區,它是國家林業和草原局森林生態系統定位研究網絡站之一。臥龍森林生態系統定位站毗鄰鄧生保護站,研究區域166.80 km2,森林覆蓋率90%以上,地貌以高山峽谷為主。根據不同的植被分布類型,研究站設置了20 m×20 m的固定樣地25個,包括四川紅杉林3個、紅樺林3個、岷江冷杉林8個、岷江冷杉+紅樺林3個、高山櫟林8個。樣地內設置小型氣象監測站5個、林內梯度氣象監測系統1套、徑流觀測場5處、觀測流堰2處。此外,還建立了1 hm2固定樣地3個。依托該站,科研人員長期開展臥龍自然保護區亞高山森林生態系統定位研究。
紅外觸發相機調查技術。2005年,臥龍自然保護區與北京大學合作首次嘗試將紅外相機用于大熊貓及其伴生動物的調查。2014—2021年,臥龍自然保護區開始系統化布設公里網格監測,利用紅外觸發相機開展大中型獸類與鳥類的本底調查,監測相機安裝海拔1 470—4 780 m,監測面積約590 km2。2022年,臥龍自然保護區在野外監測體系中引入了實時傳輸紅外相機技術,有效解決了傳統相機在數據實時獲取和長時穩定供電方面的瓶頸問題。
“天空地一體化”監測體系建設。2022—2025年,臥龍片區實施的四川臥龍大熊貓主要棲息地監測試點項目,整合了臥龍自然保護區前期監測設施(1982—2008年)、香港特別行政區政府援建臥龍自然保護區實施的“數字臥龍”工程(2009—2013年)、國家公園體制試點期間開展的大熊貓國家公園臥龍保護利用設施項目(2017—2021年)。監測試點項目建設內容涵蓋了融合通信、感知設施、機房設施、監測應用四大板塊等共計10個子項,按照“一套數據、一個平臺、一套算法、一朵云、一張網”進行部署,在臥龍片區初步搭建了“天空地一體化”監測體系。
結果與分析
生態監測是生態環境保護與管理的核心支撐手段,技術路徑的實現伴隨科技的進步而發展,巡護員的日常巡護、技術人員的樣方調查、研究人員的樣線調查、現場采樣、生態定位研究等,這些主要依靠人工實地調查,輔以儀器設備測量、記錄。隨著科學技術的發展,人工地面調查正被智能生態監測技術部分替代,在特定條件下已被完全替代,人轉變為扮演驗證的角色。但這些技術各有優勢,通常需要組合應用才能實現全面、全域的監測,促進生態環境監測與保護目標的達成。
遙測追蹤開創野生大熊貓研究先河
20世紀80年代,“五一棚”作為世界上首個大熊貓野外觀察站,胡錦矗(中國)和喬治·夏勒(美國)任組長,共同率領中外科學家團隊在方圓25 km2的區域聯合開展大熊貓的遙測追蹤和7條樣線調查,開創了觀察和研究野生大熊貓的先河。1985年,胡錦矗和喬治·夏勒等聯合編著的《臥龍的大熊貓》,首次揭秘了野生大熊貓在密林里的生活,是大熊貓保護科研的權威基礎資料,也是大熊貓保護研究事業的起點,為后續的研究和保護工作奠定了堅實基礎,具有深遠的歷史意義。
森林生態定位站監測開啟亞高山森林生態系統研究
1995年以來,四川省林業科學研究院依托臥龍森林生態系統定位研究站(以下簡稱“臥龍定位研究站”),與臥龍自然保護區等單位合作,長期開展了川西亞高山森林生態系統結構、功能與服務,亞高山森林植被對氣候變化的響應與適應機制,川西亞高山生物多樣性保護與可持續利用途徑等研究。2017年開始,按照國家林業和草原局科技司生態定位站網的要求,嚴格進行了水文、土壤、氣象和植被的數據匯交。此外,臥龍定位研究站還與中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所、北京林業大學、四川大學、四川農業大學、成都理工大學、電子科技大學等高校和科研院所開展科研合作交流,聯合培養研究生10余名,發表SCI收錄研究論文10余篇。未來,臥龍定位研究站需要借助融合通信、大數據、云計算,進行數據的采集、傳輸、存儲及分析研究,并協同整合更廣泛的信息資源,在更大的范圍內共享運用數據資源和信息,形成吸引國內外科學家參與、多學科交叉研究的基礎營地。
紅外相機調查技術用于雙旗艦物種監測
2005年,臥龍自然保護區開始應用紅外相機調查技術。2009年,在臥龍自然保護區魏家溝首次拍攝到雪豹的影像。2014—2024年,紅外觸發相機調查技術、實時傳輸技術在臥龍廣泛應用于大熊貓、雪豹及同域動物監測。2020年,在海拔1 800—4 200 m的40 km2區域部署實時傳輸紅外相機,2021年3月,實時傳輸紅外相機記錄了臥龍白色大熊貓影像,使科研人員能夠在第一時間獲取大熊貓等重點物種的關鍵監測數據,結合環境及時取樣,實現DNA信息提取與分析同步開展。同時,依托連續、實時的數據流,研究人員能夠在特定時間段內掌握大熊貓的活動軌跡與活動范圍。2024年,紅外相機調查技術用于大熊貓、雪豹“雙旗艦”物種網格化監測,當年紅外相機總有效工作日57 482天,獲取獸類、鳥類照片和視頻124 428份,有效探測數17 618次。鑒定出35種野生獸類和42種野生鳥類,其中不乏國家重點保護野生動物。進一步分析發現,在35個位點拍攝到673份大熊貓照片和視頻,主要在老鴉山、倉旺溝、中河區域;在50個位點拍攝2 454份雪豹照片和視頻,集中在木香坡和磋磨至火把溝區域。上述數據的獲得是傳統人工追蹤痕跡難以獲取的,監測數據不斷刷新大熊貓等旗艦物種的遇見率、物種種類,也記錄了新分布和新物種,更新了臥龍片區的本底基礎數據。
“天空地一體化”監測體系構建
臥龍自然保護區早期監測工作(1982—2008年)主要是氣象、水文監測,對于野生大熊貓的監測采用頸圈式微型收發報儀和衛星定位儀跟蹤,而圈養大熊貓通過模擬視頻監控進行監控。2008年“5.12汶川特大地震”后,香港特別行政區政府以援建臥龍自然保護區為契機,實施了“數字臥龍”建設工程(2009—2013年),建成了10處機房、8個語音塔,26路網絡監控,300 km的骨干光纖聯通了“五一棚”野外觀察站、中國保護大熊貓研究中心(現為“中國大熊貓保護研究中心”)的臥龍核桃坪基地、都江堰大觀基地、雅安碧峰峽基地。國家公園體制試點期間(2017—2021年),臥龍自然保護區實施的文化旅游提升項目——大熊貓國家公園保護利用設施建設項目在數字臥龍的基礎上新增光纖通信70 km、衛星應急地面站2處,短波通信基站4個、超短波紅外相機接收基站4個、高清視頻監控達到476路、野外布設傳統紅外相機500余臺、實時觸發紅外相機80臺、顯示大屏3處,保護站之間建成網絡視頻會議系統,整合了部分數字臥龍信息化平臺,初步構建了大熊貓國家公園臥龍數字平臺,形成了“臥龍之窗”“臥龍脈搏”“臥龍與您”三大業務體系:平臺實現了辦公自動化(OA)、森林防火、道路卡口、巡護監測等功能,獲取了超60萬張(段)野生動物圖片和視頻,這些監測設施在科研、保護和管理方面發揮了一定作用,但也存在缺乏系統規劃、兼容性差,數據質量不高、覆蓋范圍小、數據“煙囪”、平臺利用率低、協同效應差、運維費用高等缺陷。
2022—2025年,臥龍依托四川臥龍大熊貓主要棲息地監測試點項目,采用不同的技術路徑、不同技術的協同應用,構建了臥龍片區“天空地一體化”監測體系,推動一套數據、一個平臺、一套算法、一朵云、一張網“五個一”目標的實踐,促進智能化監測。臥龍生態監測“五個一”具體指:“一套數據”即數據標準化建設,在統一數據標準的基礎上對各項基礎數據進行采集、清洗、存儲,形成標準化數據并向應用平臺開放;“一個平臺”即統一規范的業務應用平臺,由數字孿生應用、智慧監測應用、物聯網管理平臺、數據集成平臺四大模塊構成,在實現設備、數據的可視化管理的同時滿足實時監測、分區管控、預警處置、宣傳教育及日常巡護等多場景應用;“一套算法”即人工智能(AI)識別及預測算法,根據臥龍監測工作特征和資源情況,形成一套不斷學習、不斷完善的影像及聲音識別算法,并逐漸形成預測能力;“一朵云”即云基礎設施,采用公有云及私有云結合的方式管理及發布計算、存儲資源,按照業務實際需求提供服務能力;“一張網”即融合通信網,融合了700 MHz 5G通信、衛星通信、微波傳輸、超短波、光纖通信、數字集群、無線網狀網絡(Mesh)自組網等多種通信技術,用于滿足野外通信及感知設施數據傳輸。
感知設施建設方面:“天基”采用了四季遙感影像和衛星傳輸數據;“空基”配置了集紅外、可見光、偏振光、激光測距為一體的吊艙及多旋翼無人機;“地基”感知由實時紅外觸發相機、防火云臺、監控探頭、北斗頸圈、碳通量塔、樹徑測量儀、氣象水文記錄等終端組成。規范后的機房能夠提供安全可靠的傳輸存儲及計算環境。
“天空地一體化”監測建設探討
數字林草建設的核心是運用新一代信息技術,實現林草治理體系和治理能力現代化,推動林草事業高質量發展。通過完善生態感知體系,如以云計算、物聯網、移動互聯、大數據、人工智能等技術支撐構建“天空地一體化”的監測網絡,實現對林草資源、生態災害等的實時監控和動態監測,促進實體經濟和數字經濟深度融合,提升林草產業的數字化和自動化水平。以生態大數據中心為基礎,構建智慧化的管理服務新模式,推動信息技術與林草政務深度融合。同時,以“數據中臺”為核心,整合多源數據,實現林草資源的“一張圖”管理、全周期監管和智能化決策,從而提高林草資源監管效率,加強生態保護修復能力,激發林草產業發展新動能。
臥龍片區以多種技術融合建設的“一張網”,形成的“天空地一體化”監測網絡,在海拔1 200—6 250 m的垂直帶譜上監測旗艦物種的棲息地面積超過30%。系統建設整合了臥龍現有監測設備和系統成果,旨在加強大熊貓國家公園自然生態系統的完整性和原真性保護,也是對一張網、一朵云、一套數據、一套算法、一個平臺“五個一”建設目標具體路徑的探索。臥龍片區在大熊貓國家公園監測體系建設方案(2025—2027年)“1+3+N”監測總體架構中屬于“N”層級(“1”指1個國家級數據中心,“3”指3個省級數據中心,“N”代表多個分局、保護站數據節點)。在沒有可借鑒模式下,力求構建監測總體架構中數據節點“N”的數據采集、傳輸、存儲、分析和應用服務,不可避免存在一定的局限性。伴隨科技的快速進步,林草精細化管理的要求,當前生態監測正從“人工地面調查”逐漸向“天空地一體化”監測演進?!疤炜盏匾惑w化”監測體系的“五個一”建設目標是從“物理建設”到“邏輯協同”再到“價值釋放”的系統工程,缺一不可,共同支撐數字化轉型的落地,當前面臨諸多挑戰與機遇。
挑戰方面
體制機制限制業務協同?!皸l塊分割、各自為政”的體制機制常導致信息化建設缺乏全局性思考和系統性考量,影響頂層設計和統籌建設,導致重復建設、盲目建設和重建設輕管理?;A數據整合需要融通多個方面,涉及層面廣,統籌難度大,制度上的剛性約束和資源上的協同不足,導致業務協作難,難以充分發揮“一個平臺”的協同效應。需要從體制機制入手解決管理上的“條塊分割”,推動跨部門、跨層級、跨區域業務協同。
技術標準協同障礙。當前“天空地一體化”監測體系涵蓋天基遙感衛星、空基無人機與激光雷達、地基物聯網傳感器等多類手段,設備和平臺來源分散,缺乏統一的數據標準和接口規范。不同廠商設備在數據格式、通信協議、接口方式上差異明顯,導致數據流通不暢、共享困難,跨系統聯動效率低下,難以形成真正意義上的“一張網”,整體監測與管控效能受到削弱。需要建立統一的數據模型和接口標準,推動設備與平臺的標準化接入;通過適配層或中間件實現跨廠商、跨系統的互聯互通。
通信傳輸與電力供給瓶頸。LoRaWAN、NB-IoT等物聯網網絡雖具備遠距離覆蓋優勢,但受限于帶寬,難以支撐高清視頻與大容量數據回傳;微波通信具備高帶寬能力,卻易受山體阻隔,需要依賴高架中繼站,建設與運維成本高、難度大。受此制約,系統難以兼顧實時性與覆蓋范圍。需要構建多層次通信架構,形成“微波骨干+Mesh自組網+低功耗物聯網+衛星通信”的混合網絡;采用事件觸發與分級傳輸機制,確保關鍵事件實時上傳,同時通過分時補傳方式完成全量數據回傳。電力供給瓶頸表現為山區監測點多依賴風光互補供電,但在雨雪、大霧等惡劣天氣下,光伏入射衰減、風速不穩,供電能力顯著下降,難以長期支撐高功耗設備運行,直接制約了實時監測與大數據回傳能力,易造成設備掉線或性能下降,影響系統穩定性。需要優化能源配置,采用“太陽能+風能+儲能電池+能量管理”的綜合方案;前端設備推廣低功耗設計與事件觸發策略,結合儲能擴容與智能調度,提升極端氣候條件下的能源保障能力。
野外設施建設高難度。大熊貓國家公園所處地理環境獨特,山高谷深,監測網絡建設面臨覆蓋不全面、代表性不足、工程施工困難等諸多挑戰,野外設施建設難度高。以臥龍片區為例,施工窗口期極短,在高海拔(2 700—4 800 m)建設通信塔及配套設施建設遭遇了復雜地理、地質和惡劣氣象條件的影響,無路、無電、無網,高山峽谷地形、惡劣天氣等因素導致設備設施運輸困難,施工安全隱患劇增,建設抗8級地震的野外基站、設備承受–30℃—60℃溫差、超遠距離徒步運維、核心區建設辦理行政許可困難等均是野外施工的難點痛點。
“一套數據”的多維瓶頸。受制于數據采集和數據標準,數據采集困難,信息系統多且數據異構、多源分散,數據壁壘嚴重。不同傳感器產生的結構化與非結構化數據(包括可見光影像、紅外熱成像、聲紋數據等)存在時空基準不統一問題。 數據管理缺乏統一標準。數據質量參差不齊,接口標準不統一,復用性差,導致數據難以有效整合和共享,價值難以充分挖掘。AI算法準確度不足。數據融合分析能力有待提升,實時共享不及時,不能完全滿足工作決策需要?,F行監測框架下,臥龍片區監測系統每天產生大量原始數據,包括定位軌跡坐標、無人機航跡數據、影像數據等時空數據,且具有多光譜/高光譜影像序列,微氣象站記錄的多維特征向量等環境參數數據,這些數據的初始標注需要動物學和植物學的專家參與,存在專業人力成本高的問題。外部環境與安全挑戰。當前網絡安全風險呈現全球化趨勢,國產替代和密級定級保護需要較大資金投入,伴隨數據的集中和共享,網絡安全風險增加,數據泄露、網絡攻擊等問題威脅著“一套數據”“一朵云”“一張網”“一個平臺”的安全。
機遇方面
政策支持和發展導向兜底。國家高度重視數字中國建設,出臺了一系列政策文件。例如,2023年2月,中共中央、國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》,為信息化建設提供了明確的發展方向和政策支持;2024年12月《中華人民共和國生態環境監測條例(草案征求意見稿)》公開征求意見,這將為構建統一、權威、高效的生態環境監測體系提供法治保障。雖然提高了行業準入門檻,但也有助于規范行業發展,引導行業向高質量轉型。數字中國的建設將推動中國生態監測體系全面智能化升級,有利于“五個一”目標的實現。
提升治理與服務效能?!耙粋€平臺”“一張網”的建設是推進治理現代化和服務高效化的重要路徑,其核心邏輯是通過打破分散、孤立的傳統模式,實現資源整合、數據貫通和流程協同,從而系統性提升治理能力與服務質量,提升服務的便捷性、普惠性和滿意度。降低制度性交易成本,為公眾提供更便捷、高效的服務?!耙粋€平臺”是“智慧內核”,解決“數據通、業務通”的問題;“一張網”是“連接載體”,解決“服務廣、響應快”的問題。二者協同發力,最終實現治理更精細、服務更便捷、群眾更滿意的目標,是數字時代推進國家治理體系和治理能力現代化的關鍵抓手。
技術創新與應用拓展。大數據、云計算、區塊鏈、物聯網及人工智能等前沿技術的快速發展與應用,為“一套算法”“一朵云”等建設提供了強大的技術支撐。例如,新一代CNN+Transformer混合架構在物種識別中表現突出,大熊貓物種識別準確率(Accuracy)達98.7%(測試集n=15 792張圖像),支持17種同域物種并行檢測,可識別啃食痕跡、足跡鏈等間接證據。再者,基于大模型的行業AI能力生成與應用,能夠提升創新能力和行業服務,讓林草行業生產效率和服務體驗同步提升。
促進產業發展與生態構建。信息化建設的“五個一”目標能夠吸引眾多科技企業參與,帶動上下游產業集聚,形成健康有序的產業發展生態。例如,廣州數字政府建設中的“五統一”(統一政務云、統一安全運營、統一基礎運維、統一數據資源、統一項目管理)改革建設吸引了大量網絡安全和數據行業企業參與,促進了信息技術(IT)運維產業價值和品牌價值提升,值得林草行業“五個一”工程建設借鑒。
數據價值釋放與決策優化?!耙惶讛祿钡募泄芾砗驼?,有利于打破數據孤島,充分釋放數據價值,將海量、分散、無序的數據,轉化為具有指導意義的洞察、規律或預測,解決“數據孤島”“信息冗余”等問題。技術層面通過數據采集、清洗、存儲、建模(如機器學習、統計分析)等,挖掘數據中隱藏的關聯、趨勢或異常。業務層面將技術挖掘的結果與具體場景結合,讓數據從“紙上分析”變成“可行動的信息”?!鞍褦祿兂赡苡玫闹腔邸薄坝弥腔郯咽虑樽龅酶谩?,二者共同推動從“經驗驅動”到“數據驅動”的升級,充分釋放數據價值,實現科學決策,提升林草行業的管理水平和競爭力。
結論與展望
總的來看,臥龍世界生物圈保護區與全球其他地區的生態監測既有共性,如依賴高科技與多源數據融合;也有差異,表現為臥龍特色,如高海拔梯度、監測目標呈現雙旗艦物種保護特征。臥龍的生態監測具有多機構多專業協同、多種先進技術融合、多物種多尺度監測的顯著特色。其國家主導、大學、科研機構、企業深度參與的長期合作機制,使得監測具有高度系統性與連續性,遠超過許多以短期項目為主的發展中國家保護區。臥龍新建的“天空地一體化”監測體系是一張融合多種先進技術的“專網”。臥龍在“雙旗艦”物種(大熊貓、雪豹)為核心的生態系統管理模式下,推動了監測系統從“物種導向”向“生態系統導向”的過渡,將使臥龍片區生態監測趨于更高效、更智能。
展望未來,臥龍世界生物圈保護區可以從其他一些先進技術、全球監測網絡、綜合概念框架和“1+3+N”監測總體架構中受益。例如,環境DNA(eDNA)作為一種非侵入式監測工具,已在水生及陸地生態系統中高效檢測生物種群和群落結構。面對全球生態危機如生物多樣性喪失的挑戰,科學家正推動建立一個類似全球氣象網的“全球生物多樣性觀測系統” (GBiOS),以提升數據可比性、不同區域間的技術共享與監測網絡互聯并加速生態行動。應用全程耦合框架,可為解決人類與自然耦合系統的綜合性問題提供科學工具。機載邊緣計算可以完成目標初檢(動物/人員/車輛/火點),只回傳事件切片與熱異常點,常規影像批量回傳至中心;平臺完成自動拼接與時空索引,結合柵格網格/樣帶基線生成個體/群體活動熱區圖、通行路徑遷移圖與晝夜活動節律曲線,并與地面紅外相機/視頻監控進行多源交叉驗證;利用無人機的傾斜攝影和三維建模功能,周期性開展航線飛行,實現高效獲取高分辨率影像數據,并生成真實、精準的三維模型和正射影像。對比分析不同時期的模型數據,識別林地變化、道路建設、設施分布、滑坡隱患等動態要素,實現對監測區域的動態更新和精細化管理。未來的生態監測不僅可以監測臥龍內部的變化,還可以監測影響臥龍的相鄰和遠處系統的變化。隨著大熊貓國家公園“自然保護智能體”的成熟,其技術范式可復制到其他保護區。臥龍世界生物圈保護區一方面將受益于新的生態監測方法,另一方面將繼續塑造全球生態監測的未來。
(作者:何廷美、王樹鋒、吳凡,四川臥龍國家級自然保護區管理局;王永峰,四川省汶川臥龍特別行政區。《中國科學院院刊》供稿)







