生态(tai)环境部卫星环境应用中心科研人员在野外使用无人机采集物(wu)种数据。
受(shou)访者供图
“五(wu)基”体系模(mo)型。
本报记者 刘发为摄
生态(tai)环境部卫星环境应用中心科研人员在野外监测生物(wu)多样性。
受(shou)访者供图
在江(jiang)苏省盐城市大丰区黄(huang)海湿地(di)野鹿荡，成群麋鹿正在嬉戏、觅食。
张(zhang)连华摄（人民图片）
生物(wu)多样性让地(di)球充(chong)满生机，是人类赖以生存和发展的基础。生物(wu)多样性监测是生物(wu)多样性保护的基础。目前，在生物(wu)多样性监测方面，有许(xu)多技术(shu)不断(duan)被(bei)应用到实践中，其中，遥感技术(shu)具有高时空(kong)分辨率、高精度、多尺度动态(tai)监测的优势，逐步成为国(guo)内外生物(wu)多样性监测的重要技术(shu)手段，覆盖天地(di)空(kong)的立体“慧眼”为生物(wu)多样性保护贡(gong)献了科技力量。
一张(zhang)立体网
“以前，对生物(wu)多样性的调查(cha)和监测大多通过人工在地(di)面进行(xing)，范围有限、耗(hao)时耗(hao)力、效(xiao)率不高。”全国(guo)政协委员、生态(tai)环境部卫星环境应用中心（以下简称“卫星中心”）首席科学家高吉喜(xi)告(gao)诉记者，“近年来，我们创新搭(da)建起‘五(wu)基’体系，这一技术(shu)理念和手段在生物(wu)多样性调查(cha)和监测中效(xiao)率更高、范围更大，也(ye)更可持(chi)续。”
遥感是通过非(fei)接触(chu)的方式(shi)获取物(wu)体信息的一种技术(shu)手段。“当前大家熟知的遥感技术(shu)主要停留在卫星遥感上。”高吉喜(xi)说，“五(wu)基”体系将(jiang)天基卫星、空(kong)基遥感、低空(kong)无人机、走航巡护、地(di)基移动/固定平台融为一体，拓展了传统遥感的应用范围，其中，空(kong)基遥感以高塔(ta)为搭(da)载平台，走航巡护以车辆为搭(da)载平台，加上地(di)面观(guan)测，能够直观(guan)监测到植物(wu)群落，识别(bie)并跟踪大型哺乳动物(wu)的活动轨迹，“‘五(wu)基’体系在生物(wu)多样性监测中非(fei)常有优势”。
“五(wu)基”体系的搭(da)建并非(fei)一日之功，卫星中心持(chi)续做了多年探索。卫星中心生物(wu)多样性遥感监测评估中心主任万(wan)华伟(wei)，十多年前就曾做过相(xiang)关(guan)的尝试。当时，她和团(tuan)队(dui)成员注意到外来入侵物(wu)种互花米草在广西扩散的消(xiao)息后，联合当地(di)团(tuan)队(dui)，通过高分辨率卫星和无人机遥感手段摸清了互花米草的分布范围和扩散趋势，为科学治理提供了技术(shu)支撑。
也(ye)是在几年前，万(wan)华伟(wei)还曾和北京大学吕植团(tuan)队(dui)合作，利用高分辨率卫星遥感数据对雪豹栖(qi)息地(di)进行(xing)监测，通过获取高精度地(di)表(biao)覆盖状况及人类活动情况，结合已有的地(di)面调查(cha)，分析出哪(na)些地(di)方更适宜雪豹生活以及这些适宜栖(qi)息地(di)之间的连通状况，为进一步开展地(di)面雪豹监测和生态(tai)廊道规(gui)划等出谋划策。
卫星中心副主任周(zhou)海丽(li)告(gao)诉记者：“随着我国(guo)高分系列卫星的发射，高分辨率的地(di)表(biao)观(guan)测数据频次不断(duan)增加，高光谱、激光雷达等新型载荷的出现(xian)为天空(kong)地(di)一体化监测提供了卫星数据保障，数据处理技术(shu)的提高也(ye)为物(wu)种多样性直接监测提供了可能。再加上定点音视频、红外相(xiang)机、无人机高清相(xiang)机等地(di)基监测技术(shu)与设备，可从(cong)物(wu)种、群落、景观(guan)和生态(tai)系统等不同角度对生物(wu)多样性进行(xing)长时序、多层次的全面监测与系统研究，对更全面掌握生物(wu)多样性状况，以及分析典型区域、重要类群的中长期变化态(tai)势十分有帮助。”
天上有卫星，高塔(ta)上有观(guan)测设备，低空(kong)中飞起无人机，再加上移动走航车和地(di)面监测设备，一张(zhang)生物(wu)多样性监测的立体网搭(da)建起来了。
“‘五(wu)基’体系并不是由(you)多种监测平台、载荷和技术(shu)方法简单罗列、堆积构建的监测体系，而是从(cong)生态(tai)遥感监测需(xu)求出发，通过装备、数据和应用等多种协同技术(shu)，将(jiang)监测过程中每个(ge)节点相(xiang)互联结，构建形成的多维度、多节点、非(fei)线性的复杂监测网络。”高吉喜(xi)说，这需(xu)要多方协作，整合利用各(ge)级、各(ge)类、各(ge)区域已有生物(wu)多样性地(di)面调查(cha)和监测的数据，借助天空(kong)地(di)一体化生物(wu)多样性立体监测方法，形成常态(tai)化生物(wu)多样性保护监督(du)监测机制。
一个(ge)数据库
怎样对一个(ge)地(di)方的生物(wu)多样性实施更有针对性的保护？首先要对这里的生物(wu)物(wu)种有全面准确的了解和掌握。而要做到这一点，在许(xu)多人不能至的地(di)方，仅靠传统的近距离(li)观(guan)测很难实现(xian)。此(ci)时，遥感的优势就充(chong)分显现(xian)了出来。
有了“五(wu)基”体系搭(da)建的立体网，监测更加容易了，但也(ye)有一个(ge)新的问题摆在面前，如何让监测的结果更加准确？
监测数据组成的数据库必须体量足够大，在此(ci)基础上利用人工智能技术(shu)训练更准确的模(mo)型，才能让物(wu)种识别(bie)更加准确。
目前，在业内用无人机或固定点位红外相(xiang)机拍照识别(bie)动物(wu)物(wu)种已经有诸(zhu)多探索，但用无人机拍照识别(bie)植物(wu)物(wu)种信息，还少(shao)有人尝试。
这两年，为了这件事，卫星中心的许(xu)多人没少(shao)往内蒙古自治区的大草原跑。
“要做好这件事情不容易，但我们都觉得这是十分值得做的一件事情。”高吉喜(xi)说。
初次见(jian)到卫星中心生物(wu)多样性遥感监测评估中心的王(wang)永财，小麦(mai)色的皮肤是给记者留下的第一印(yin)象，这是他经常到野外工作留下的印(yin)记。最近这几年，王(wang)永财每年夏(xia)天都花大把时间“泡”在内蒙古。“去年前前后后加起来，我差不多有一个(ge)半月的时间是在内蒙古进行(xing)监测工作。”王(wang)永财说。
在内蒙古草原，王(wang)永财和同事们主要的工作就是进行(xing)数据收集，对草原草种、草场长势及其健康状况等进行(xing)跟踪监测，并建立草原基础数据库，实现(xian)对草原牧(mu)草生长、植被(bei)覆盖度及草原“三化”情况的动态(tai)监测，及时准确掌握各(ge)阶段草原植被(bei)生长及草原利用情况，科学评价草原生态(tai)状况。
截至目前，相(xiang)关(guan)数据已经收集了相(xiang)当一部分，基于数据库搭(da)建的平台已经有了初步的架构——草地(di)植物(wu)智能识别(bie)系统、草地(di)参数遥感反(fan)演系统都已经开发完(wan)成。
“根据已有数据库，对内蒙古草原试点地(di)区内超半数的植物(wu)物(wu)种，识别(bie)准确率已经能超过八成。”万(wan)华伟(wei)说。
数据的多少(shao)直接影响着数据库的质量，数据库的质量直接影响着识别(bie)的准确率。为了在更短时间内充(chong)实这个(ge)数据库，卫星中心又有了新行(xing)动。“我们准备在试点区域建设小型无人机机场，目前选址已经完(wan)成，机场建好后，我们可以在北京远程遥控无人机起降，数据采集的能力将(jiang)大幅提升(sheng)。”卫星中心生物(wu)多样性遥感监测评估中心肖翠博(bo)士说。
一批新工具
卫星遥感功能更加精细完(wan)善，无人机近地(di)面遥感方兴未艾(ai)，一批又一批新工具不断(duan)涌现(xian)，守护生物(wu)多样性的“慧眼”更加立体、更加明亮。
在卫星中心无人机实验室，呈现(xian)在记者眼前的，是大小不同、形态(tai)各(ge)异的无人机及载荷设备：有续航可以达到4个(ge)多小时的中型固定翼(yi)无人机，也(ye)有可以垂直起降、灵活多变的多旋翼(yi)无人机；有常见(jian)的CCD光学成像设备，也(ye)有高精尖的高光谱设备。这个(ge)展厅，是生态(tai)环境低空(kong)遥感监测设备的一个(ge)缩(suo)影。
“通过不同的飞行(xing)平台搭(da)配相(xiang)应的载荷，可以满足不同的生态(tai)环境监测需(xu)求，使生态(tai)环境遥感监测更加灵活多变、快速高效(xiao)。”卫星中心航空(kong)部技术(shu)人员吴强说。
除了不断(duan)升(sheng)级迭代的无人机设备，这些年，卫星中心应用于生物(wu)多样性监测的其他工具也(ye)不断(duan)出新。
在卫星中心大楼门(men)口，停着一辆外观(guan)看来并无特殊的越野车。“这是由(you)高吉喜(xi)率领团(tuan)队(dui)自主研制的多功能生态(tai)移动巡护车，2022年8月完(wan)成了研制工作，到目前一直在结合业务需(xu)求进行(xing)迭代升(sheng)级。我们自主研发了多模(mo)态(tai)动物(wu)识别(bie)模(mo)型和超分辨率重建小目标(biao)识别(bie)模(mo)型，可对野生动物(wu)种群进行(xing)智能识别(bie)、计数与追踪。”卫星中心生态(tai)环境空(kong)间数据中心负责人曹飞说，移动巡护车已陆续赴北京、内蒙古、青海、山东等地(di)开展现(xian)场试验，均取得良(liang)好效(xiao)果。
按下遥控器(qi)上的按钮，搭(da)载监测设备的四足机器(qi)人便可自主行(xing)进，记者眼前这个(ge)新工具，能够在内蒙古草原植物(wu)多样性调查(cha)时替科研人员“跑腿(tui)”，实现(xian)对草原植物(wu)的观(guan)测、拍照和图像回传，提高监测效(xiao)率。万(wan)华伟(wei)说，这是由(you)卫星中心牵头研制的草地(di)生物(wu)多样性移动监测平台，顶部搭(da)载360度可见(jian)光相(xiang)机，通过获取高清照片进行(xing)入侵物(wu)种、退化指示(shi)物(wu)种、珍稀濒危(wei)物(wu)种等重要物(wu)种的识别(bie)，获取生物(wu)多样性状况，目前正推进技术(shu)升(sheng)级迭代，提升(sheng)设备负载能力、移动里程，增加适用场景，同时配套开发物(wu)种AI识别(bie)模(mo)型，更好开展生物(wu)多样性保护的智能化调查(cha)与监测。
新理念、新技术(shu)正给生物(wu)多样性监测带来更多令人欣喜(xi)的改变。“我们希望通过不断(duan)努力，提高生物(wu)多样性的监测水平，助力昆明—蒙特利尔全球生物(wu)多样性框架落到实处。”周(zhou)海丽(li)说。（本报记者 刘发为）
《 人民日报海外版 》（ 2024年05月21日 第08 版）
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