國家級自然保護區(qū)場景下的信息化建設(shè)方案研究

劉俊 蔣友文 孟斌

國家級自然保護區(qū)現(xiàn)多為人工管理，缺少系統(tǒng)的信息化建設(shè)體系。信息化技術(shù)的快速發(fā)展的今天，我國的國家級自然保護區(qū)迫切需要由傳統(tǒng)的人工管理模式走向智慧化管理模式，通過信息化手段實現(xiàn)自然保護區(qū)全方位監(jiān)測，促進保護區(qū)相關(guān)科研成果的產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化，改善保護區(qū)宣教條件，發(fā)揮保護區(qū)的社會服務(wù)功能。

自然保護區(qū)是為保護各種重要的生態(tài)系統(tǒng)及其相關(guān)環(huán)境、拯救各種瀕危的生物物種、保護自然歷史遺產(chǎn)等而劃定的進行保護和管理的特殊地域。自然保護區(qū)的首要功能是重要自然生態(tài)系統(tǒng)的原真性、完整性保護，同時兼具科研、教育、游憩等綜合功能。在我國，保護區(qū)多有地勢偏遠、地形復雜、覆蓋面大、資源監(jiān)測和保護任務(wù)重的特點。

自然保護區(qū)的建設(shè)需要通過對現(xiàn)有保護基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的整合和優(yōu)化，使國家級自然保護區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備設(shè)置更加科學合理；采取形式多樣的保護措施，最大限度地保護好保護區(qū)內(nèi)自然環(huán)境、自然資源和自然景觀，使其免遭破壞和污染，維護區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的原真性和完整性；并且通過各項保護工程的實施，使正在退化或已遭破壞的生態(tài)系統(tǒng)得到恢復，使自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更加合理，各物種種群數(shù)量不斷增加，使正在流失的人文資源得到保護和恢復，自然保護區(qū)生態(tài)質(zhì)量得到進一步提高；建立健全的自然保護區(qū)管理體制和運行機制，形成較為完善的保護管理體系。全面保護好現(xiàn)有的自然和人文資源；探索保護與利用協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑，為科學地管理自然、保護自然、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供樣板、最終達到人與自然和諧共處。

本文通過構(gòu)建保護監(jiān)測、科研工作和宣教工作三大體系，形成自然保護區(qū)的信息化監(jiān)測體系，從而實現(xiàn)自然保護區(qū)全方位監(jiān)控覆蓋，促進保護區(qū)建設(shè)與管理相關(guān)科研成果的產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化，進一步改善保護區(qū)宣教條件，發(fā)揮保護區(qū)的社會服務(wù)功能，使保護區(qū)成為科普教育、生態(tài)文明教育基地。

（一）人工管理效能低下

在我國，保護區(qū)多有地勢偏遠、地形復雜、覆蓋面大、資源監(jiān)測和保護任務(wù)重的特點，且信息化建設(shè)較為滯后，多為人工管理。人工管理則存在巡護監(jiān)測情況掌握不清楚、監(jiān)管效率低、管護壓力大等問題。

（二）災害預警和突發(fā)情況下快速響應能力偏低

在人工管理模式下，這些數(shù)據(jù)需要人定期到現(xiàn)場進行觀察和手工記錄，數(shù)據(jù)來源不夠及時、準確，這大大降低了保護區(qū)在災害預警和突發(fā)情況下快速響應的能力。

（三）數(shù)據(jù)資源綜合利用率偏低

在人工管理模式下、各項數(shù)據(jù)的收集和整理是以手工填寫和紙質(zhì)存檔的方式進行的。這種方式不僅很難將多項關(guān)聯(lián)指標相對比，更不能及時將數(shù)據(jù)進行分享，大大降低了數(shù)據(jù)的利用率。

（四）宣教工作不到位

自然保護區(qū)宣傳教育設(shè)施缺乏、設(shè)備落后，以及保護區(qū)管理人員的不足，使保護區(qū)宣教范圍不廣、力度不夠，也未起到更加全面有效的作用。

（一）保護監(jiān)測體系

構(gòu)架保護監(jiān)測體系，通過先進技術(shù)與設(shè)備，對整個保護區(qū)布下完整的監(jiān)控覆蓋網(wǎng)絡(luò)，提高管護效率與準確度，緩解管護壓力，解決保護區(qū)災害預警和突發(fā)情況下快速響應能力不足的問題，實時對保護區(qū)進行全方位監(jiān)控覆蓋，建立高效暢通的保護管理溝通渠道，使保護區(qū)能更加全面有效地開展管護工作?？傮w架構(gòu)如圖所示。

1.前端感知設(shè)備

根據(jù)保護區(qū)生態(tài)特點，前端設(shè)備建設(shè)包括：建設(shè)具備可靠的煙火識別算法及引擎的火情監(jiān)測智能終端，實現(xiàn)火情早期發(fā)現(xiàn)、有效降低煙火識別誤報率、提高煙火識別的準確度等特點，從而解決保護區(qū)內(nèi)森林防火預警問題；建設(shè)基于長焦高清的視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)對野生動物及棲息地、人為活動等進行視頻實時監(jiān)控，大大提高保護區(qū)的監(jiān)管能力；建設(shè)基于無線紅外自動觸發(fā)照相機，通過網(wǎng)格化部署，實現(xiàn)野生動物視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時回傳，降低設(shè)備數(shù)據(jù)采集難度，避免巡護人員及外業(yè)調(diào)查人員頻繁進出重點野生動物活動區(qū)域，減少人類干擾，避免人獸沖突，從而實現(xiàn)對野生動物種群數(shù)據(jù)的監(jiān)測和調(diào)查；在關(guān)鍵道路、出入卡口、重點區(qū)域等主要區(qū)域，部署卡口監(jiān)控智能終端，對進出保護區(qū)的車輛、人員進行7×24小時監(jiān)控和錄像。

2.傳輸及基礎(chǔ)設(shè)施

保護監(jiān)測體系采用運營商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)橋等技術(shù)，實現(xiàn)整個保護區(qū)內(nèi)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通。

根據(jù)需要，部署包括服務(wù)器、存儲、安全及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，用于支撐整個系統(tǒng)前端及后端的應用。

3.全面的人類活動監(jiān)管、野生動物種群監(jiān)測業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)

結(jié)合野生動物監(jiān)測和人類活動監(jiān)測的業(yè)務(wù)特點，系統(tǒng)后端管理平臺應具備：野生動物物種名錄、野生動物監(jiān)測數(shù)據(jù)運維管理及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、人類活動監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計分析、監(jiān)控設(shè)備運維管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

4.指揮中心中控系統(tǒng)建設(shè)

在自然保護區(qū)建設(shè)指揮中心，用于監(jiān)控、處突、會議、決策等，實現(xiàn)對自然保護區(qū)的監(jiān)測預警、信息報送、指揮調(diào)度、協(xié)同聯(lián)動、會商決策等需要。將各個系統(tǒng)有機的整合在一起，以實現(xiàn)集中控制為目標，通過顯示系統(tǒng)、數(shù)字會議系統(tǒng)等滿足決策的要求，實現(xiàn)本地、遠程的靈活控制，實現(xiàn)智能化、一體化管理。

（二）科研工作體系

保護區(qū)除保護現(xiàn)有生物資源外，更重要的職責是對現(xiàn)有的森林及野生動植物資源進行科學研究，以便更好地保護生物多樣性。保護區(qū)內(nèi)生物多樣性豐富，生態(tài)系統(tǒng)極為復雜，科研領(lǐng)域廣、內(nèi)容多，開展科研監(jiān)測意義重大。通過構(gòu)建科研工作體系解決自然保護區(qū)科研工作中數(shù)據(jù)的收集、整理、對比和分析的問題，充分發(fā)揮保護區(qū)的資源優(yōu)勢，促進保護區(qū)建設(shè)與管理相關(guān)科研成果的產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化，把科研成果作為保護區(qū)自然資源保護管理最直接的科學依據(jù)，從而更好地推動保護區(qū)內(nèi)科學研究工作。

自然保護區(qū)區(qū)域廣，地勢復雜，缺乏針對科研監(jiān)測的設(shè)施設(shè)備及監(jiān)測巡護車輛等?？筛鶕?jù)自然保護區(qū)實際情況，配備相應的科研輔助設(shè)備（數(shù)碼單反相機、數(shù)碼攝像機、紅外數(shù)碼夜視儀、紅外線自動觸發(fā)相機、電腦、帳篷、GPS等），用于日?？蒲泄ぷ?。并建立相應的管理制度，從而保證科研工作的規(guī)范性及持續(xù)性等。

（三）宣教工作體系

保護區(qū)宣傳教育設(shè)施缺乏、設(shè)備落后，以及保護區(qū)管理人員的不足，使保護區(qū)宣教范圍不廣、力度不夠，也未起到更加全面有效的作用。通過構(gòu)建宣教工作體系，進一步改善保護區(qū)宣教條件，發(fā)揮保護區(qū)的社會服務(wù)功能，使保護區(qū)成為科普教育、生態(tài)文明教育基地，使保護區(qū)周邊社區(qū)群眾的自然保護和生態(tài)文明意識得到加強。

自然保護區(qū)具有良好的自然資源和景觀資源，通過建設(shè)具備開展自然教育與科普宣傳能力為一體的自然科普教育基地，充分融合多媒體的多樣化表現(xiàn)形式，設(shè)計集趣味性、科普性、科技性于一體的自然教育課程，實現(xiàn)保護區(qū)的教育及科普功能。

建立志愿者交流與合作機制，開展志愿服務(wù)能力建設(shè)，建設(shè)自然保護地志愿者隊伍，鼓勵公眾與保護組織參與保護地科研宣教工作，發(fā)揮組織和橋梁作用，定期開展面向自然保護區(qū)工作人員、社會公眾及社區(qū)居民等不同人群的教育培訓活動，把面向社會開展自然教育、提高公眾生態(tài)保護意識納入保護區(qū)的重要工作日程。

針對自然保護區(qū)，構(gòu)建數(shù)字化解說系統(tǒng)，為公眾提供智慧化生態(tài)解說服務(wù)，讓公眾在游自然保護區(qū)的同時，激發(fā)其對自然生態(tài)環(huán)境的興趣，了解生態(tài)系統(tǒng)、動植物、自然保護區(qū)保護的相關(guān)知識，感受自然保護區(qū)環(huán)境的優(yōu)美和樂趣。

本研究在自然保護區(qū)信息化建設(shè)行業(yè)中具有普適性。通過對自然保護區(qū)現(xiàn)有問題的分析和研究，構(gòu)建國家級自然保護區(qū)場景下的信息化建設(shè)體系，全面提高自然保護區(qū)保護管理信息化水平，進一步提高科普宣教能；以科技為依托，以自然保護為根本，以促進保護區(qū)和周邊社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展為目的，以加強自然保護區(qū)有效保護和提升管理水平為突破口，構(gòu)建智慧保護監(jiān)測體系。

作者單位：中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司

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