關于融入自然資源調查監(jiān)測體系的草原資源監(jiān)測如何開展的思考

肖粵新，王步清，鞏 浩，施 招，王榮譚，成 明，許開宏

（1.中國地質調查局長沙自然資源綜合調查中心, 湖南 長沙 410600；2.自然資源部自然資源要素耦合過程與效應重點實驗室, 北京 100055）

草原面積大概占全球陸地總面積的24%，草原生態(tài)系統(tǒng)是全世界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，在水源涵養(yǎng)、水土保持、碳氮平衡、生物多樣性保護、氣候調節(jié)、防風固沙等方面均有著不可替代的功能[1]。我國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)可分為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)以及農田生態(tài)系統(tǒng)，其中草原生態(tài)系統(tǒng)目前是中國最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，是長江、黃河、雅魯藏布江等主要河流水系的源頭，是中國絕大部分少數民族集中生活區(qū)域，對維持我國生態(tài)系統(tǒng)格局穩(wěn)定、水源地保護及水環(huán)境安全、社會和諧穩(wěn)定具有極其特殊的意義。我國現有3.928 億hm2的天然草原，約占我國國土面積的40.9%，約占全球草原面積的12%[2]，是農田生態(tài)系統(tǒng)面積的2.9 倍、森林生態(tài)系統(tǒng)面積的1.9倍，是二者范圍之和的1.2 倍[3]。從地理位置分布范圍上來看，41%的草原面積分布在中國北方，38%的草原位于青藏高原地區(qū)，21%分布在我國長江以南地區(qū)，我國青藏高原與北方主要為大面積的天然草原、草地，南方基本上為草山、小型草坡[4]。

2020 年1 月17 日，自然資源部發(fā)布《自然資源調查監(jiān)測體系構建總體方案》，方案明確提出需要查明草原類型、等級、生物量、生態(tài)環(huán)境和各種生物變化情況等，以便獲取我國各地區(qū)的草原蓋度、草原生產力利用狀況等，掌握各地區(qū)草原植被生長、生產利用、生態(tài)退化、草原三害及草原生態(tài)環(huán)境保護等動態(tài)信息，發(fā)布年度監(jiān)測報告及各種重要數據[5]。進一步明確提出草原資源調查監(jiān)測是自然資源調查監(jiān)測中的一項專題監(jiān)測，當前，我國生態(tài)文明建設發(fā)展正處于穩(wěn)步發(fā)展階段，草原生態(tài)系統(tǒng)建設面臨著機遇和挑戰(zhàn)，而草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測是草原生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的引領性工作，其目的是徹底掌握草原、草地、草山、草坡和草資源的類別、數量、生態(tài)質量及面積分布，合理分析草原生態(tài)系統(tǒng)特征，科學客觀評價草原管理水平與績效，對草原資源進一步提出系統(tǒng)優(yōu)化、維持草原平衡、保護與利用的意見，是獲得草原變化第一手數據、摸清草原退化原因和恢復機制、補齊草原工作短板的重要基礎。一直以來，黨中央、國務院高度重視，農業(yè)農村部、科技部、中國地質調查局、國家林業(yè)局和中國科學院做了大量工作，但與森林生態(tài)系統(tǒng)和農田生態(tài)系統(tǒng)相比，草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測工作相對落后，在面積廣闊、類型豐富多樣的草原生態(tài)系統(tǒng)只有12 個國家野外站，經費投入不足、基礎設施落后、人才隊伍薄弱、科技成果零散等問題比較突出。特別是與其他國家相比投入時間較短，例如美國克羅拉多草原、俄羅斯卡門草原、北哈薩克斯坦中亞草原、英國洛桑的草原監(jiān)測工作都有上百年歷史，而我國草原生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)展僅30 多年，從而缺乏系統(tǒng)性、全方位的草原生態(tài)系統(tǒng)長序列數據，導致草原退化機理不清，治理修復技術匱乏，難以為草原生態(tài)保護工作提供強有力的科技支撐，因此加快推進構建新時期草原資源調查監(jiān)測格局體系是當前迫切需要進行的工作，具有極其重大的現實意義[6]。

黨的十八大以來，國家大力推進生態(tài)文明建設，保護修復草原生態(tài)、重現綠水青山成為草原工作的首要任務?？倳涥懤m(xù)提出了將生態(tài)文明建設納入中國特色社會主義“五位一體”的總體布局，堅持山水林田湖草是一個生命共同體的理念和要求，草原生態(tài)系統(tǒng)作為我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，建立草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測網絡，是加強草原科技創(chuàng)新，提升科技支撐能力，解決草原生態(tài)問題的必然選擇。當前，我國科技創(chuàng)新正處于大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期，而生態(tài)系統(tǒng)野外綜合觀測研究站的建立已成為中國科技創(chuàng)新內容體系的重要組成部分，森林、草原、農田、濕地、荒漠等類型的野外站，通過長期定位綜合觀測研究，為國家生態(tài)系統(tǒng)保護、青藏鐵路、三北防護林工程、退耕還濕還草還林、碳源碳匯研究等國家重大生態(tài)建設提供了科學的數據支撐?；谝巴馀_站開展的跨區(qū)域跨學科的聯網觀測和聯網試驗，引領了我國和亞洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網絡的發(fā)展，為學科發(fā)展和國家經濟社會發(fā)展作出了重大貢獻。因此，本文通過對中國草原調查監(jiān)測的發(fā)展歷程、內容指標體系、人才隊伍建設、基礎研究和法規(guī)制度等方面的綜合研究和總結思考，以期為草原資源調查監(jiān)測下一步的發(fā)展提供參考和借鑒，為草原生態(tài)安全系統(tǒng)格局，國家生態(tài)文明建設提供一定的支撐作用。

1 草原調查監(jiān)測的發(fā)展歷程

建國后，我國的草原資源建設工作主要為草資源調查與監(jiān)測兩個部分。其中，最先開始的為草原調查工作，于20 世紀50 年代開展，由地方政府組織對中國北方草原牧區(qū)開展區(qū)域性草資源調查，初步查清青藏高原和北方天然草原資源情況。全國性的草原調查共開展了3 次，第一次是20 世紀80 年代原農業(yè)部組織的“第一次全國草場資源調查”，查明草地資源面積分布、縣級草地類型、等級等情況；第二次草原調查于2017-2018 年進行，在原農業(yè)部畜牧業(yè)司的組織下，全國開展了“草地資源清查”，開展草地資源等級、退化、沙化及石漠化情況；第三次調查始于2019 年，自然資源部組織實施的以綜合植被覆蓋指數為主的草原資源專項調查。

我國草原監(jiān)測始則開展較晚，大概在20 世紀90 年代，并且在此過程中“3S”技術得到了有效的應用。2003 年后，原國家農業(yè)部初步建立了草原監(jiān)理中心，之后草原監(jiān)理總站也在各地政府、科研機構的支持下陸續(xù)成立，從此，中國的草原監(jiān)測初步邁入了嶄新的發(fā)展階段。2005 年，我國發(fā)布了第一個國家層面的草原監(jiān)測報告，截止至今，已連續(xù)發(fā)布16 年。經過近30 多年來的研究探索，草原監(jiān)測工作初步形成規(guī)模，建成了年度監(jiān)測機制。但是，在當前形勢下，草原發(fā)展仍然面臨新的任務、新的壓力，草原監(jiān)測機制亟需進一步加強和完善。為繼續(xù)做好全國性草原資源普查工作，2021 年根據自然資源部調查監(jiān)測司和中國地質調查局自然資源綜合調查指揮中心的統(tǒng)一部署，在國土“三調”已經獲取最新草原面積分布的基礎上，主要調查草原類型、草原植被蓋度、高度、生物量、優(yōu)勢草種及生境狀況等。調查方法也采用地面調查和遙感監(jiān)測結合的方法測算草原資源綜合植被蓋度與生物量指標，分析形成綜合調查成果，以確保全面查清草原資源與其動態(tài)情況，為加強草原資源保護，開展生態(tài)修復，開發(fā)利用監(jiān)管，推進草原領域生態(tài)文明體制改革和生態(tài)文明建設，提供可靠的數據支撐。

2 存在主要問題

2.1 草原資源基礎數據較為缺乏

當前草原資源監(jiān)測面臨最大的問題就是本底數據不清，一直使用20 世紀80 年代開展草原調查取得的數據。經過30 來年的自然規(guī)律變化和工程建設，草原的面積分布、種類、數量與生物量等陸續(xù)發(fā)生了極大的變化。草原退化、鹽堿化與沙漠化、草原開墾面積變化未及時進行年度數據更新，使得草原基本現狀不明。同時草原權屬范圍不清，部門各自為政，分類標準相差較大，數據庫建設標準不一，數據內容差異大，導致草原管理部門權威性急劇下降，科研數據也缺乏說服力。而且，國土“三調”數據公布的結果僅能從宏觀層面上為草原部門的政策制定提供一定依據，已滿足不了新時期草原的生產管理要求。

2.2 調查監(jiān)測指標體系不夠完善

目前，我國雖然已經構建了草原資源連續(xù)清查和年度監(jiān)測的內容體系，監(jiān)測內容大概包括草原資源基本特征、草原生態(tài)健康狀況、草原災害基本信息、草原保護修復工程效益等。但在新的理論形勢下，我國的監(jiān)測體系并未完全與草原生態(tài)保護修復、草原動態(tài)監(jiān)測、草原年度調查監(jiān)測更新、草原應急監(jiān)測等融為一體，極大程度地降低了草原調查監(jiān)測工作的效果。由于草原系統(tǒng)的基礎數據缺乏，導致草原監(jiān)測內容指標不夠完整，與現代草原管理與生態(tài)文明建設的實際需要不相適應，需要對當前的草原調查、監(jiān)測內容體系相對應的監(jiān)測指標進行調整、補充和優(yōu)化，建立不同時空維度、不同指標內容、不同功能用途的分類分級體系，以適應草原生態(tài)系統(tǒng)保護利用和發(fā)展建設的需求[7]。

2.3 資金投入不足、基礎科技創(chuàng)新研究

草原調查監(jiān)測屬于高度流散型作業(yè)，工作量大、范圍廣、任務較重，需要較多的人員和時間，而我國與發(fā)達國家相比，暫未形成高效的投入與保障機制，調查經費長期投入不足，得不到穩(wěn)定的保障。草原調查監(jiān)測方面開展了一些基礎研究，但已建臺站大部分研究內容單一，側重于草原生產利用，對草原基礎資料研究往往只停留在表面，研究程度較淺，未及時產出較為重要的研究成果，調查數據轉化率較低，具有引領性成果更為稀缺，技術保障不足，學術影響力低。因工作生活條件艱苦、整體待遇不高，很難吸引優(yōu)秀的技術人員和穩(wěn)定科研團隊，導致難以開展長期連續(xù)的觀測、試驗和研究，整體研究水平不但低于國際同類臺站，與國內農田、森林生態(tài)系統(tǒng)臺站比較也有較大差距，需要在現有國家站的基礎上補齊短板，進行系統(tǒng)化建設。

2.4 調查監(jiān)測力量薄弱，地面監(jiān)測站點較少

雖然我國已形成了一定數量規(guī)模的草原調查監(jiān)測部門機構，但因為調查監(jiān)測技術及裝備較為落后，甚至配備不齊，加之部分人員專業(yè)技術知識缺乏、調查監(jiān)測技術水平低，在實際問題中解決能力不夠靈活等因素，導致目前草原調查監(jiān)測與林業(yè)調查監(jiān)測來說力量相對比較薄弱。當前，我國初步建立了200 個左右的國家級草原固定監(jiān)測點，與其他國家監(jiān)測點相比，草原固定監(jiān)測站點目前還存在站點數目少、空間分布不均衡、基礎建設落后的問題[8]。草原調查向監(jiān)測發(fā)展的關鍵點是沒有建立相對應的技術標準和完善的管理制度，導致野外長期調查點未能及時有效的發(fā)展成為野外固定監(jiān)測站。此外，盡管一部分草原大省建立了一定數量的省級草原固定監(jiān)測點，但監(jiān)測點總體上較少，還需加大建設力度。

2.5 法規(guī)制度體系亟需完善

我國目前使用的草原資源領域法律體系沒有形成一定的系統(tǒng)性，沒有劃分明確的責任主體，調查技術體系未完全統(tǒng)一，甚至存在同一空間中的草原資源受多部法律管理的情況。研究構建統(tǒng)一的草原資源調查監(jiān)測法律制度體系，是進一步推動草原資源調查監(jiān)測有法可依的必要保障?，F階段，亟需按照新時代新理念查閱已有的草原資源法律制度，去其糟粕，取其精華，優(yōu)化不足，使其成為內容體系完整、高效可實施的行業(yè)法規(guī)[9]。進一步規(guī)范各級部門在草原資源調查監(jiān)測中的職責范圍，明確分工、調查監(jiān)測頻率周期、數據質量控制、成果共享機制等。具體來說，在目前的草原法治體系建設中，需要在持續(xù)貫徹落實《中華人民共和國草原法》的基礎上，參照省部及地方政府發(fā)布的有關法律政策規(guī)定，制定適合于草原生態(tài)系統(tǒng)保護的法規(guī)制度，并通過積極引導落實草原基本保護制度的形勢，為草原生態(tài)系統(tǒng)的整體健康發(fā)展提供科學保障[10]。

3 監(jiān)測體系下如何開展草原資源調查

3.1 自然資源調查監(jiān)測體系介紹

我國觀測研究網絡建設起步較晚，但近40 年來發(fā)展迅速，據統(tǒng)計，全國各類野外綜合觀測站約7 000 個，自然資源類600 余個[11]。按照服務的對象與目的，初步分為科研網和部門的業(yè)務網。其中，中國科學院生態(tài)系統(tǒng)觀測網屬于典型的科研網，主要對水、土、氣、生等多種自然要素展開定位觀測和綜合研究，旨在解決重大科學問題；而水利部、生態(tài)環(huán)境部、農業(yè)農村部、中國氣象局等部門建設的觀測網則屬于典型的業(yè)務網，研究對象主要為單項資源和其相關的環(huán)境要素，以支撐部門業(yè)務運行和管理為主，兩者研究尺度較為單一，往往停留在某一要素上[12]，這些臺站整體布局不盡合理，其中東部較多、中西部艱苦地區(qū)則較少，而在一些環(huán)境變化比較敏感、生態(tài)脆弱不穩(wěn)定的地區(qū)數量更少，不能滿足自然資源管理的需求；各臺站隸屬多個部門與單位，缺少系統(tǒng)性，未形成一個系統(tǒng)的觀測體系；缺乏跨站、跨區(qū)域的協作研究，觀測數據未能形成自然資源三維時空數據庫。另一方面，數據采集、智能化分析處理和標準化管理仍缺少相對應的規(guī)范，缺乏有效的資源數據共享機制，嚴重制約研究成果產出，無法滿足自然資源部的“統(tǒng)一組織開展、統(tǒng)一法規(guī)依據、統(tǒng)一調查體系、統(tǒng)一分類標準、統(tǒng)一技術規(guī)范、統(tǒng)一數據平臺”的“六統(tǒng)一”自然資源調查監(jiān)測體系的要求。而自然資源要素綜合觀測體系的提出就是針對以上的各觀測網絡中的問題和滿足自然資源管理的現實需求，以自然資源綜合區(qū)劃為單元，以該區(qū)劃內所有的自然資源要素為調查研究對象，定位為科研加業(yè)務網，其中科研是為了更好地服務業(yè)務，以“系統(tǒng)調查、觀測試驗、模擬預測、評價咨詢”為宗旨，以區(qū)域自然資源結構配比、區(qū)域水循環(huán)-水量平衡研究、區(qū)域生物地球化學循環(huán)過程、氣候對自然資源系統(tǒng)影響、陸地生物多樣性、四位一體探測技術方法的六大研究方向。觀測站網建設主要按照一級站、二級站、三級站的金字塔型在各區(qū)劃進行觀測站網布設，其中一級站控制12 個一級自然資源區(qū)劃，以管理、衛(wèi)星遙感觀測兼大型綜合研究為主，定位為觀測研究中心；二級站控制105 個三級自然資源區(qū)劃，為有人值守的原位觀測實驗、航空遙感觀測兼綜合研究，定位為野外科學觀測研究站；三級站控制803 個四級自然資源區(qū)劃，定位為無人值守兼定期調查觀測為主的野外科學觀測站。并通過自建、改建、融合共建的方式進行分層次分級別的建設。圍繞觀測要素，內容指標，以野外臺站為基礎，綜合衛(wèi)星遙感、人工調查和長期定位觀測等方法手段，按照統(tǒng)一標準的技術方法和觀測儀器裝備，開展長期、連續(xù)、穩(wěn)定的定位觀測研究。利用信息技術，構建觀測樣點→三級觀測站(點)→二級觀測站→一級研究站→數據匯集中心的數據傳輸通道[13]。在數據匯集中心集成觀測數據集，開展數據匯聚、資源管理、專題研究和應用共享服務，使得自然資源要素數據成果高效共享和精準定位服務各級需求。以數據中心持續(xù)收集的數據為基礎，構建三維立體模型，開展資源環(huán)境承載力等生態(tài)關鍵問題的模擬，提供決策可視化環(huán)境，使得數據及時轉化為成果應用，實現自然資源智能化管理和科學化決策[14]。

3.2 新時期如何開展草原資源調查監(jiān)測

草原資源調查監(jiān)測是自然資源調查監(jiān)測中的一項專項監(jiān)測，是目前了解草原生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)狀況、評定草原生態(tài)保護修復工程成效、推進草原保護和持續(xù)高效利用的基礎。當前，國家生態(tài)文明保護建設工作不斷加深，在草原資源管理上、在監(jiān)測內容類別等方面的應用凌駕于調查之上且監(jiān)測頻率也遠多于調查。因此在新時期如何開展草原資源調查監(jiān)測是一項很有意義的任務。結合前人研究現狀與國家總體需求，草原調查監(jiān)測的內容體系應從以下幾方面進行完善：

3.2.1 優(yōu)化調查監(jiān)測內容體系

目前國家級別的草原固定監(jiān)測點約有200 多個，但存在數量少、地區(qū)分布不均衡、設施設備落后等問題，這極大地阻礙了草原監(jiān)測工作的開展。為從根本上解決以上問題，構建科學規(guī)范的草原監(jiān)測調查內容體系成為了一項非常緊迫的工作。按照《草原法》與《自然資源調查監(jiān)測體系構建總體方案》的標準要求，各部門需要在統(tǒng)一的調查、評價、監(jiān)測制度的基礎上，加快建成新時期國家草原監(jiān)測調查內容體系。首先，需要國家出臺標準規(guī)范草原調查監(jiān)管體系，推動草原資源綜合觀測指標體系建設上升為國家戰(zhàn)略性基礎工程，得到國家重大專項資金支持。其次，在滿足新時代草原生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評價的基礎上，重新全面整理草原調查監(jiān)測內容指標，結合林地、濕地等自然資源的調查監(jiān)測內容指標，優(yōu)化目前的草原調查監(jiān)測內容指標，為服務現代化草原管理建設邁出重要的一步，為后續(xù)監(jiān)測工作的順利進行提供助力。最后，由于草原所處的生態(tài)環(huán)境不同，在開展監(jiān)測工作的進程中，為持續(xù)提升監(jiān)測的效果，需要根據具體的實際情況制定科學規(guī)范的調查監(jiān)測標準，因此優(yōu)化草原調查監(jiān)測內容指標體系是一項很緊迫的工作。

新時期草原調查監(jiān)測內容體系的構建要與新時期生態(tài)文明建設相融合，在不斷繼承與創(chuàng)新過程中構建屬于草原調查監(jiān)測的“四梁八柱”[15-16] (圖1)。草原資源基本情況監(jiān)測內容包括草原類型、草原數量、草原質量、草原結構和草原功能5 個方面[17](表1)?？山Y合研究需要和繼承以往的調查成果，有針對性的開展草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，草原自然災害監(jiān)測、草原生態(tài)工程監(jiān)測及效益評價和草原碳匯等單獨的專項調查監(jiān)測(表2)，以適應新時代草原監(jiān)測的需求。

表1 草原資源基本情況監(jiān)測內容和因子Table 1 Base condition monitoring of grassland resources and factors

表2 草原資源專項調查監(jiān)測內容Table 2 Special investigation and monitoring of grassland resources in content

圖1 草原調查監(jiān)測的“四梁八柱”Figure 1 Investigation and monitoring of the Prairie "four beams and eight pillars"

3.2.2 創(chuàng) 新 研 究 方 法 技 術

草原資源調查監(jiān)測需要在科學繼承的基礎上不斷創(chuàng)新，同時加強新的理論方法和新的科學技術的運用，針對不同的草原類型、指標內容和監(jiān)測環(huán)節(jié)都應結合不同的科學技術方法，共同構建草原資源調查監(jiān)測的科學技術方法體系。要將調查與監(jiān)測有機融合，調查是為“底圖、底線、底板”的建立服務，為構建科學統(tǒng)一的國土空間生態(tài)管控體系打下初步基礎，而監(jiān)測的目的則更多的是為了科學地實施“管制、監(jiān)管和保護修復”服務，最終建成山水林田湖草多要素的生命共同體。簡而言之，對全流程、全方位的自然資源管理來說，調查是基礎，是本底，而監(jiān)測則是常態(tài)，是未來發(fā)展方向[18]。當前草原資源調查觀測技術手段正向多源、多方位、自動化觀測、立體化觀測的新時期[19]，“天空地”一體化的多維度立體化觀測網絡體系將成為新時期草原資源監(jiān)測的重要研究方向[20]。

典型樣地調查：目前常規(guī)的草原調查方法主要為地面調查方法，合理選擇樣地和調查路線，之后使用隨機抽樣的方法確定調查樣方，最后用GPS 進行精準定位[21]，主要調查內容包括草原基本信息、立地因子、管理因子、測草因子、生態(tài)狀況因子和其他因子6 個部分(表3)。

表3 草原資源地面調查主要內容Table 3 Investigation of grassland resources in the ground the main content

“天空地”一體化監(jiān)測技術，監(jiān)測系統(tǒng)內的“天”多指衛(wèi)星遙感監(jiān)測，“空”多指無人機遙感監(jiān)測，“地”則為地面觀測(分為定位觀測和人工固定樣地觀測)，有時還研究地下水井，形成天空地井模式。在遙感衛(wèi)星數目穩(wěn)步增加的大背景下以及“互聯網 +、大數據平臺”“地理信息系統(tǒng)”等一系列新興技術的革新，數據的光譜、時空分辨率漸漸精細化，模塊化。美國、英國和中國等國家持續(xù)深入探索應用激光雷達、無人機、高光譜等不同手段的遙感技術，其中中國在2020 年初次結合無人機技術開展地面調查用于森林生態(tài)系統(tǒng)評估。結合我國實際，應在已有的海量的遙感數據集的基礎上，深入學習先進的技術方法，在國土“三調”成果基礎上，堅持以衛(wèi)星遙感監(jiān)測為主，“遙感 + 地面”相結合的監(jiān)測技術手段，點面結合，開展草原資源專項調查，充分應用近紅外光譜、高光譜檢測技術、光譜成像技術、近地遙感技術等先進技術[22]，開展草原生態(tài)系統(tǒng)功能價值評估等研究，實現遙感技術在草原資源調查監(jiān)測中的深入應用。充分利用和發(fā)揮無人機組網遙感觀測，傾斜攝影測量等技術建設自然資源監(jiān)測的三維數據庫，推動自然資源調查監(jiān)測能力向天-空-地立體綜合觀測發(fā)展，為自然資源統(tǒng)一管理提供長期、穩(wěn)定、連續(xù)的數據方法支撐，為自然資源管理的重大決策提供理論科學依據[23]。

激光雷達在草地資源調查監(jiān)測研究中，最早被用來提取灌木的冠層高度，在激光雷達技術不斷發(fā)展的情況下，技術人員開始在草原結構參數的提取運用激光雷達技術，主要包括植物冠層高度、植被覆蓋度等，在提取遙感參數的基礎上，建立生物量估算模型，從而實現草原生物量的初步估測。還有部分理論基于草地結構參數和草原生物量，通過遙感獲取草原結構參數、草原生物量和地形地貌因子，進一步實現退化草原的恢復監(jiān)測，還有應用于草地生物多樣性的評估[24]。

近地高光譜遙感技術則多應用在草原的生物量估測、草原種類識別、草資源化學成分組成的估測等幾個方面的應用，世界目前關于高光譜遙感技術在草資源方面的探索研究相對來說較少，絕大部分應用在森林生態(tài)系統(tǒng)和農作物等方面，高光譜遙感結合激光雷達將成為遙感領域在草資源監(jiān)測方面的新寵[25]。

無人機遙感技術在國內發(fā)展的比較晚，但近年來關注的熱度很高[26]。朝魯門[27]、高姻燕等[28]、伏帥等[29]總結了無人機遙感在我國草原生態(tài)系統(tǒng)中的發(fā)展與應用，得出通過無人機遙感得到的數據產品主要服務于草原動態(tài)監(jiān)測、草原生態(tài)安全評估、草地生物量估算、牧草產量評估、草勢生長預測及凈初級生產力(NPP)反演、草原生物災害預測預警、航空植保等方面。

草原監(jiān)測必須堅持“3S”與地面調查相結合的技術路線已成為共識[30]。地面監(jiān)測為“3S”技術提供本底數據和后續(xù)精度驗證，并可充分補充遙感技術難以提取的監(jiān)測指標[31]。結合氣候分區(qū)與草原資源種類分區(qū)，利用部分已有監(jiān)測點組建一批野外長期定位觀測研究臺站，承擔長期連續(xù)監(jiān)測和資源年度清查的任務。組建穩(wěn)定的長期扎根于野外臺站的專業(yè)隊伍，以草原植被、氣候、土壤、水文地質特征與生物多樣性觀測為核心內容，不斷完善自動化監(jiān)測設備與信息化傳輸通道的建設，促使草原生態(tài)系統(tǒng)野外定點觀測研究站不斷發(fā)展壯大[32]。通過地面監(jiān)測，可極大程度提升“3S”技術的效率和精度，通過預測模擬，還可縮短監(jiān)測的周期，同時可以保障監(jiān)測的質量。

草原資源的“天空地”一體化觀測是新時期草原信息化、科學管理化和生態(tài)系統(tǒng)一體化耦合關系研究的重要手段，不僅可以促使生態(tài)格局更加安全，還可以實現草原資源動態(tài)實時更新，同時也能科學準確地獲取草原植被的信息，掌握草原資源生態(tài)系統(tǒng)實時狀況和生態(tài)演變動向。

3.2.3 加 大 成 果 應 用 轉 型

依托大數據中心建設，建成自然資源要素綜合觀測一體化平臺系統(tǒng)，按照數據-信息-知識-智慧盤旋上升的數據加工理念，最終實現數據匯聚、管理、專題應用和共享服務功能，成為自然資源部“一張網”“一張圖”和“一個平臺”的重要節(jié)點，充分研究分析已有的觀測數據，科學產出重大的咨詢研究報告、資源評估報告等有影響力的成果，豐富草原調查監(jiān)測成果產品形式，通過制作工作簡報、自然資源公報等通俗易懂的觀測產品，提升觀測研究的社會影響力。全方位提高互聯網 + 實時監(jiān)測的能力，主要結合物聯網、信息網絡爬蟲等科學技術手段，逐步實現自動化高效現代化的觀測能力[33]。同時強化成果數據共享服務，搭建開源可拓展的自然資源觀測平臺，實時對接野外觀測數據，為相關行業(yè)提供綜合數據服務，確保草原資源觀測數據實用性[34]。通過國家層面推進調查監(jiān)測數據成果跨行業(yè)跨部門使用，避免各業(yè)務部門投入人力物力重復工作。根據不同的任務需求，科學合理地制定成果數據共享機制，及時為政府的管理、研究、決策提供數據支撐，合理滿足各部門對數據的需要，形成“我家有數據，大家一起用”的調查監(jiān)測應用的新模式，為自然資源部履職“兩統(tǒng)一”職責(統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產所有者職責，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復職責)、服務國家生態(tài)文明建設和自然資源管理提供數據、平臺和技術支撐。

4 建議

4.1 切實提高對草原資源與生態(tài)監(jiān)測工作的認識

草原調查監(jiān)測是草原穩(wěn)步發(fā)展的命脈，是摸清草原資源本底特征，掌握草原生態(tài)系統(tǒng)功能、草原產量、草原退化狀況、草原各種災害等一系列的草原基本特征情況，是合理評估草原生態(tài)修復保護工程效果、草原生態(tài)格局狀況，開展草原實時監(jiān)管的重要技術方法手段，是草原科學保護和永續(xù)利用的根基。草原資源系統(tǒng)價值評估不僅需要全國規(guī)模的各種基礎調查數據，同時，還需要直接觀測的數據，尤其是如何用聯網觀測和試驗數據來優(yōu)化模型參數并降低模型模擬的不確定性，提高預測的準確性，是未來全球變化研究的主要挑戰(zhàn)，因此，在這樣的背景下，開展自然資源系統(tǒng)的多要素綜合觀測，整合定位觀測-樣帶調查-區(qū)域清查-衛(wèi)星遙感-社會統(tǒng)計的多源學科數據資源，可為草原資源系統(tǒng)價值評估提供扎實的數據支撐。草原資源的監(jiān)測觀測工作當前仍在起步階段，要實現草原的現代化管理，在實際工作中不斷檢驗和優(yōu)化草原調查監(jiān)測指標體系是基礎，而如何在自然資源調查監(jiān)測體系下開展草原資源調查監(jiān)測，構架新時代草原調查監(jiān)測指標體系，既是展開草原調查監(jiān)測工作的基本，也是自然資源綜合調查中的基礎性工作。

4.2 加快推進草原資源與生態(tài)監(jiān)測專業(yè)團隊建設

建立長期穩(wěn)定的觀測團隊，實現長期連續(xù)支撐。草原資源觀測是一個長期連續(xù)穩(wěn)定的觀測工作，是在環(huán)境艱苦的地區(qū)中開展單一、無趣，且短期難見成果的公益性、基礎性工作，需要技術人員耐得住寂寞，持續(xù)積累基本數據和觀測資料，在量變的基礎上探索質變的規(guī)律和有效地服務于自然資源部“兩統(tǒng)一”管理。特別需要一支在國家層面上統(tǒng)一部署、統(tǒng)一觀測研究體系標準的、具有很高專業(yè)知識的，長期的穩(wěn)定的野外觀測團隊。2020 年8 月，自然資源部中國地質調查局自然資源綜合調查指揮中心及其下屬的13 個專業(yè)中心陸續(xù)掛牌成立，其主要任務職能之一就是開展自然資源綜合調查監(jiān)測，是一支裝備精良，專業(yè)技術較高的團隊，主要圍繞破解重大資源、生態(tài)、環(huán)境、災害問題，支撐服務國家經濟社會發(fā)展、生態(tài)文明建設和自然資源管理中心工作，而草原資源調查監(jiān)測則為其中的一項專項調查。探索良好的合作機制，積極聯合現有的科研院所、大學高校、各省市監(jiān)測站、各監(jiān)測點的監(jiān)測團隊，形成長期穩(wěn)定的草原資源與生態(tài)監(jiān)測專業(yè)團隊。

4.3 融合創(chuàng)新技術穩(wěn)步推進草原資源調查監(jiān)測

隨著科學技術、手段的不斷革新，激光雷達、無人機等先進遙感技術越來越多地運用在不同尺度、維度自然資源動態(tài)調查監(jiān)測中來。往往單一遙感產品難以滿足自然資源要素綜合監(jiān)測的新時代要求，如何實現多源融合、多尺度發(fā)展、多平臺遙感數據產品的協同作用，構建“天空地”一體化的新時期自然資源調查監(jiān)測技術規(guī)范體系，加速不同類型的自然資源遙感手段應用的統(tǒng)一化、標準化研究，是當前及以后很長一段時間里自然資源綜合監(jiān)測的重點發(fā)展方向。與此同時，隨著大數據時代的開啟，人工智能自動化、云計算與機器學習模擬等高新技術的陸斷發(fā)展，將加快多源、多尺度、多平臺遙感數據在自然資源調查應用中的縱深發(fā)展，實現自然資源數量、質量、生態(tài)一體化監(jiān)測和山、水、林、田、湖、草多要素集成化監(jiān)測，將機器學習與數據挖掘方法技術應用于觀測數據智能化、模塊化處理，開展模擬研究，分析預測草原生態(tài)系統(tǒng)資源與環(huán)境動態(tài)變化特征；應用數據可視化分析方法，對草原觀測數據進行科學直觀的體現；應用數據共享服務技術，為國家單位、企業(yè)和社會各界有需求的公眾提供權威可靠和真實準確的草原資源信息，是草原資源一體化多維度動態(tài)調查監(jiān)測未來的發(fā)展研究方向。

4.4 強化綜合研究與數據共享服務

強化綜合研究。在草資源觀測研究層面，不可只關注草資源本身性質，更要加強耦合關系的研究，將草資源與氣候、水文、土地、生物等自然資源當作一個有機的整體，科學系統(tǒng)研究資源種類、數量、質量、空間結構變化等，并深入研究各類自然資源間的作用機理、變化動因機制和耦合平衡配比，相互聯系及各自轉化的過程、預判自然資源的變化趨勢，實現對自然資源-生態(tài)-環(huán)境態(tài)勢的實時掌握，形成先知先覺的監(jiān)測預警機制；推進草原生態(tài)功能更加完善，生態(tài)格局更加安全。建議在最初進行草原資源觀測指標體系構建時，便要從“山水林田湖草是一個生命共同體”發(fā)展理念出發(fā)，結合國家與地方需求，多層次、多維度、多尺度、多要素開展綜合觀測監(jiān)測，補足草原生態(tài)系統(tǒng)開展綜合研究本底數據不足的業(yè)務短板。持續(xù)加強與數據應用部門的協調，推進野外科學大數據服務于國家重點戰(zhàn)略需求?？茖W合理開展草原碳匯等相關要素的持續(xù)觀測和研究分析，有效預判國家及當地碳排放變化趨勢，摸清碳匯底數，為國家“碳達峰、碳中和”提供精準有效的數據科技支撐。及時為各部門提供周報、月報、年報及相關分析研究報告、預測研究報告、圖件等，服務支撐地區(qū)健康綠色發(fā)展，高效服務管理部門決議決策。持續(xù)開展“山水林田湖草”復合生態(tài)系統(tǒng)觀測試驗-預測模擬-監(jiān)測預警一體化示范研究，推進自然資源管理從“被動生態(tài)保護”到“主動生態(tài)保護”的轉型，為國家及地區(qū)生態(tài)格局安全提供有力的支撐服務。

5 結論

我國陸地面積廣闊，草原資源種類繁多，而長期、穩(wěn)定、持續(xù)地對草原資源多要素進行系統(tǒng)觀測，則是探尋自然資源演替規(guī)律，揭示自然資源、生態(tài)、環(huán)境耦合機理的重要手段，是助推生態(tài)文明建設和自然資源管理的有力抓手，是支撐服務生態(tài)文明建設和自然資源部“兩統(tǒng)一”職責的重要一環(huán)。只有準確掌握變化環(huán)境中各類自然資源在過去-現在-未來的演替規(guī)律，才能做出科學評價和支撐決策實現資源-環(huán)境-生態(tài)三者有機統(tǒng)一，開啟新時代生態(tài)文明和自然資源統(tǒng)一管理的序幕。

針對草原資源基礎數據缺乏、指標體系不夠完善、基礎創(chuàng)新研究薄弱、監(jiān)測站點不合理和法規(guī)制度亟待完善等問題，要充分結合我國自然資源綜合區(qū)劃、資源環(huán)境問題與現實需求，合理利用現有各類觀測站點基礎條件，系統(tǒng)考慮，統(tǒng)籌部署，進一步優(yōu)化站網結構，科學布局站點。引導觀測內容由傳統(tǒng)的單要素、單指標向草原生態(tài)系統(tǒng)全資源要素的綜合性觀測；觀測方法由傳統(tǒng)方法走向“天空地”一體化全方位、多手段的融合觀測；觀測時間由單時間段轉向連續(xù)、穩(wěn)定的長期觀測；觀測區(qū)域由草原本身走向區(qū)劃系統(tǒng)的全要素、全方位觀測；觀測尺度上由單點觀測走向全國乃至全球的聯網觀測。同時積極推動自然資源部層面成立相關領導小組，建立跨部門的長期有效的合作機制，做好頂層設計，在“協調創(chuàng)新、聯合合作、資源共享、優(yōu)勢互補”的理念下，推動與相關科研院所的深度合作，成立自然資源要素綜合觀測聯盟。制定統(tǒng)一的觀測指標體系、技術標準和規(guī)范，搭建綜合信息管理平臺，統(tǒng)籌各站點平臺資源和數據，開展長期草原生態(tài)系統(tǒng)結構與功能研究，通過新建和改造升級，盡快搭建起全國自然資源要素綜合觀測站網。

當前草原生態(tài)系統(tǒng)長期綜合觀測依舊存在很大的挑戰(zhàn)，需要我們科技人員耐得住寂寞，堅定理想信念，持續(xù)開展綜合研究，在不斷實踐中總結科學經驗，結合前人的經驗，綜合運用當前先進的科技手段，總結凝練先進的理論方法和技術指標體系，加快實現覆蓋全國的草原資源的長期、連續(xù)、穩(wěn)定觀測，為國家的永續(xù)發(fā)展提供助力。