國家公園大家談 | 以科技為眼守護(hù)國家公園野生動物

昆明市林草局專業(yè)號 2025/12/18 14:31:06

https://www.forestry.gov.cn/c/www/lcdt/653720.jhtml

來源：中國綠色時(shí)報(bào)

野生動物是國家公園生態(tài)系統(tǒng)的“活名片”，既是反映生態(tài)健康的“晴雨表”，也是維系生物多樣性、保障生態(tài)鏈完整的關(guān)鍵一環(huán)。從藏羚羊的高原遷徙，到大熊貓的竹林棲息，每一種野生動物的生存狀態(tài)，都直接關(guān)聯(lián)著國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)；而對野生動物的有效監(jiān)測，更是落實(shí)生態(tài)保護(hù)、評估生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)前提。

《國家公園法》第二十四條明確“國家加強(qiáng)國家公園監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，充分發(fā)揮各類監(jiān)測站點(diǎn)的作用，運(yùn)用信息化手段加強(qiáng)監(jiān)測數(shù)據(jù)集成分析、共享和綜合應(yīng)用，全面掌握自然生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成、分布、動態(tài)變化和生物多樣性狀況，及時(shí)評估和預(yù)警生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)”，第三十二條要求“國務(wù)院有關(guān)部門定期對國家公園內(nèi)自然資源和生態(tài)環(huán)境狀況等進(jìn)行科學(xué)評估，并依法公布”。這兩條政策為野生動物監(jiān)測工作劃定了“法定方向”——不僅明確了監(jiān)測需覆蓋生物多樣性狀況的核心目標(biāo)，更要求通過技術(shù)手段打破傳統(tǒng)監(jiān)測局限，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的及時(shí)預(yù)警。對野生動物保護(hù)而言，這意味著監(jiān)測不再是被動巡查，而是需升級為主動感知、精準(zhǔn)評估的法定任務(wù)，為天空地遙感一體化技術(shù)的落地提供了政策依據(jù)，也為破解長期存在的監(jiān)測難題注入了制度動力。

然而，受限于自然環(huán)境的復(fù)雜性與傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的局限性，野生動物保護(hù)長期面臨看不見、看不全、看不透的困境。如今，以天空地遙感一體化技術(shù)為核心的監(jiān)測體系，正以科技之力回應(yīng)立法要求，守護(hù)國家公園的每一個(gè)生命，為生物多樣性保護(hù)注入強(qiáng)勁動能。

野生動物監(jiān)測三大核心挑戰(zhàn)

“看不見”的困境，體現(xiàn)在多維時(shí)空譜中難以精準(zhǔn)辨識物種特性。以大熊貓國家公園為例，從空間看，園區(qū)2.2萬平方公里區(qū)域里，80%為高山峽谷與密竹林，人工巡護(hù)范圍僅覆蓋10%，大量偏遠(yuǎn)山區(qū)的國家級保護(hù)物種長期處于監(jiān)測盲區(qū)。從環(huán)境看，野生動物長期生活在高郁閉度的復(fù)雜林下環(huán)境中，存在嚴(yán)重的樹葉遮擋、林下目標(biāo)與背景混疊的問題，旗艦物種在時(shí)空與環(huán)境交織中“隱身”，難以精準(zhǔn)監(jiān)測。

“看不全”的問題，則體現(xiàn)在監(jiān)測維度的單一性。過去，紅外相機(jī)雖能捕捉動物影像，但受限于固定點(diǎn)位布設(shè)，難以追蹤物種的遷徙路徑與活動范圍。比如在東北虎豹國家公園，東北虎的活動半徑可達(dá)數(shù)十公里，僅靠分散的紅外相機(jī)，無法完整呈現(xiàn)其捕食、繁殖等行為鏈條，更難以掌握種群間的基因交流情況。同時(shí)，單一的視覺監(jiān)測無法應(yīng)對復(fù)雜天氣，暴雨、暴雪、濃霧等天氣會導(dǎo)致設(shè)備失效，形成監(jiān)測空窗期。

“看不透”的矛盾，在于難以通過局部信息推理物種個(gè)體、數(shù)量與時(shí)空分布。在神農(nóng)架國家公園候選區(qū)，其核心保護(hù)區(qū)植被郁閉度超85%，紅外相機(jī)常僅拍到金絲猴的尾部或豹貓的局部軀體，無法通過毛色、斑紋等特征完成個(gè)體精準(zhǔn)識別，更難統(tǒng)計(jì)種群真實(shí)數(shù)量。地面樣線調(diào)查收集到黑熊糞便，卻無法關(guān)聯(lián)到具體個(gè)體，也無法判斷其活動范圍。同時(shí)，局部監(jiān)測數(shù)據(jù)碎片化，造成無法掌握種群時(shí)空分布規(guī)律，導(dǎo)致保護(hù)措施難以精準(zhǔn)匹配物種需求，難以從根源保障種群穩(wěn)定。

構(gòu)建天空地遙感協(xié)同監(jiān)測體系

面對監(jiān)測困境，天空地遙感一體化技術(shù)以多維度、高精度、廣覆蓋的優(yōu)勢，可以構(gòu)建起一套全方位的野生動物感知監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)從被動發(fā)現(xiàn)到主動感知的跨越。

解決“看不見”困境，在于通過無人機(jī)搭載的多類型載荷，突破時(shí)空與環(huán)境的限制，精準(zhǔn)捕捉野生動物的蹤跡與特性。在硬件研制方面，針對現(xiàn)行空基線性體制激光雷達(dá)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜林下環(huán)境的遮蔽目標(biāo)探測，研究植被穿透激光三維成像模型構(gòu)建技術(shù)和林下目標(biāo)稀疏點(diǎn)云還原技術(shù)，解決林下目標(biāo)點(diǎn)云空間稀疏、分布不規(guī)則的問題，實(shí)現(xiàn)林下動物目標(biāo)的探測。針對空基光學(xué)載荷存在的挑戰(zhàn)，通過提升空間與溫度分辨率，研制高靈敏制冷型中波紅外相機(jī)。針對茂密樹冠難以穿透突破這一瓶頸，通過創(chuàng)新性地提出并研究無人機(jī)搭載垂釣系統(tǒng)的探測方法，旨在將探測設(shè)備精準(zhǔn)伸入樹冠下方，直接接觸或接近林下空間，從而實(shí)現(xiàn)對野生動物的有效搜尋與識別。通過硬件的提升可以清晰辨識動物的物種、數(shù)量與行為特性，徹底解決“看不見”的難題。

解決“看不全”困境，在于構(gòu)建“天—空—地”三級聯(lián)合觀測體系，實(shí)現(xiàn)時(shí)空無縫覆蓋。在時(shí)間維度上，衛(wèi)星提供長期宏觀監(jiān)測（每月1—2次），無人機(jī)提供中期重點(diǎn)巡查（每周1—2次），地面設(shè)備提供短期實(shí)時(shí)監(jiān)測（24小時(shí)不間斷），形成多頻次、無間斷的時(shí)間鏈條。在空間維度上，三級平臺形成“廣覆蓋—中聚焦—精觀測”的空間網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星覆蓋整個(gè)國家公園（面積達(dá)數(shù)千平方公里），無人機(jī)聚焦重點(diǎn)區(qū)域（面積達(dá)數(shù)十平方公里），地面設(shè)備精準(zhǔn)觀測局部點(diǎn)位（面積達(dá)數(shù)平方米）。此外，多模態(tài)數(shù)據(jù)的融合進(jìn)一步補(bǔ)全觀測維度。天空平臺提供視覺數(shù)據(jù)（影像、熱紅外），地面平臺補(bǔ)充聲學(xué)數(shù)據(jù)（動物叫聲）與分子數(shù)據(jù)（糞便DNA），通過DNA檢測確認(rèn)個(gè)體身份，實(shí)現(xiàn)“聲音—影像—基因”的多模態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)動，徹底解決“看不全”的問題。

解決“看不透”困境，在于通過多源異構(gòu)智能識別整合“空—地”多維度數(shù)據(jù)，以技術(shù)協(xié)同與智能分析實(shí)現(xiàn)局部信息推理。具體可以從三方面落地：在空基多源監(jiān)測層面，依托無人機(jī)搭載的多載荷實(shí)現(xiàn)信息互補(bǔ)，快速檢測出疑似動物分布；同時(shí)，無人機(jī)航拍影像通過AI模型提取動物輪廓、毛色等特征，初步區(qū)分物種個(gè)體差異，為后續(xù)識別提供空中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地基多模態(tài)檢測識別則聚焦地面精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集，紅外相機(jī)24小時(shí)記錄動物完整行為，聲學(xué)傳感器捕捉物種獨(dú)特叫聲，糞便DNA檢測進(jìn)一步確認(rèn)個(gè)體身份與親緣關(guān)系；通過構(gòu)建“影像—聲音—基因”多模態(tài)數(shù)據(jù)庫，AI算法可關(guān)聯(lián)局部信息（如一段叫聲、半張影像）與個(gè)體特征，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識別與數(shù)量統(tǒng)計(jì)?？盏芈?lián)合觀測探索通過數(shù)據(jù)融合算法打通“空—地”數(shù)據(jù)鏈路，將無人機(jī)定位的動物活動區(qū)坐標(biāo)同步至地面設(shè)備，引導(dǎo)紅外相機(jī)、聲學(xué)傳感器重點(diǎn)監(jiān)測；同時(shí)，將空基的棲息地?cái)?shù)據(jù)（植被分布、地形）與地基的個(gè)體數(shù)據(jù)（活動軌跡、種群數(shù)量）輸入機(jī)器學(xué)習(xí)模型，推理物種時(shí)空分布規(guī)律（如金絲猴季節(jié)遷移路徑），最終實(shí)現(xiàn)從局部觀測到全景認(rèn)知的跨越，徹底解決“看不透”難題。

天空地遙感技術(shù)實(shí)踐賦能國家公園

從理論探索到實(shí)際落地，天空地遙感技術(shù)已在多個(gè)國家公園的野生動物保護(hù)工作中發(fā)揮重要作用，取得了顯著的生態(tài)成效與社會價(jià)值。

作為青藏高原腹地的生態(tài)屏障，三江源國家公園以平均海拔超4000米、地域廣闊、高寒缺氧為核心特點(diǎn)，傳統(tǒng)人工巡護(hù)難以覆蓋雪豹、藏羚羊等物種的遷徙與棲息區(qū)域。針對這一特性，天空地遙感技術(shù)構(gòu)建“宏觀—中觀—微觀”三級監(jiān)測體系：通過衛(wèi)星遙感實(shí)現(xiàn)藏羚羊遷徙路徑的大范圍追蹤，掌握種群季節(jié)性移動規(guī)律；依托無人機(jī)開展雪豹活動核心區(qū)的重點(diǎn)巡查，突破高海拔地形限制，精準(zhǔn)定位雪豹棲息地；地面布設(shè)紅外相機(jī)，24小時(shí)記錄物種個(gè)體行為。這套體系形成完整的“遷徙—棲息—行為”數(shù)據(jù)鏈，既能定期評估種群數(shù)量變化，也能及時(shí)預(yù)警草場退化、棲息地破壞等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為高原珍稀物種保護(hù)提供科學(xué)支撐。

大熊貓樹棲、獨(dú)居、活動范圍廣的習(xí)性，疊加大熊貓國家公園80%區(qū)域?yàn)楦呱綅{谷與密竹林的環(huán)境特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)無人機(jī)監(jiān)測易受竹葉遮擋，難以捕捉林下大熊貓蹤跡，對監(jiān)測的穿透性與精準(zhǔn)度要求極高。天空地遙感技術(shù)圍繞“破除遮擋—精準(zhǔn)識別—個(gè)體管理”打造適配方案：天空端，高分五號衛(wèi)星的高光譜傳感器精準(zhǔn)識別竹林覆蓋度與健康狀況，劃定大熊貓“核心覓食區(qū)”，評估棲息地質(zhì)量；空中端，除用激光雷達(dá)生成三維竹林模型、分析大熊貓活動難度外，重點(diǎn)啟用無人機(jī)垂釣系統(tǒng)，將探測設(shè)備從竹林間隙伸入林下，避開上層竹葉遮擋，直接拍攝大熊貓?jiān)诘孛婊虻桶駞仓械幕顒佑跋瘢蠓嵘窒履繕?biāo)捕捉率；地面端，結(jié)合垂釣系統(tǒng)定位的大熊貓活動區(qū)域，引導(dǎo)紅外相機(jī)重點(diǎn)布控，通過AI模型提取大熊貓獨(dú)特毛色斑紋（如同生物身份證），再搭配糞便DNA檢測，實(shí)現(xiàn)個(gè)體身份確認(rèn)與親緣關(guān)系追溯。

神農(nóng)架國家公園候選區(qū)植被郁閉度高、物種隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)監(jiān)測常出現(xiàn)僅見局部軀體、難辨物種個(gè)體的問題。天空地遙感技術(shù)重點(diǎn)發(fā)力穿透監(jiān)測與多模態(tài)協(xié)同：一方面，通過無人機(jī)搭載植被穿透激光雷達(dá)，突破樹葉遮擋，直接捕捉林下金絲猴、豹貓等物種的完整影像；另一方面，搭建“影像—聲音—基因”多模態(tài)智能識別系統(tǒng)，紅外相機(jī)自動檢測動物影像，聲學(xué)傳感器捕捉物種獨(dú)特叫聲（如金絲猴的集群鳴叫），地面樣線采集的糞便樣本通過DNA檢測補(bǔ)充個(gè)體信息。搭建紅外攝像頭動物信息智能提取系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“拍攝—入庫—檢測—識別”全流程智能化，為該地區(qū)的野生動物保護(hù)決策制定提供支持。

天空地遙感引領(lǐng)國家公園建設(shè)新未來

隨著技術(shù)的不斷迭代升級，天空地遙感野生動物感知監(jiān)測技術(shù)將從三方面深化應(yīng)用，進(jìn)一步貼合立法要求。在技術(shù)創(chuàng)新上，深化AI與大數(shù)據(jù)融合，提升數(shù)據(jù)處理效率與監(jiān)測精準(zhǔn)度，比如通過AI分析動物健康狀態(tài)；同時(shí)構(gòu)建全國野生動物監(jiān)測一張網(wǎng)，支撐跨區(qū)域遷徙追蹤與全國性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估。在應(yīng)用拓展上，結(jié)合社區(qū)參與科普教育，比如用VR技術(shù)普及生態(tài)保護(hù)、向居民開放預(yù)警數(shù)據(jù)，讓社會力量參與監(jiān)測，擴(kuò)大覆蓋范圍。在國際合作上，分享我國技術(shù)與立法實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，比如助力非洲反盜獵、共建跨境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為全球生物多樣性保護(hù)提供中國方案。

從“看不見”到“看得清”，從“看不全”到“看得透”，天空地遙感野生動物感知監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，不僅改變了國家公園野生動物保護(hù)的方式，更守護(hù)著地球生命共同體的未來。在這片充滿生機(jī)的土地上，“生態(tài)慧眼”將持續(xù)聚焦每一個(gè)靈動的生命，以科技之力，讓國家公園的生態(tài)之美永續(xù)傳承，讓人與自然和諧共生的畫卷在新時(shí)代綻放更絢麗的光彩。（眭海剛）