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“空天地网”一体化监测体系在自然资源生态修复中的应用探索
摘要:“空天地网”一体化监测体系利用卫星遥感,无人机航测,地面传感器及网络数据平台之间的协同联动机制,达成对自然资源生态恢复过程全程实施动态监督并加以细致管理的功效。这个体系的创建冲破了传统一种监测 手段的约束,在空间范围,时间频率以及信息精准度上做到全面提升,并给生态修复赋予科学依照和技巧依托。文章讨论了“空天地网”一体化体系在生态退化评价,修复成果监测以及生态危险预报警报方面的应用价值,剖析了体 系创建的主要技术和协同运作要素,给出了改良数据融合、改进系统智能化水平的实施途径,希望给自然资源经营和生态修正给予更新颖的想法和科技助力。关键词:“空天地网”一体化监测体系;自然资源;生态修复;多源数据融合;智能监测
生态环境保护战略逐步落实中,自然资源修复管理走向精细和数字化发展路径。“空天地网”一体化监测体系可以弥补传统监测方法无法满足生态系统复杂多变特点的情况,在生态修复工作中有新的尝试空间。依靠多种信息融合,实时数据分析,此体系可对生态退化过程,生态修复进程和生态风险状况展开监测,从而为生态治理决策给予科学依照。
一、“空天地网”一体化监测体系的构成与功能定位(一) 空基遥感监测在生态退化识别中的应用价值
空基遥感监测依靠卫星影像,航空摄影这类高时空分辨能力的技术手段,能够达成对较大范围内的自然资源生态退化情况展开持续观测并予以 别的目的。利用多光谱 光谱成像技术得到植被覆盖度、水体变化、土地利用类型等信息,可以精确剖 退化的 变趋向。遥感数据配合地理信息系统平台能够对植被指数,土壤湿度,地表 等指标加以综合评定,从而给生态退化的级别划分及恢复潜能作出科学的判断。空基遥感的非接触特性保障监测的客观性与时效性,在复杂地形及边远地区做到精准观测,给生态恢复规划给予数据支撑,助力制定分区治理方案。
(二) 地面传感监测网络构建与数据协同机制研究
地面传感监测网络属于“空天地网”体系的关键支撑部分,它依靠布置各类环境传感器来做到对空气质量,水体污染状况,土壤理化参数以及生物多样性等方 点使用自动化的取样方式及无线的数据传送手段,可以将获取到的监测资料迅 成高频率、长时间跨度的生态环境动态数据链条。这个网络在设计时重视多层次协 制 间的互相联系来达成多要素,多尺度的数据联合分析。根据生态敏感区、重点 修复 布置传感监测的布点,并且保证数据具有代表性、覆盖性。
(三) 网络平台在生态修复管理中的整合功能
网络平台是“空天地网”一体化监测体系的数据中枢和决策中心,具备信息汇集、模型运算及智能分析的功能。平台通过整合遥感影像、地面传感和网络监控数据,完成多源数据的一致性、格式统一以及语义分析之后建立可视化生态监测数据库。凭借人工智能算法和大数据分析技术,该平台可以自动识别生态退化形式,预估修复走向,再出具风险警报报告,给监管部门给予直接的决策参照。网络平台还具备数据共享以及在线协同的功能,在不同管理层级之间可以达到任务协同、信息互通、成果共筑的目的。
二、“空天地网”一体化体系在自然资源生态修复中的应用(一) 基于多源信息融合的动态生态监测模型构建
多源信息融合模型是自然资源生态修复动态监测的重要技术基础,将空基遥感数据、地面传感数据、无人机航测数据及网络实时信息等进行融合,形成多维、多尺度、多时间序列的综合数据。此模型创建时重点使用了数据标准化、空间配准等技术,利用相同的坐标系统及时间标尺将各个数据源连接在一起。根据多源数据融合算法可以做到对生态要素改变趋向展开动态认识和空间特征判定,模型联系着机器学习和时间序列分析手段,对于植被恢复,水体发展,土地利用变革等核心指标不断追踪,做到生态修复成果可量化的评判。多源融合体系不但能提高监测的时效性和精确度,而且可以对不同的生态修复阶段提供差异化的数据支撑,为管理者提供科学依据。
(二) 基于智能分析算法的生态修复评估精度提升研究智能分析算法在“空天地网”一体化体系里担当着数据处理和科学评判的重要职能,依靠人工智能,深度学习以及模式识别技术来达成对繁杂生态数据的智能剖析。算法可以借助大量的遥感影像以及传感器的数据来识别出植被覆盖变化情况、地表扰动区域以及污染蔓延方向,用神经网络来做分类预测分析。系统通过训练样本库不断优化算法权值,使得评估模型更能符合当地生态系统特点。引入智能化的方法使得修复效果的评价由人工评判转成自动化的分析,从而提高评价的客观性与可重复性。算法可以将生态模型、气候数据结合起来对修复过程中出现的生态风险作出预测,给决策提出前瞻性建议。
(三) 构建时空监测数据库辅助生态治理决策
时空监测数据库属于“空天地网”的关键支撑平台,依靠汇集各种时间以及空间范围的数据,来为资源保护和恢复工作给予数据化的决策参考。 设 更新,包括气候、地貌、土壤、水文、植被等多种生态信息。系统通 来达到对大规模数据进行有效的管理,并且利用时间序列模型来监测 化状况。内嵌 的空间分析模块与决策支持系统可以及时产生出区域生态修复效果的评估报告和可视化结果。时空数据库具有开放共享的功能,为管理部门、科研机构和项目实施单位提供实时访问和协同操作的平台。
(四) 完善系统协同机制促进跨部门数据共享
跨部门协同是“空天地网”一体化体系高效运转的要义,经由构建标准的数据共享机制及协同管理架构,达成自然资源、生态环境、水利、林业等部门之间的信息互通互联。以统一数据接口标准为基准建立多级数据交换平台,保证各个部门所监测到的数据可以相互兼容且具有时效性。协同机制包括信息同步、任务协作、成果互认这三方面,在生态修复项目的开展过程中会促成共享资源和共担责任的合作模式。
(五) 构建“监测-评估-反馈”一体化长效运行机制
“监测—评估—反馈”一体化的运行体系可以实现对自然资源生态修复工作的科学管理,而建立动态闭环机制可以保证生态修复过程不断完善 价模型当作关键核心部分,还要依托反馈调控机制作为保障手段, 有效联动。系统会根据监测到的数据自动形成修复进程报告以及生 平台当中去,从而调整治理方针和技术走向方向。评价环节利用多维指标体系, 经济和社会效益的综合评定,从而给后续工作给予可量化的依据。
三、结束语
一体化的空天地网监测系统应用可以给自然资源生态修复工作提供科学依据以及管理创新方向。其综合运用遥感、 物联网和数据分析技术,可以实现从宏观到微观再到静态到动态全方位掌握生态信息,有利于提高生态修复工程精准性以及实用效果。以后应该继续推进数据标准制定及智能算法完善,打造多元主体协作的生态监察系统,把监测架构同生态环境管理紧密衔接起来,使自然环境恢复工作向着信息化、科学性以及一体化不断迈进。
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