國家級自然保護區場景下的信息化建設方案研究

劉俊 蔣友文 孟斌

國家級自然保護區現多為人工管理，缺少系統的信息化建設體系。信息化技術的快速發展的今天，我國的國家級自然保護區迫切需要由傳統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自然保護區全方位監測，促進保護區相關科研成果的產出和轉化，改善保護區宣教條件，發揮保護區的社會服務功能。

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

自然保護區的建設需要通過對現有保護基礎設施設備的整合和優化，使國家級自然保護區的基礎設施設備設置更加科學合理；采取形式多樣的保護措施，最大限度地保護好保護區內自然環境、自然資源和自然景觀，使其免遭破壞和污染，維護區域生態系統的原真性和完整性；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系統得到恢復，使自然保護區的生態系統更加穩定，結構更加合理，各物種種群數量不斷增加，使正在流失的人文資源得到保護和恢復，自然保護區生態質量得到進一步提高；建立健全的自然保護區管理體制和運行機制，形成較為完善的保護管理體系。全面保護好現有的自然和人文資源；探索保護與利用協調發展的有效途徑，為科學地管理自然、保護自然、實施可持續發展戰略提供樣板、最終達到人與自然和諧共處。

本文通過構建保護監測、科研工作和宣教工作三大體系，形成自然保護區的信息化監測體系，從而實現自然保護區全方位監控覆蓋，促進保護區建設與管理相關科研成果的產出和轉化，進一步改善保護區宣教條件，發揮保護區的社會服務功能，使保護區成為科普教育、生態文明教育基地。

（一）人工管理效能低下

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

（二）災害預警和突發情況下快速響應能力偏低

在人工管理模式下，這些數據需要人定期到現場進行觀察和手工記錄，數據來源不夠及時、準確，這大大降低了保護區在災害預警和突發情況下快速響應的能力。

（三）數據資源綜合利用率偏低

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

（四）宣教工作不到位

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

（一）保護監測體系

構架保護監測體系，通過先進技術與設備，對整個保護區布下完整的監控覆蓋網絡，提高管護效率與準確度，緩解管護壓力，解決保護區災害預警和突發情況下快速響應能力不足的問題，實時對保護區進行全方位監控覆蓋，建立高效暢通的保護管理溝通渠道，使保護區能更加全面有效地開展管護工作。總體架構如圖所示。

1.前端感知設備

根據保護區生態特點，前端設備建設包括：建設具備可靠的煙火識別算法及引擎的火情監測智能終端，實現火情早期發現、有效降低煙火識別誤報率、提高煙火識別的準確度等特點，從而解決保護區內森林防火預警問題；建設基于長焦高清的視頻監控設備，實現對野生動物及棲息地、人為活動等進行視頻實時監控，大大提高保護區的監管能力；建設基于無線紅外自動觸發照相機，通過網格化部署，實現野生動物視頻監控數據的實時回傳，降低設備數據采集難度，避免巡護人員及外業調查人員頻繁進出重點野生動物活動區域，減少人類干擾，避免人獸沖突，從而實現對野生動物種群數據的監測和調查；在關鍵道路、出入卡口、重點區域等主要區域，部署卡口監控智能終端，對進出保護區的車輛、人員進行7×24小時監控和錄像。

2.傳輸及基礎設施

保護監測體系采用運營商現有網絡及無線網橋等技術，實現整個保護區內設備及網絡的聯通。

根據需要，部署包括服務器、存儲、安全及網絡設備等，用于支撐整個系統前端及后端的應用。

3.全面的人類活動監管、野生動物種群監測業務應用系統

結合野生動物監測和人類活動監測的業務特點，系統后端管理平臺應具備：野生動物物種名錄、野生動物監測數據運維管理及數據統計分析、人類活動監測數據管理與統計分析、監控設備運維管理等業務系統。

4.指揮中心中控系統建設

在自然保護區建設指揮中心，用于監控、處突、會議、決策等，實現對自然保護區的監測預警、信息報送、指揮調度、協同聯動、會商決策等需要。將各個系統有機的整合在一起，以實現集中控制為目標，通過顯示系統、數字會議系統等滿足決策的要求，實現本地、遠程的靈活控制，實現智能化、一體化管理。

（二）科研工作體系

保護區除保護現有生物資源外，更重要的職責是對現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。保護區內生物多樣性豐富，生態系統極為復雜，科研領域廣、內容多，開展科研監測意義重大。通過構建科研工作體系解決自然保護區科研工作中數據的收集、整理、對比和分析的問題，充分發揮保護區的資源優勢，促進保護區建設與管理相關科研成果的產出和轉化，把科研成果作為保護區自然資源保護管理最直接的科學依據，從而更好地推動保護區內科學研究工作。

自然保護區區域廣，地勢復雜，缺乏針對科研監測的設施設備及監測巡護車輛等。可根據自然保護區實際情況，配備相應的科研輔助設備（數碼單反相機、數碼攝像機、紅外數碼夜視儀、紅外線自動觸發相機、電腦、帳篷、GPS等），用于日常科研工作。并建立相應的管理制度，從而保證科研工作的規范性及持續性等。

（三）宣教工作體系

保護區宣傳教育設施缺乏、設備落后，以及保護區管理人員的不足，使保護區宣教范圍不廣、力度不夠，也未起到更加全面有效的作用。通過構建宣教工作體系，進一步改善保護區宣教條件，發揮保護區的社會服務功能，使保護區成為科普教育、生態文明教育基地，使保護區周邊社區群眾的自然保護和生態文明意識得到加強。

自然保護區具有良好的自然資源和景觀資源，通過建設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形式，設計集趣味性、科普性、科技性于一體的自然教育課程，實現保護區的教育及科普功能。

建立志愿者交流與合作機制，開展志愿服務能力建設，建設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，發揮組織和橋梁作用，定期開展面向自然保護區工作人員、社會公眾及社區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、提高公眾生態保護意識納入保護區的重要工作日程。

針對自然保護區，構建數字化解說系統，為公眾提供智慧化生態解說服務，讓公眾在游自然保護區的同時，激發其對自然生態環境的興趣，了解生態系統、動植物、自然保護區保護的相關知識，感受自然保護區環境的優美和樂趣。

本研究在自然保護區信息化建設行業中具有普適性。通過對自然保護區現有問題的分析和研究，構建國家級自然保護區場景下的信息化建設體系，全面提高自然保護區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，以促進保護區和周邊社區的可持續發展為目的，以加強自然保護區有效保護和提升管理水平為突破口，構建智慧保護監測體系。

作者單位：中通服咨詢設計研究院有限公司

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