“天眼”监测下的国家级自然保护区资源环境变化

张亦卓 赵志芳 牛磊

摘 要：自然保护区的建设是衡量一个国家的自然保护事业、教科文事业发展水平的重要标志之一，国家级自然保护区更是重中之中。人们通常把携带有各种传感器的航空、航天平台所称为“天眼”，本文介绍了“天眼”技术的特点，并介绍了“天眼”技术在自然保护区资源环境监测中的应用。

关键词：资源环境变化;自然保护区;遥感监测;“天眼”

中图分类号：Q958.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）23-0191-02

“天眼”就像人眼一样在天空中监测着地球的变化。遥感是一种发展于20世纪60年代，通过航空、航天平台上携带的各种传感器远距离接收地球表面被测物体的反射或辐射电磁波信息，然后经过信息加工处理，使其成为能够识别的图像，从中提取客观世界的定性与定量信息，以揭示资源环境，如大气、陆地、海洋等有关现象的轮廓、种类、性质及其变化规律的新型技术[2]。遥感技术作为一种新型的高空探测技术，由于其具有获取信息速度快、周期短、能够大面积同步观测等特性，因此被人们称为“天眼”[1]。资源环境遥感不仅对地区资源开发利用进行监测，同时研究引起环境变化的趋势与原因[3]。遥感技术被应用在环境监测的方方面面，其监测手段具有多样性[4]，其中遥感技术在水环境监测、大气环境监测、工程监测、生态环境监测方面起到重要作用[5]。

自然保护区是在原始的自然状态系统中，选择具有代表性的地段，人为地划定一个区域，并采取有效的保护措施，对其生态系统加以严格的保护。其中在国内外有典型意义、在科学上有重大国际影响或者有特殊科学研究价值的自然保护区，列为国家级自然保护区。国家级自然保护区的数量和占全国总面积的百分比，往往作为衡量一个国家的自然保护事业、教科文事业发展水平的重要标志之一[6]。

结合遥感技术实现资源环境监测，可以极大减少人力、物力、财力的消耗。因此如何利用“天眼”实现保护区生态资源环境变化进行监测具有极高的研究价值。

1 遥感技术的特点

1.1 大面积同步观测

遥感平台一般分为地面遥感平台、航空遥感平台、航天遥感平台，后两种平台由于探测高度的优势，能够从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行同步观测，并从中获取所需要的信息。遥感技术解决了如何大面积获取地表数据的问题，这种大面积同步观测的能力，对研究地球资源和环境变化极为重要。

1.2 时效性、周期性

卫星遥感平台长期运行在太空中，可以实时对地表实现监测，快速获取地面数据。同时，相比传统手段遥感技术周期短，因此可以在很短的时间内对同一地物进行重复观测，通过对比不同时期的遥感数据可以对地面实现动态监测。

1.3 数据综合性、探测手段多样性

遥感技术可以同时获得地表水文、植被、地貌、农业、矿产资源等多种信息，从宏观角度揭示了地表景观的分布，从微观角度可以探索不同要素之间的关联，相比其他手段更具综合性。

遥感技术通过不同传感器器与遥感平台之间的组合，产生了多种探测手段和技术方法，提高了数据类型的多样性。利用遥感技术的这种特性，可以形成不同数据之间的优势互补。

1.4 经济社会效益

性比传统手段遥感技术所受的约束条件较小。由于遥感具有远距离探测的特性，因此不受地面条件的限制，在自然条件较差的地区也能发挥作用，其相比与传统手段能够节约大量人力、财力、物力，从而间接产生经济社会效益。

2 “天眼”在国家级自然保护区资源环境监测中的应用

2.1 在水资源环境监测中的具体应用

利用遥感技术可以远距离的对国家级自然保护区涉及的整个流域进行监测，获取区域内地表径流信息、水质情况、水环境生态等信息，对国家级自然保护区内水域变化实现动态监测[7]。近年来无人机遥感技术快速发展，由于其成本低、灵活性高等特点，被广泛应用于自然洪涝防汛监测中。

2.2 在森林资源环境监测中的具体应用

国家级自然保护区传统森林生物量的研究是先选取样地，通过测量样地内林木的特征因子，建立相关模型，从而估计其生物量。但是，利用传统方法需要大量实测数据，并消耗大量人力、财力、物力，很难大范围推广。利用卫星遥感技术大面积同步观测的优势，可以对国家级自然保护区森林资源实现很好的监测，目前主要采用卫星遥感对森林叶片结构波谱反演实现森林生物量监测、通过健康植被近红外段具强烈反射红光波段具强烈吸收特征等判病虫害并对其防治、通过着火点在热红外波段具有高反射特征进行森林火灾监测[8]。

2.3 在土地资源环境监测中的具体应用

土地资源是人类赖以生存的重要物质基础，也是不可再生资源之一。由于土地资源的开发利用具有动态性等特点，所以调查国家级自然保护区内土地利用现状、监测土地的动态变化是合理利用土地、保持良好的土地生态环境的重要环节。多时相卫星及无人机遥感技术由于具有时间分辨率高、数据获取方便等特性，因此可以實现不同时期国家级自然保护区土地利用类型空间分布特征判识进行土地资源状况对比，从而实现国家级自然保护区内土地资源变化进行实时、动态监测。

2.4 在地质矿产资源监测中的具体应用

随着高分辨率遥感卫星的发展，遥感技术被利用于全国陆域矿产资源开发利用状况、矿山地质环境、矿山环境恢复治理、重点矿集区矿产资源开发状况、矿山地质环境等动态变化遥感监测和实时监测，为我国矿政管理、国土空间用途管制、矿山地质环境保护等提供基础数据和技术支撑。在国家级自然保护区内可能存在着违法开采现象，主要通过高分辨率卫星遥感等可以快速、精准发现违法矿山分布及开发状况，并对其破坏的环境进行评估，对矿山监管提供帮助。

3 未来展望

随着遥感影像分辨率不断提升，高分辨率遥感数据保障及高精度图像解译技术亦将得一明显提升。未来资源环境监测将是由航空、航天、地面观测等一系列系统组成，通过与地理信息技术的结合，可以实现对资源环境的数字化管理。通过神经网络技术可以实现图像的自动解译，极大减少人为工作量。“天眼”技术预期在未来国家级自然保护区监测得到更为广泛的应用，并对国家级自然保护区内资源可持续开发利用及生态环境保护提供重要的支撑。

4 结语

2017年10月18日，习近平同志在十九大报告中指出，坚持人与自然和谐共生。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。国家级自然保护区的建设是我国生态保护政策中的重要一环，利用“天眼”不仅可以快速、准确获得国家级自然保护区的建设现状，通过对水资源、森林资源、土地资源、矿产资源的多方位监测，对比多时期监测结果，实现对国家级自然保护区的全方位、动态监测，并对政府部门国家级自然保护区治理提供数据支持，也是响应国家“生态文明建设”政策号召的具体落实。

参考文献

[1] 姚维岭，杨金中，王晓红.“天眼”望矿山：十年磨一剑[J].国土资源科普与文化，2018（02）：24-27.

[2] 冯筠，黄新宇.遥感技术在资源环境监测中的作用及发展趋势[J].遥感技术与应用，1999（04）：59-70.

[3] 舒丽红.试论遥感技术在环境监测中的应用[J].江西化工，2019（04）：132-134.

[4] 冯筠，黄新宇.遥感技术在资源环境监测中的作用及发展趋势[J].遥感技术与应用，1999（04）：59-70.

[5] 张建亮，钱者东，徐网谷，张慧，王智.国家级自然保护区生态系统格局十年变化（2000-2010年）评估[J].生态学报，2017，37（23）：8067-8076.

[6] 杨定云.资源环境监测中遥感技术的作用[J].低碳世界，2019，9（07）：26-27.

[7] 阮兰君，杨燕琼.遥感在森林生物量监测的应用[J].林业与环境科学，2016，32（02）：94-98.

[8] 曹银璇，燕琴，赵争，刘玉红.SAR与光学遥感影像融合在土地资源监测中的应用[J].测绘通报，2007（08）：23-25.