大数据在自然保护地中应用的探讨

刘兴

［石家庄市滹沱河城市森林公园（石家庄市滹沱河国有林场），河北 石家庄 050061］

0 引言

自然保护地规划和建设是现阶段我国生态建设、文化建设和经济建设过程中的重要组成部分，其中，我国在生物多样性保护、文化遗迹保护以及生态环境保护等方面推动各项工作有序进行，使我国生态景观发展取得长足进展。在科学技术大力支持下，我国自然保护地建设发展逐渐深入，以大数据技术为主的数据存储处理技术被广泛运用到其中，有效实现了自然保护地管理工作井然有序的目的。尽管如此，部分城市将大数据技术实际应用到自然保护地过程中仍然存在问题，这些问题具体分为自然保护地管理建设问题、大数据技术应用不足问题或两者结合应用部分，因此，想要充分加强大数据技术在自然保护地管理中的有效应用，需要从多方面出发探寻存在问题并提出解决措施，提升技术应用对社会快速发展化促进作用，保证我国生态建设顺利进行。

1 自然保护地分析

自然保护地可以分为陆域或者海域，是社会发展过程中通过对生态系统、自然遗迹、自然景观、自然资源等生态功能或者文化价值进行保护的重要组成部分。自然保护地的建立需要以自然生态保护、自然资源保护、生物多样性保护、地质地貌景观多样性为核心目的，利用自然资源实现生态系统服务功能提升，保证生态产品安全性和系统性[1]。除此之外，利用自然保护地还可以全面开展社会科研教育、观光旅游、科技科普等服务内容。自然保护地需要具有整体性、系统性和原真性。开展自然保护地保护过程中，需要依据其生态价值进行不同分类。通常来说可以将自然保护地分为3 类：①国家公园，自然保护地重点为保护国家代表性的自然生态系统，具有范围宽、面积广、生态过程完整等特点，例如现阶段三江源、东北虎豹、祁连山、大熊猫等著名国家公园，这些都是自然生态系统保护的重要体现。②自然保护区，通常具有一定的典型性，该部分自然保护地重点针对脆弱的自然生态系统、濒临动植物等进行保护，同样具有面积大，保护对象多等特点，有效为濒危野生动植物保护，恢复动植物栖息环境提供重要支持。③自然公园，通常以完善的生态系统、自然景观为核心发展，而且该部分具有较大的文化价值、生态价值、观赏价值和科学价值，即区域更加具有可持续发展性。现阶段为保证海洋、水域、冰川、生物、草原、森林等资源，自然公园承载了较大部分职责，从而有效实现了我国文化多样性、地质地貌多样性以及景观多样性，为经济社会的可持续健康发展奠定了扎实的生态基础和贡献了宝贵的生态文明[2]。

随着我国经济建设、文化建设和自然生态建设水平逐渐提高，我国针对自然的保护已经取得一定成绩，建立了具有较多数量、类型丰富而且具备多样性功能的不同级别的自然保护地，对增强生物多样性保护、自然生态保护、生态环境建设质量以及国家生态安全均起到重要支撑作用。尽管如此，在开展自然的保护过程中仍然存在一些问题，例如重叠设置、边界不清、权责不明、多头管理和技术应用不足等特点，针对这一情况需要积极采取措施，以大数据技术应用结合生态建设管理双管齐下，共同推动自然保护地生态文明建设稳定发展。

2 现阶段自然地保护现状

2.1 缺乏科学自然保护地数据支持

随着我国生态建设发展的逐渐推进，各省市内均积极加大自然保护地管理建设，尤其是生态环境较优城市，国家层面同样积极加大生态文明试验区以及省城自然保护地研究，但是地区之间或层级之间生态水平建设存在差异，导致以信息数据为核心大数据应用同样也存在差异性。地区之间保护地数据资源缺乏或者信息不完整，严重影响了自然保护地管理过程中信息共享便利性。除此之外，由于在该种模式下生态系统建设无法通过有效的数据采集、分析实现自然保护地建设管理数字化和智能化，很大程度上降低了生态环境建设中自然保护地发展速度与水平[3]。

2.2 公众参与不足，技术应用欠缺

现阶段我国自然保护地管理过程中存在失衡性，重点体现在重视管理、轻视治理，这在很大限度上削弱了公众参与力度和热情。自然保护地管理过程中公众也参力度较小，造成了社会群众对保护地规划、建设和运行等相关内容不熟悉，进而无法有效参与到自然地的保护过程中。除此之外，当前国家在开展自然的保护与大数据技术相连接过程中，由于技术人才较为缺乏，无法真正通过信息数据手段有效促进自然地保护工作开展[4]。而且现阶段自然保护地管理质量水平较低，仍然存在信息碎片化、孤岛化特点，部分自然保护地的边界界定缺乏科学性和完整性。甚至各部门之间存在着一地多名、多头管理等情况，一定程度上无法满足现阶段我国生态保护建设发展需求，同时也弱化了大数据技术的应用效能。

3 大数据技术自然保护地应用内容

3.1 数据发展与作用

大数据通过标准化的接口和处理程序，将不同渠道来源的数据相互勾稽，从而反映和监督系统运行状态的信息化数据处理手段。大数据主要提供运行状况、运行结果和基础数据流，并对发现变化和结果偏差进行监督。大数据是随着经济社会生产的发展和生产生活的需要而产生、发展并不断完善起来的。人类科技不断进步，生产生活形态不断革新，生产力不断提高，大数据的收集方法、核心算法、框架架构等也得到了较大发展，逐步由单一粗糙的系统发展成为主要以平台为基础、以算法为核心、以数据流为导向的综合化数据中心，为系统正常运转、提高资源配置效率、促进系统健康持续发展发挥积极作用。

3.2 数据管理与应用

自然保护地建设过程中，运用大数据技术可实现数据的收集和数据有效处理。随着信息化技术快速发展，大数据技术被广泛应用到社会发展各个领域内，有效推动了社会经济建设以及文化发展。其中最为关键一点则是大数据具有数据智能分析收集处理能力。利用计算机传感器技术，实现数据格式规范化多样化采集。除此之外，在开展技术应用过程中拓展技术应用范围以及应用深度，实现全区域全覆盖传感器网络。以生活中最为常见的大数据应用案例淘宝网为例，该系统具有用户访问消费购物的特点，尽管无法了解具体的每个人买东西情况，但是当访问者开展互联网使用后，一切的行为都会被记录分析，并且用于以后的程序优化和升级发展。大数据在开展数据处理过程中，利用mapreduce 框架、MPI 框架、GPU 计算等模块，有效实现了大数据实验室形态模拟，形成了海量传感器集群化，利用计算机进行数据收集、处理到最后的可商业化发展，为技术应用与社会建设奠定重要基础。而自然保护地建设过程中涉及的数据信息较大，充分结合大数据技术，更加利于实现自然保护地具精准性建，为措施制定提供重要辅助[5]。

3.3 传感器技术应用

传感器技术属于大数据技术的重要组成部分，现阶段同样被广泛应用到社会生产生活中，为人们的生活提供更多便利。在生态环境保护工作中需要积极加强传感器技术应用。除了上述部分大数据被应用于对采集的数据进行处理分析以外，在开展自然保护地管理工作中，还需要有针对性地开展技术应用。传感器技术在自然保护地管理中可以推动污水治理工作有效监测。目前自然保护地管理过程中受到多种因素影响，很容易出现水污染、大气污染等情况。利用传感器技术可通过收集到的数据对污染发生情况进行有效掌握，通过溯源方式找到发生水污染以及空气污染的源头，而后利用数据建模功能，对空气污染以及水污染的有效解决措施制定提供依据[6]。以SBT Aqua 传感器为例，该传感器可有效实现水样中的细菌以及浓度监测。常规的水样监测系统往往需要针对水源中的有毒细菌放置实验室进行长时间观察，这种情况可导致问题发生后不能及时有效处理，降低自然保护地环境监测时效性；而该传感器技术利用微流体通道采集样本，利用多电压信号实现细菌和其他粒子流过电极发生阻抗变化，进而监测水质。同时该项技术可以使用到不同领域不同区域内的水质检测，针对水网络追踪污染源具有重要指导价值。

3.4 监测系统应用

为了有效解决自然保护地管理过程中监管技术匮乏的问题，生态环境部门应进一步加大了技术应用与研究，在研究过程中利用3S 技术、云计算技术、大数据技术等有效实现了自然保护地视频智能监控目的。利用监测系统可以实现自然保护地管理过程中更加具有综合信息化、覆盖全面化、高效、便捷化、协同、一体化等技术指标[7]。监测系统中主要包含网页端（WEB）和移动端（APP）组成。网页端（WEB）的功能主要体现在管理、调度以及多方向分析为主，通过该系统可有效实现对自然保护地中人类活动监管工作，结合数据采集分析处理，实现有效的多维度展示，同时利用该系统可有效对遥感监测结果进行详细观测，针对遥感监测结果实施实地核查，并且充分结合台账数据以及相关数据整理实现更加科学的管理调度。移动端（APP）主要体现在具有多模式监管功能，以遥感监测技术为核心，对实际核查数据以及相应的遥感影像数据进行有效联合，这种情况更加利于不同模式场景中的自然地保护需求。

4 大数据自然保护地使用价值

4.1 使自然保护地调查与分类更加精准

自然保护地管理过程中，利用大数据技术可以有效掌握自然保护地在发展过程中的数量、等级、大小以及现阶段已经存在的自然资源，通过将自然资源进行有效的数据分析处理，进而开展自然资源合理分类，针对自然资源存在的数量以及质量进行有效评估，进一步保证自然保护地生态建设形成完善的数据库，数据库内部针对山，水，林，田，湖等各类资源进行信息存储，以这部分信息为基础，可进一步促进生态建设以及生态优化等各部分工作有效开展。充分利用大数据信息技术叠加GIS 技术保证自然保护地静态地理空间信息以及动态地理信息进行掌握，有效了解现阶段自然保护地的土地类型以及土地中的植被覆盖率、生物多样性，这样可以确保在开展自然保护地管理过程中措施更加具有针对性。而且学者可以在自然保护地管理过程中利用遥感分析方法对某自然保护区保护成效进行分析，分析过程中对自然保护区内的动植物资源进行调查分类，同时针对古树和名木展开有效养护，通过大数据技术实施有效的病虫害防治管理以及特殊天气、极端天气等天气预测，有效实现了自然保护地内部环境控制[8]。

4.2 自然保护地评估与环境评价更科学

大数据技术作为信息科技前沿技术目前已经被广泛应用到自然保护生态建设过程中，并且起到了积极的评估预测价值。在技术应用过程中建立健全区域监测系统，利用拍照技术可以有效识别照片拍摄的区域空间地理信息情况，这样可以有效实现现场调研的科学性以及定位精准性。针对现阶段我国自然生态系统发展过程中，针对江河湖海源头区域、地质条件良好、生物多样性以及具有开发性强、自然资源保存完整区域开展规划价值评估。除此之外，大数据技术可以充分满足环境评价需求，例如景观、自然、服务、社会和信息等各个环境评价，在评价过程中使用遥感影像技术、视频监控技术、传感器技术等多项技术开展动态监测，利用监测对象监测过程中产生的反射或者发射电磁波信号，对其内容进行获取，进而了解不同区域内温度、湿度和降水等情况，这样更加利于自然保护地过程中其生态环境的评估，并针对评估过程中存在的问题，可以有效提出解决措施。

4.3 完善自然保护地环境容量与设施建设

社会经济发展以及人类活动对自然保护地管理产生重要影响，在这种非良性影响下导致自然保护地其环境承载力以及最大容量逐渐缩减。这种情况下，针对大数据技术中的数据监测在有效实现自然保护地管理评价同时还可以利用自然保护地管理评价结果进行数据跟踪，可对自然保护地环境容量进行精准定位。通过自然保护地环境容量的确定，更加利于相关组织在开展自然资源规划和开发中，制定合理有效的开发战略以及开发力度。而且利用自然保护地环境容量的推算可以有效明确经济发展过程中自然保护的价值，以构建自然生态建设与经济发展之间相对平衡的关系，推动我国经济可持续化发展。大数据技术除了可以实现自然保护地环境容量评估外，还可以有效推动自然保护地基础设施建设发展，例如针对自然保护地范围小、空间占地面积小等情况，可以进行科学设备配比，依据其数量、大小和范围及时发现基础设施建设存在问题并且加强其设施改造优化，针对不符合自然保护的建设设施进行淘汰。结合交通系统规划实现自然保护地空间区域划分，利用叠加分析和拓扑分析针对重叠部分进行及时修正，除此之外结合3S 技术可实现自然保护地可视化功能，针对基础设施建设水平评估，明确其使用价值以及使用需求，可以有效将自然保护地管理与基础设施建设充分结合，降低因基础设施建设不合理或者空间信息存在重复性导致基础设施建设缺乏等因素干扰，保证自然保护地发展全面推进。

4.4 提升自然保护地空间利用率与生态安全水平

大数据技术属于复合型技术，其中包含多种技术叠加，例如遥感监控技术，GIS 技术，CAD 技术，无人机技术，机械设备等，可以有效实现自然保护地模型建立。通过模型建立对自然保护地内部的道路布局以及分级情况边界界定情况进行充分掌握，例如生态保护红线、城镇开发以及农田建设等边界控制。通过有效的技术支持可以实现不同等级、不同区域自然保护进行空间关联，例如一级保护区与二级保护区保护衔接性，降低资源损坏以及基础建设设施不合理情况，提升自然保护地空间利用率。而且大数据技术在自然保护地生态安全建设过程中具有更加积极的作用随着生态建设重视力度逐渐增强，部门在开展自然的保护过程中更加注重对其空间修复工作，主要包括防火减灾体系、地质灾害防治体系等为主的保护地管理核心，结合物联网、3S 技术、5G 通信技术等，对自然保护地内部生态敏感性区域进行位置确认，重点加强区域监测，结合传感器技术精准掌握环境参数，这样可以进一步使自然保护地生态安全性水平提升。多种技术配合或叠加使用，充分对自然保护地空间布局以及生态建设水平进行了解，这样更加利于开展自然保护地管理过程中行为更具规范化、科学化、安全化、高效化和实用性，推动我国自然保护地建设发展。

5 结语

信息技术发展与社会发展建设高度衔接，是有效推动社会各领域联动建设的重要内容与需求。现阶段我国社会经济发展水平逐渐提升，生态环境保护重视力度逐渐增强。这一背景下，需要积极加强自然保护地管理中生态功能和资源价值体现。本文简单介绍了自然保护地内容及经营管理中存在的问题，结合大数据的技术特点，具体分析了二者结合的实际应用，从整体上提升空间利用率与生态安全水平，有效推动了我国生态环境保护建设发展。