林草信息化改革的现实经验、逻辑动因及发展路径

闫瑞华

(国家林业和草原局信息中心，北京 100714)

党的十八大将生态文明建设摆在战略位置，纳入社会主义现代化建设的总体布局。党的十九大提出社会主义现代化就是人与自然和谐共生的现代化，将生态文明建设摆在全局工作更为突出的位置。生态文明建设要求坚持“山水林田湖草沙”系统治理，构建以国家公园为主体的自然保护地体系，并强调开展生态系统保护成效监测评估[1-2]。森林、草原作为陆地最大的生态系统，与生态平衡、环境保护和改善之间关系密切。统筹“山水林田湖草沙”与信息化融合发展格局，利用云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，以林草生态综合监测评价数据为基础，以建设林草生态网络感知体系为依托，提供林草资源动态监测、智慧管理、灾害预警等具有生态性、系统性、协同性特征的信息技术支撑，成为全面加强多元生态保护修复的“当头炮”、林业草原国家公园“三位一体”融合发展的“先手棋”。站在全面进入林业草原国家公园融合发展新阶段的历史潮头，有必要对林草信息化改革发展的现状、挑战和发展路径进行深入研究和分析，把握规律、提炼经验，彰显我国林草信息化改革发展中的道路自信、理论自信、制度自信和文化自信，进一步引领新时代林草信息化的实践。

1 林草信息化改革发展的时代现状

近年来，林草信息化改革发展取得了重大进展，成就显著。本文对林草信息化改革发展路径、治理主线和改革要求进行了梳理，尝试呈现现阶段林草信息化改革发展的格局。

1.1 围绕“建设美丽中国”总体目标，形成了以发挥林草生态网络感知作用为指引的发展路径

我国在探索和推进“美丽中国”建设的过程中，经历了一个从自发到自觉的历史过程。“美丽中国”的核心要求是建设资源节约型、环境友好型社会，关键是处理好经济发展与环境保护间的关系[3]。在“发展中保护、保护中发展”指导思想的指引下，探索建立数字化、网络化、智能化的林草生态网络感知体系，提供优质林草信息化数字产品，以信息技术手段促进人与自然和谐共生，激发多元生态现代化治理和技术创新应用。一是实现“信息化赋能”向“信息化使能”的转变，随着林草信息化高水平发展，以遥感、5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术为数字化支撑，实现了信息技术与林草业务应用紧密结合；二是实现林草生态现地管理向“数字生态”可视化管理的转变，林草生态网络感知体系全面建设推进，推进“水土相联”林草资源数据底图建设，加速各类林草业务“落地上图”，实现林草生态资源与数字化展示的一一映射，推动林草资源精细化管理；三是实现独立应用信息化技术向综合应用信息化手段转变，沿着林草生态网络感知发展路径，不断完善“图、库、数”建设，丰富信息化手段，建立林草行业“大平台、大存储、大网络”，打通林草资源治理的信息“大动脉”，有效地推动林草信息化质量变革、效率变革和动力变革[4-6]。

1.2 围绕深化林草管理主体职责，形成了以发挥林长制为支撑的治理主线

以落实主体责任制为框架，林长制成为林草生态治理的重大创新。深入贯彻、落实习近平总书记“用最严格制度、最严密法治保护生态环境”的重要指示精神，以党政领导负责制为框架、以深化林草管理主体职能为核心建立目标责任制度[7]。自2019年起，安徽等地相继探索创立了林长制改革示范区，出台相关工作方案，形成了山有人护、事有人做、责有人担的工作格局，不断地推进与中国特色社会主义生态文明制度相适应的林长制[8-9]。2021年1月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于全面推进林长制的意见》。在全面推行林长制的进程中，“林草湿荒”等各类生态资源的保护修复、灾害防控、监测监管都离不开信息化手段支撑保障，特别是在《关于全面推进林长制的意见》中明确了“利用现代信息技术手段，不断完善山林草原资源‘一张图’‘一套数’动态监测体系，逐步建立重点区域实时监控网络”。积极推动将基层护林员巡护信息、有害生物防治、防火预警等业务数字化，融入林草资源“一张图”，逐步实现巡护信息实时汇聚、历年清查数据比对分析以及森林火情预警防护等方面可视化展示，跟踪掌握各地林长制的工作进展，提高林长制科学化、精细化的管理水平[10-11]。总体看来，在坚持党的全面领导下，加强重点区域试点和全面统筹推进，通过信息技术手段紧紧扭住林长制改革的“牛鼻子”，林草生态资源保护开始由“冠名制”向“责任田”、由“林长制”向“林长治”转变，有力推进建设林草生态治理体系和治理能力现代化。

1.3 围绕自然保护地体系建立，形成了以加强自然保护地生态环境监测为重点的改革要求

自然保护地是由各级政府通过法律或其他手段划定或确认，对重要的自然生态系统、自然遗迹、自然景观及其所承载的自然资源、生态功能和文化价值开展长期保护的陆地或海洋区域[12]。我国自然保护地体系建设起步较晚，为了解决长久以来存在的重叠设置、多头管理、边界不清、权责不明、保护与发展矛盾突出等问题，2019年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》中强调了“建设各类各级自然保护地‘天空地一体化’监测网络体系，充分发挥地面生态系统、环境、气象、水文水资源、水土保持、海洋等监测站点和卫星遥感的作用，开展生态环境监测。依托生态环境监管平台和大数据，运用云计算、物联网等信息化手段，加强自然保护地监测数据集成分析和综合应用”[13]。增加林草信息化在自然保护地生态环境监测、评估、监督等方面的应用，既遵循信息化技术发展规律，也符合林草生态治理保护的内在要求。自2016年起，我国陆续开展了10个国家公园体制试点，并于2021年确立了在生态保护和修复等方面成效明显的5个国家公园。其中，三江源国家公园打造智慧国家公园，建设自然资源保护、智能管理服务、应急反应等信息系统，实现一体化智能化高效化管理[14]；东北虎豹国家公园打造“天空地”一体化监测体系实现全域覆盖，通过深度学习算法对红外相机影像进行建模训练，实现对东北虎、东北豹等物种的快速自动识别，实时预警提醒巡护人员和周边居民，避免可能发生的人虎冲突[15]；大熊猫国家公园整合现有自然保护地及周边监测设施设备，加强区域基础监测能力，加快科技成果转化应用，促进信息技术发展与生态业务重点深度融合[16-17]。

2 林草信息化改革发展的逻辑动因

林草信息化改革发展是生态文明建设发展的有效实践，信息化改革使得林草生态治理保护在认识、利用、保护自然造福人类的过程中，有效拓展了自然世界认知边界，消除了地理空间障碍，提供了人类与自然和谐共生的科学依据[18]。基于上述林草信息化改革发展的现实经验，进一步提炼出林草信息化改革发展的逻辑动因，促进自然生态治理与信息技术的深度融合。

2.1 林草信息化改革发展的逻辑内涵：契合生态文明发展新常态

“绿水青山就是金山银山”的发展理念，促进了绿色经济生产方式、多元生态修复保护方式、自然保护地体系结构和管理方式等绿色发展战略的重大转变和落地生效。新发展理念以人的全面发展为前提、以多元生态修复保护为内核、以信息化技术为基础，推动林草信息化发展，为新时代生态文明建设注入了新的内涵[19-21]。林草信息化有助于深挖“林下经济”的源头活水、摸清多元生态的“资源底数”、平衡经济新动能和多元生态永续发展的共生依存关系，从客观上促进了“先破坏、后治理”发展模式向“修复、保护、治理”协同发展模式的转变和重构，丰富和发展了“绿水青山就是金山银山”发展理念。同时，振兴乡村经济需要深化林草信息化改革发展，为林农松绑、为林农减负，深化林改消缚松绑，降低林草产品运营成本，开拓汇聚社会投资渠道，激发林农创新创业激情。随着碳达峰、碳中和纳入经济社会发展和生态文明建设的整体布局，生态优先、绿色低碳成为经济发展的新常态。通过林草信息化改革发展，深化低碳减排绿色技术手段，探索以生态林、天然林、近成熟林等森林经营产生的固碳额外增量的科学算法，核准森林停伐转保护的家底数据，加快完善碳排放交易流通平台，增加森林面积、提高森林质量来提升碳汇增量，成为促进碳达峰、碳中和目标实现的重要举措。当前，林草信息化改革发展的核心是实现以国家公园为主体的自然保护地体系下多元生态信息化管理。随着国家公园的陆续组建，对林草信息化的发展方向、技术架构、创新应用等产生了深远影响，各界社会群体对国家公园生态资源的数字化需求日趋多样化，特别是国家公园自然资产调查、确权登记和勘界立标、“天空地”一体化监测等重点工作，亟待通过成熟技术和创新应用提供优质应对方案。处理好多元生态与信息技术相互依赖、关键技术与局部环境相互适应、技术优势与理论架构相互结合，成为促进生态资源监测、保护、评估等技术路径以数据资源整合为导向的关键。

2.2 林草信息化改革发展的逻辑重心：深化林草生态网络感知体系

我国林草信息化已经全面进入数字化应用、智能化感知的新阶段，需要适应“山水林田湖草沙”多元生态信息化管理需求。特别是提升特定区域荒野程度、保障自然生态韧性和维持生物多样性等生态“再野化”保护修复问题，这对林草监测、检测、预警信息化水平提出了更高要求[22]。从我国林草信息化改革发展的重点来看，围绕多元生态资源治理结构性调整，构建林草生态网络感知体系带动了生态监测网络、生态监测技术、信息管理平台等基础应用设施设备的建设和创新，提升了林业、草原、国家公园等重点领域动态监测、智慧监管和灾害预警的能力，形成了维护自然生态“再野化”的关键性工具，丰富了自然生态全要素数字化表达的重要手段和多元生态业务逻辑“打开方式”，实现了现实生态与数字空间之间双向互动，有助于消除多元生态管理主体各自为政、信息壁垒以及数据烟囱产生的体制机制性障碍，推进人和自然和谐共生。从本质上来看，构建林草生态网络感知体系有助于实现数据资源和生态资源在供需结构上的再平衡，积极探索生态资源监测的原真性、完整性和联动性，以人类“实体退出”和“数字进入”激活生态系统的自我保护和修复能力。

2.3 林草信息化改革发展的逻辑目标：形成林草生态资源“数字感知能力”

林草信息化改革发展进入生态感知阶段，林草信息化工作进一步聚焦于构建满足“天空地”一体化监测、野外管护巡护、应急防灾救灾、疫源疫病防控和有害生物防治等重点生态业务的“数字感知能力”[22]。一是通过提升生态状态感知能力，反映多元生态系统演变规律和状态。通过整合卫星全域监测、无人机动态监测、“瞭望塔+管护员+监测站”全天候监测等技术应用和管理措施，探索国家公园与自然保护区、国家公园与自然公园、自然保护区与自然公园之间建立泛在连接生态感知体系，使“数字生态”自我学习、智慧成长。二是通过培养全要素数字表达能力，实现生态环境与数字生态之间的精准映射。通过“天空地”不同层面和不同区域、层级的数据采集，结合信息化管理平台，对多元生态进行全要素数字建模，识别数据特征、匹配数据标准、分析问题数据，对不同颗粒度、不同精细化程度的生态状况，实现由粗到细、由宏观到微观、由个别到全局、由生态空间到数字空间的数字孪生和还原[23]。三是通过重塑数据汇聚服务能力，建立多元生态数据中心。面对不同类型、不同形态、不同来源的海量生态资源数据，在确保数据权威性和可靠性的前提下，构建各种生态数据标准和传输渠道，形成以地理空间数据为基础，以“山水林田湖草沙”多元生态业务数据为主干，以应急防灾救灾、疫源疫病防控和有害生物防治等为关注重点，以水土气生等数据为补充的生态数据体系。

2.4 林草信息化改革发展的价值取向：坚持以人为本的发展理念，增进人与自然和谐共处

人与自然和谐共处的思想理念彰显了马克思主义关于人类与自然一体性的立场和观点，为人类生产活动与自然环境保护的结合提供了方法指导，也是习近平生态文明思想的重要组成部分，更是林草信息化改革发展的价值取向。人与自然和谐共处的思想体现了以人为本的执政理念，其核心目的是重新界定人类劳动与自然界整体结构的平衡关系以及自然生态系统的动态平衡关系[24]。通过林草信息化改革和技术创新发展，让人类重新归位，在认识自然规律、监测生态变化、维持自然秩序等方面发挥积极作用，确保任何一个物种的生命功能和结构不因人类活动引起的自然环境变化而来不及做出基因调整，走向物种灭绝[25]。从改革实践来看，林草信息化实现了人与自然之间的“信息交换”，并成为自然循环中的一环，以生态系统的动态平衡规律促进人与自然之间的“物质交换”，将人类生存、生产、生活置于自然界所能承受的范围之内，使人类与自然之间摆脱征服与被征服、索取与被索取、消费与被消费的关系，最终实现人类与自然的和解、人类与自身的和解。

3 林草信息化改革发展新阶段的现实挑战

新一代信息技术发展对林草行业治理方式、治理结构、组织变革等带来了深刻影响，特别是进入林草生态网络感知阶段，林草生态资源治理模式开始呈现生态业务主导、技术应用支撑保障的结构性特征[26-28]。然而，在信息技术范围内研究通过技术创新推动解决林草生态资源治理“痛点”问题，超越了信息技术有效应对林草信息化改革发展的效用边界，亟需从林草生态资源治理模式与目标本质出发，对新阶段林草信息化改革发展面临的现实挑战加以梳理和研究。

3.1 多元生态协同治理对单一生态技术应用提出新的挑战

我国林草信息资源的开发和利用起步较早，特别是森林资源统计类信息系统的应用在规范森林资源管理和自然资源监测等方面起到了重大作用[29]。从以3S（RS、GPS、GIS）技术为基础推进遥感影像比对和数据加工处理，到计算机、网络、传感、安全等新兴信息技术普及应用，林草信息技术应用逐步向生态管理主体逐级渗透。诚然，技术发展和变革是由“现实问题”倒逼出来的，从应用效果上看，林草生态资源治理通过程序化技术实现了对单一生态资源数据的周期性统计，但是生态资源被动监测、资源数据局部采样等技术应用局限，导致了生态资源数据在时间维度的信息滞后和空间维度的信息失准[30]。程序化技术模式将单一生态系统从多元生态系统中剥离出来，忽视了（如栖息地恢复修复、旗舰物种种群复壮、自然生态廊道建设等）多元生态之间相互影响的复杂事实。然而，恰恰是这些复杂事实对自然保护地精准重构和林草多元生态协同治理提出了新的要求和挑战。

3.2 多元生态动态监测对标准化监测数据提出新的挑战

目前，林草生态网络感知体系从信息技术逻辑设计为开端，经过信息系统建设、数据录入、平台对接等关键环境，在技术层面实现了资源管理、生态监测、自然资源底数管理等功能目标，按照量化指标线性逻辑对多元生态环境及其中复杂问题进行了模式化抽象和标准化管理，即将自然界不确定性问题转化为可解释和接受的确定性问题，规避自然生态复杂问题的情境性和动态性[31-32]。事实上，现实当中的自然现象往往是难以预判和观察的：一方面，复杂生态问题往往伴随着不同生态差异性、多元生态关联性、突发事件特殊性等特征，大量特殊性情境性的生态信息数据难以简化为清晰明了的标准指标；另一方面，虽然对生态资源进行周期性的监测调查和动态调整，但在林草资源底图上展示的是一种后期修正的静态数据，生态资源“数字化”难以在动态向静态转变过程中保证全面、准确、实时。在生态信息处理普遍化标准化过程中，难免存在突发自然现象情境性数据的遗漏情况。

3.3 多元生态治理评价对指标化评价方法提出新的挑战

林草行业在针对不同生态种类具有不同的评价体系，从生态环境治理过程来看，生态评价是整个生态环境保护工作的最后阶段；从信息化建设应用角度来看，数据评价应该发生在生态治理的全过程中。目前，生态评价工作主要是以抽查、调查、巡查等多样化手段方式，向生态评价系统输入数字化考核指标，通过既定公式得到指标化生态考核绩效[33-36]。但是，多元生态作为一个复杂系统，数字化考核指标难以还原生态治理各个方面，特别是不同地区的生态资源条件、经济情况、风俗文化以及信息化基础，都是生态治理效果不可或缺的影响因素或组成部分，而数字化指标却又难以反映。另外，生态评价收集到的数据信息往往是评价工作开展以来的抽样数据记录，缺少历年性跟踪数据和当下实时数据，特别是在各方倾注保护力量后自然规律发生变化的数据信息，亟待建立“建管一体、阶段评价”综合评价体系。从生态治理和信息化评价特征来看，生态环境治理成效强调责任落实和程序规范，信息化评价手段更强调指标统一和普遍性适用，二者之间的有效互动协同仍有待进一步完善。

4 林草信息化改革发展新阶段的路径选择

生态环境保护与经济发展辩证统一并相辅相成。探索林草信息化改革发展的战略定位和路径选择有助于推动实现更高质量、可持续的生态文明建设。林草信息化发展的关键时期，信息化技术已经渗透到生态资源监测、业务流程优化、生态关系重塑等各个方面，虽然生态治理的复杂性事实对林草信息化技术创新应用提出了更高要求，引发了生态资源监测保护和信息技术应用的结构性冲突，但是林草生态网络感知体系的构建为林草数据资源治理提供了“数字感知”能力和动力支撑，驱动各级生态资源管理主体的事权“归位”，进一步完善了数字化管理机制，使林草信息化改革发展在全国生态治理工作中，具有更强大的联动性和更加适宜的情景性，突破信息技术在林草生态治理保护领域的效用边界。

4.1 推进自上而下顶层设计和自下而上基础建设的有机联动，形成多元生态协同治理合力

林草多元生态协同治理无法依靠某一个或者个别数字服务技术实现，林草信息化改革发展也不是某种单一数字服务技术或个别技术组件的创新，而是需要整合一系列可供林草行业选择和使用的信息化组件、业务支撑技术、系统平台和数据标准。一是将林草信息化融入林草多元生态治理的顶层设计当中，理顺中央与地方之间的职责划分，处理好政策制定和执行的关系，持续优化生态治理程序，将林草信息化发展融入林草多元生态治理保护工作当中；二是推进林草信息化对生态治理保护工作的复现和重构，以信息化系统研发整合支撑林草生态业务流程闭环管理，将决策场景、执行场景、监督场景分别可视化展现并统一于林草资源“一张图”当中；三是重视社会力量对林草生态治理的推动，协调研究机构、技术群体等各方资源管理主体介入，将各方力量、资源优势和科研成果嵌入林草生态治理保护的全过程，统筹各林草生态业务需求，从而实现各类功能性应用系统在全国范围内复用，推动数据信息跨平台、跨业务、跨区域的互联互通，提高解决防火预警、物种入侵、有害生物防治等实际问题的能力。

4.2 推进林草监测手段和具体监测目标的有机结合，优化完善林草“数字感知空间”

在习近平生态文明思想和新发展理念的指引下，林草事业发生了历史性的变化，进入林业草原国家公园“三位一体”融合发展的新阶段，加强自然保护地生态环境监测能力成为林草信息化改革发展要求，其重点是完善林草“数字感知空间”。按照生态优先、生产生态兼顾的原则，将林草生态治理保护目标与信息化技术创新应用有机结合、林草资源数据和监测目标有机融合、生态监测经验做法和信息技术基础条件有机结合，明确各林草生态领域数字感知的范围边界和监测状况，厘清各级林草部门生态管理服务的职责义务，规范林草生态监测技术研发应用标准，对创新技术应用和数据资源做到“心中有数”。以各类生态治理保护应用场景为需求导向，在自然保护地重点区域监测、有害生物防治、陆生野生动植物监测、防火防灾预警、重大生态工程等方面搭建应用场景，完善林草生态监测网络和“天空地”各类监测技术手段，结合结构化数据与非结构化数据有效地控制自然生态与数字感知空间之间时空差异。

4.3 推进林草生态管理和技术创新应用的有机融合，推进建设生态多维评价体系

林草生态治理保护有关工作具有实施周期长、投资数量大、涉及业务繁杂等特点，尤其是在建设和实施过程中，提升生态管理效率、增强生态修复效果、提高治理绩效水平成为林草生态治理评价的要素。一方面，以快速发展的信息技术和迅猛崛起的信息化生态应用为示范，在丰富生态管理绩效评价理论与方法的同时，建立起中央与地方、政府与企业、政府与院校相互规范、相互制约的多元生态治理绩效评价体系，实现“建管一体、阶段评价”。在明确各级管理部门与评价机构之间职能、职责的基础上，推进生态治理保护向成效评价的动态传递与转移，消除权力传递的专属性和神秘感，使评价工作更加科学谨慎，更加符合具体地域生态资源管理需要和信息技术改革发展规律。另一方面，在充分发挥新兴技术水平优势的同时，避免单一信息技术及同一评价模型“野蛮生长”，推动生态治理评价由单一层级、单一业务、单一技术流的“单打独斗”状态，向多层级联动、多业务协同、多技术模型应用的“矩阵式评价管理”转变，打破信息孤岛，实现生态建设管理实时监督和多维度评价分析，有效推动生态资源治理评价结构数字化转型。

5 讨论与结论

林草信息化改革发展是适应数字经济时代生态文明治理战略的重大变革。本文归纳了我国林草信息化的现实经验，认为当前我国林草治理已然形成了以林草生态网络感知为主路径、以林长制发挥责任主体作用、以生态环境监测为改革重点的基本经验；我国林草治理信息改革的逻辑重心和目标主要包括深化林草生态网络感知体系及形成林草生态资源“数字感知能力”。研究结果认为，当前多元生态综合治理、生态动态监测、生态治理成效评价对林草信息化提出了新挑战。为了应对上述挑战，本文提出了通过构建多元生态协同治理格局、打造“数字感知空间”、建设生态多维评价体系等新时代林草信息化改革的关键路径。