生態文明建設，實現人與自然和諧發展，對人類文明發展進步具有十分重大的意義。面對全球生物多樣性喪失和生態系統退化的挑戰，中國堅持在發展中保護、在保護中發展，提出并實施生態功能區劃、生態保護紅線劃定等重要舉措，不斷推進以國家公園為主體的自然保護地體系建設，協同推進生物多樣性保護與綠色發展，生物多樣性保護取得顯著成效。

自然保護地是生態建設的核心載體、中華民族的寶貴財富、美麗中國的重要象征，在維護國家生態安全中居于首要地位。近年來，中國積極推動構建以國家公園為主體、自然保護區為基礎、各類自然公園為補充的自然保護地體系，為保護生物多樣性、保存自然文化遺產、改善生態環境質量和維護國家生態安全奠定了堅實基礎。

隨著5G、物聯網、大數據、云計算、人工智能等信息技術興起和日臻完善，新興數字技術廣泛應用于監測和管理成為自然保護地在發展進程中順應時勢的必然選擇。與此同時，《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》、《全國自然保護地發展規劃（2021—2035年）》都將建設智慧自然保護地作為一項重要任務，并指明了智慧自然保護地的應用場景和建設方向：建設自然保護地“天空地一體化”監測監管網絡體系和平臺，加強資源環境和生物多樣性監測。

我們欣喜地看到，眾多自然保護地特別是部分國家公園及國家公園體制試點區已經開始積極利用信息技術，打造新興數字技術與自然治理相結合的智慧化管理模式。同時，伴隨著技術變革，新興數字技術正在打破和重構傳統的自然保護地管理方式，建立以大數據驅動的自然保護地科學管理模式。

在自然保護地智慧化建設方興未艾的大背景下，中國林業科學院、IUCN中國代表處和華為合作，共同開發了《智慧自然保護地白皮書》，可謂恰逢其時。白皮書在深入了解自然保護地發展需求的基礎上，通過借鑒新一代數字技術在不同場景的成功應用經驗，針對智慧自然保護地建設中的多種需求和挑戰，提出了具體可行的智慧化方案架構建議。衷心希望白皮書的出版能為關心自然保護地智慧化建設的管理者、參與者、使用者等各方提供參考和借鑒，共同為構建以國家公園為主體的自然保護地體系提供科技助力和賦能，積極促進我國新時代自然保護事業的蓬勃發展。

新環境：良好政策環境，為智慧自然保護地指引清晰方向

近年來，國務院頒布了一系列與國家公園相關的政策，推動建立以國家公園為主體的自然保護地體系。與此同時，系列政策對自然保護地/國家公園的信息化、智慧化建設提出不同階段和不同層次的要求，為自然保護地/國家公園智慧化建設創造了良好的政策環境。

2019年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》中提出，將建設智慧自然保護地作為一項重要任務，并指出智慧自然保護地的應用場景和建設方向：“利用高科技手段和現代化設備促進自然保育、巡護和監測的信息化、智能化；建設各類各級自然保護地‘天空地一體化’監測網絡體系，充分發揮地面生態系統、環境、氣象、水文水資源、水土保持、海洋等監測站點和衛星遙感的作用，開展生態環境監測；依托生態環境監管平臺和大數據，運用云計算、物聯網等前沿技術，加強自然保護地監測數據集成分析和綜合應用。”

2022年，國家林草局、發改委、財政部、自然資源部、農業農村部聯合印發了《國家公園等自然保護地建設及野生動植物保護重大工程建設規劃（2021—2035年）》，明確將物種監測監管系統建成、信息化管理水平提高作為我國自然保護地建設和野生動物保護未來15年的目標任務之一。同時，國家林草局印發的《國家公園管理暫行辦法》提出，國家公園管理機構應當充分運用現代化技術手段，提高管理和服務效能，推動國家公園實現智慧管理和服務。同年公布的《國家公園法（草案）》（征求意見稿）指出“國務院林業草原主管部門會同國務院有關部門建立全國國家公園天空地一體化監測體系，利用先進科學技術手段，科學布局監測站點，開展綜合監測評價，實現國家公園的動態監測和智慧管理。國家公園管理機構應當對國家公園范圍內的自然資源、自然生態系統和特定保護對象進行監測，開展生態風險評估預警和人類活動影響分析，與有關部門共享監測數據，定期發布監測評估報告”。

新要求：自然保護地的科學設計和科學管理需求，為智慧化建設提出明確要求

自然保護地建設預定目標的達成需要科學合理的設計和管理。其中，科學設計包括自然保護地的位置適宜性；分區及廊道和緩沖區的設置和管理等；自然保護地管理，即在獲取最佳生態效益的前提下爭取最大的社會經濟效益，具體包括自然保護地的生態目標管理（物種、群落與生態系統結構與功能的保護）、科研管理、行政管理、對外宣傳、旅游管理等。

為了保證自然保護地設計和管理的科學性，保護地管理者應綜合考慮保護地資源和主要保護對象是否得到全面監測，面臨的威脅是否得到有效緩解；各種類型的自然資源和文化資源是否得到有效管理；與當地社區的接觸是否充分，社區參與及共管是否達到優先解決爭端的目的；對當地社區造成的影響及對當地社會經濟的影響程度是否得到評估等多個方面的因素。向內需充分探求管理機構和保護地所需的人員、資金、裝備和設施等的充分性；同時，也需定期針對開展的管理活動檢查目標的實現程度，以及工作計劃和安排的貫徹和落實情況，并監督這些管理活動按計劃推進。

綜上所述，保護地的科學設計和科學管理需求為自然保護地的智慧化建設提出明確的方向，即智慧自然保護地需建立在全面獲取完備數據的基礎上。首先，通過新興技術手段支撐科學研究和管理，幫助自然保護地落實保護行動，以提升保護價值、緩解威脅；其次，通過協助制定適應的管理計劃，爭取相關的投入；然后基于科學的管理，實現管理目標，再次確定需要提升保護價值的目標和活動，如此達到保護管理的循環。這一保護管理的循環過程即為通過智慧化方式達到獲取數據、控制和有效阻止威脅的目的，從而使自然保護地保護價值增值的過程。

新動力：技術快速發展和相關方多層次需求，驅動智慧化建設成為必然

以云計算、物聯網、大數據、人工智能、5G等為代表的新興技術正在全球呈現日益加速的發展趨勢，智能終端、新型傳感器、無人機設備等也得以迅速發展和深入應用。前沿技術已逐步試驗和落地，快速滲透到不同的領域、行業以及人們的日常生活中，并由此催生出各領域的數字化轉型以及眾多新興的創新管理模式和應用場景。伴隨著智慧園區、智慧校園、智慧交通、智慧城市的不斷發展和成熟，科技的應用條件日趨完備，未來新興技術手段勢必會為國家公園的建設和管理提供新的解決方案，幫助解決國家公園等自然保護地建設和管理過程中的難題。

2017年中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《建立國家公園體制總體方案》提出，國家公園倡導國家主導、共同參與原則，應建立健全政府、企業、社會組織和公眾共同參與國家公園保護管理的長效機制，探索社會力量參與自然資源管理和生態保護的新模式。隨著國家公園體制試點建設的逐步完成和國家公園體制建設日益完善，各相關方在以國家公園為主體的自然保護地體系的建設和管理中將會承擔更多責任，也將會有更多相關方參與自然保護地的建設和管理，從而帶來更為現實的需求和多層次的要求。相關方快速增長的需求也加快了自然保護地智慧化建設的節奏，將作為自然保護地智慧化發展的重要著力點。

《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》指出“建立國家公園等自然保護地生態環境監測制度，制定相關技術標準，建設各類各級自然保護地“天空地一體化”監測網絡體系，運用云計算、物聯網等信息化手段，加強自然保護地監測數據集成分析和綜合應用，全面掌握自然保護地生態系統構成、分布與動態變化，及時評估和預警生態風險，并定期統一發布生態環境狀況監測評估報告。對自然保護地內基礎設施建設、礦產資源開發等人類活動實施全面監控”。

自然保護地智慧化發展歷程

自然保護地智慧化的發展可以追溯到自然保護區的智慧化發展過程。從數字化到信息化再到智慧化，自然保護地智慧需求隨著以國家公園為主體的自然保護地體系建設逐步深化。整體而言，根據智慧化建設的主要工作，自然保護地智慧化的發展可以分為三個階段。

第一階段是數據庫建設階段，保護區將基礎地理信息、基本生物資源資料、主要管理檔案進行數字化管理，將其邊界、功能區劃、主要保護物種、植被、水文及主要威脅和保護活動在地圖上標示出來，利用地理信息系統軟件建立自然保護區基于地理空間信息系統，如在國家級自然保護區規劃中要求上述資料作為附圖（自然保護區總體規劃技術指南，2011；自然保護區建設標準，2018），在早期全球環境基金（GEF）項目支持的中國保護區管理項目都將保護區資料數字化，建立生態本底圖作為重要內容，如林業可持續發展項目—自然保護區管理，開展項目的保護區有湖北神農架、四川唐家河等，廣西保護區管理項目中保護區生態本底圖建設制作，國家級的風景名勝區也提出了數字化具體要求。

第二階段是信息系統建設階段，這一階段隨著國家信息化規劃，原國家林業局在十一五、十二五、十三五規劃中，以及2011、2012、2013年相繼出臺的政策中加強了林業信息化的規定¹ ，逐步建立起功能齊備、互通共享、高效便捷、穩定安全的林業信息化體系，促進林業管理科學化、辦公規范化、監督透明化和服務便捷化，提升林業信息化水平。自然保護區信息化也被納入其中，并開始利用信息化平臺，將監測數據建設為異構信息系統和保護區信息化管理平臺，如青海湖保護區與中國科學院合作建立了監測和科學研究數據系統。這一階段代表性工作是長青、大青山、長白山、臥龍等保護區的自然保護區信息系統平臺。

第三階段是智慧化管理試點階段，2015年，林業“十三五規劃”基本上明確了“互聯網+”林業的發展模式，也就是智慧林業的發展模式，充分利用云計算、物聯網、移動互聯網、大數據等新一代信息技術與林業各項業務深度融合、創新發展，打造林業建設和創新的新模式。2021年野生動植物保護與自然保護地建設工程規劃中，將天空地一體化監測作為國家公園和保護區的核心建設目標。很多自然保護區如臥龍、青海湖、后河開始了智慧化管理嘗試。國家公園試點都將智慧化管理作為其中的核心內容，極大地促進了智慧國家公園的發展。三江源、大熊貓、東北虎豹、海南熱帶雨林、武夷山等5個正式成立的國家公園都將信息化、智慧化管理作為國家公園的優先工作。

自然保護地智慧化現狀

近年來，中國已開始使用智慧化手段實現對自然保護地的精細管理，各國家公園也積極開展信息化建設，探索智慧化手段應用，尤其通過創新的監測技術和監測網絡，使數據的感知和獲取取得到了改善，自然資源監測監管已經進入大數據和人工智能時代。未來，各自然保護地管理機構也計劃通過智慧化手段實時掌握轄內的具體情況，編制更科學精細的管理計劃，并以此提高管理效率，提升保護成效與價值，以及科研質量和水平。在增強數據感知的基礎上，輔助自然保護地管理機構聯結、分析、管理，補足在這些方面的差距。

自然保護地智慧化關鍵挑戰

目前，各自然保護地均積極部署智能設備設施，并不同程度地利用信息化手段或智慧化技術開展管理和治理。然而，不同于較為成熟的城市/人居環境智能化建設，由于業務和管理對象不同，自然環境下的智能化建設在基礎數據獲取、標準化體系構建、網絡傳輸、AI應用分析等方面存在諸多挑戰。同時，各個自然保護地的核心資源和保護對象不同，所在地域環境復雜多樣，各種應用場景所需的技術手段亦有所區別，這也增加了智慧化的技術、手段及設施在自然保護地建設和管理中的試驗和落地的難度。

《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》指出“運用云計算、物聯網等信息化手段，加強自然保護地監測數據集成分析和綜合應用，全面掌握自然保護地生態系統構成、分布與動態變化，及時評估和預警生態風險”。

《全國自然保護地發展規劃（2021-2035年）》提出建設自然保護地監督管理平臺，結合3S技術¹、數字化、網絡、人工智能和可視化等技術，融合云計算、物聯網、大數據等信息手段，納入應急救援與指揮調度等系統，按照自然保護地級別由高到低，依次推進天空地一體化監測監管平臺建設，構建“國家-省-保護地”三級監測平臺。通過數據傳輸實現自然保護地生態監測站點獲得的實時監測數據、野生動植物資源及其棲息地監測本底數據、監測影像數據等信息與國家、省兩級監管平臺全面對接和實時調閱，形成自然保護地“一套數、一張圖”。逐步達到看得到野生動植物、管得住人的全新“互聯網＋自然保護地”的數字化、智能化管理模式。

國家公園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；《國家公園總體規劃技術規范》（LY/T 3188—2020）在生態保護與修復、資源管理、科研監測、科普教育、游憩體驗、社區發展、管理與運行等方面提出規劃管理及具體發展目標。在國家公園建設與管理中引入云計算、物聯網、移動互聯網、大數據、人工智能等技術手段，是通過應用各種智慧化技術、配套制度與標準，推動國家公園建設和管理向智能化、精細化方向發展，共同助力實現國家公園保護的目標。

自然保護地智慧化建設應緊密圍繞規劃目標，為管理者及相關方需求提供最佳解決方案。基于目前信息化、數字化技術在自然保護地的應用基礎、終端設備的功能基礎，對智慧化技術和終端功能在未來自然保護地的建設、管理和服務過程中的數字化表達、智能化管控，以及泛在化服務的設想，我們梳理了自然保護地現在或未來積極擁抱數字化、智慧化技術的縱向應用場景。

智慧自然保護地以技術驅動，從需求出發，立足自然保護地重要自然生態系統的原真性、完整性保護的定位，將數字化技術全面賦能自然保護地建設場景。基于智慧自然保護地的關鍵挑戰、相關方需求，以及數字技術的應用潛力，我們嘗試梳理出未來智慧自然保護地的關鍵特征：

未來的智慧自然保護地是運用數字化融合技術，以全面感知和泛在聯接為基礎，實現人、自然、設備的全面融合與端到端計算；以數字平臺打破物理性和邏輯性數據孤島，連通跨場景協作，支撐自然保護地全場景智慧化的實現；以一體化平臺進行頂層設計，實現各場景應用系統與各端側皆具備更強的分析能力和交互能力，通過輔助管理實現自然保護地的智慧化管理。

綜上所述，新興技術在自然保護地的應用場景復雜多樣，同時相關方的核心訴求亦呈現多元化、差異化趨勢，通過制定智慧自然保護地藍圖框架，可全面展示自然保護地智慧化需求及其發展方向，為全社會關心、支持的智慧自然保護地建設工作提供有益啟示。

智慧自然保護地建設無法一蹴而就。目前，業界尚未出臺統一的自然保護地智慧化評估標準，我們嘗試基于未來智慧自然保護地藍圖及智慧化建設能力需求，制定智慧自然保護地成熟度模型，用于評估和比較不同發展階段自然保護地智慧化的成熟度，并為不同發展階段設定智慧化建設目標。

智慧自然保護地解決方案基于4G/5G、自組網、云計算、物聯網、移動互聯網、大數據等ICT技術（Information and communications technology信息與通信技術），涵蓋生態保護與修復、資源管理、科研監測、科普教育、游憩體驗、社區發展、綜合管理等業務。

整體解決方案架構采用“七橫兩縱”邏輯架構，七橫主要包括感知層、網絡層、邊緣計算層、基礎設施層、數據層、平臺層、應用層，兩縱是指政策制度標準體系、安全運維保障體系，橫縱之間相互聯系、相互支撐，實現信息系統可信、可控、可管。

感知層

利用視頻監測、聲學監測、氣象水質監測、衛星、無人機/有人機、巡護終端、移動監測車等多種智能監測設備、巡護設備、傳感器，實現自然保護地內野生動植物信息采集、氣候水文等各項生態因子獲取，以及災害的預警、人文活動的實時、準確監測，結合智能終端展示，實現對自然保護地的全面感知和深度感知。

• “森林火情衛星遙感監測”：森林火情衛星遙感監測服務以現代地理學、大氣科學、林學、火災科學等為理論基礎，以衛星遙感（靜止衛星+極軌衛星）、地理信息系統、數字高程模型、全球定位系統、空間決策支持系統以及計算機網絡等為技術支撐，突破傳統的林火監測和撲救模式，對森林防火信息管理，林火監測、火險預報、撲火方案輔助管理、林火損失評估等工作提供幫助。
• “生物多樣性監測”：在野生動物活動頻繁的區域及棲息地參考科學布局和監測要求布設監測點位，架設紅外相機、觸發式或超短波傳輸生態監測攝像機、具有激光夜視儀功能的變焦高清雙光譜攝像機等，實現白天夜晚都可對物種進行清晰的移動追蹤。同時，使用全天候野外動物聲學監測儀等儀器，記錄野外各種動物的鳴叫聲，實現鳴聲遠距離傳輸和聲譜分析；通過無人機搭載攝像機等方式對在空間上移動的目標進行實時監控，采集野生動物種群數據、野生動物棲息地數據、野生植物物種數據、野生動物分布數據等屬性數據，掌握種群的分布動態。

• “生態要素與生態系統監測”：通過采集氣象監測站、空氣監測站、水文監測站、土壤監測站和生物要素與生長數據，形成環境與生物、生態系統分析模型。通過衛星、無人機等大環境監測與生物多樣性及生態系統監測相結合，可以推進保護區內各類資源和環境的監測調查、典型物種和生態系統監測、區域內各類生物多樣性和生態系統及其環境基礎數據的收集和數字化，全面掌握資源現狀，了解保護地發展方向和限制因子，有助于作為評估生態效益和保護成效的依據。

  目前中國已通過我國成功發射的全球大氣二氧化碳監測科學試驗衛星（TanSat），結合多源遙感數據，監測分析全球及重點地區的碳源、碳匯的時空分布狀況，為評估生態系統的碳吸收固碳能力提供有效的科學數據。

網絡層

網絡傳輸是智慧自然保護地的脈搏，在智慧化建設過程中，根據當地自然保護地的地形、地勢、森林覆蓋程度和已有的公用網絡覆蓋基礎，靈活選用無線公網、傳輸專網、光纖網絡、窄帶通信網、物聯網、Wi-Fi網絡等通訊手段的有效組合，讓整體網絡克服各類野外遮擋物和崎嶇地勢的限制，以經濟的成本實現高效的通訊。

網絡融合解決方案

受限于地理環境、氣候環境、設備供電條件、部分核心保護區生態保護法律法規及成本投入等因素，自然保護地難以效仿城市場景實現網絡全覆蓋，因此需對比不同的通訊技術優劣勢，利用現有網絡資源，因地制宜制定符合本保護區特點的網絡建設方案。

邊緣計算

邊緣計算在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲能力，就近提供智能互聯服務。邊緣計算是對云計算的一種補充和優化，邊緣計算和云計算平臺的組合是目前自然資源保護中比較理想的運算方案。

基礎設施

云基礎服務是依托云計算技術對大數據托管服務通過網絡交付的過程，云計算平臺具有按需使用、動態擴展的特性，可使用虛擬資源提供計算、存儲和信息資源服務，并由稱為云基礎設施的虛擬平臺提供支持。

數據層

以統一的數據標準，將所有涉及森林資源、野生動植物、林火、林業有害生物、巡護管護等監管對象的空間、時間、屬性、音視頻、多媒體等多源信息，融合到以保護地資源數據為基礎的綜合“一張圖”上，建立自然保護地地理時空數據庫，實現數據清洗、處理、聚合、治理、應用服務,實現統一服務平臺上的信息共享、業務敏捷開發和戰略創新。

平臺層

包含AI、大數據、GIS、融合通信、IoT物聯網、衛星遙感服務、集成服務，為監測體系云平臺的應用系統提供科學、智能、協同、包容、開放的統一支撐平臺，負責整個系統的信息加工、海量數據處理、業務流程規范、數表模型分析、智能管理、預測分析等，為實現自然資源監測、應急指揮、智能診斷等提供平臺化的支撐服務和插件式的敏捷開發模式。

應用層

賦能七大場景：

基于平臺層的數據，構建各類智慧應用賦能自然保護地七大場景——“生態保護與修復”“資源管理”“科研監測”“科普教育”“游憩體驗”“社區發展”和“管理與運行”，實現各場景下的工作目標，讓自然保護地各利益相關方，包括科研人員、保育人士、教育工作者、社區居民、游客等通過智慧應用對接自然保護地各項資源，最優化各場景下的體驗。

智慧化管理手段：

通過底層大數據系統提供的各項智能應用，以及自然保護地管理辦公室的可視化數據大屏、各管理者的中屏、小屏，重構管理手段，優化管理流程、使能管理創新，助力實現自然保護地建設目標。

隨著技術手段和基礎設施的日益完備，自然保護地的各細分場景可逐步實現智慧化應用落地，且應用愈發豐富，將逐步覆蓋自然保護地的方方面面。本小節選取了火災預警、物種監測、巡護管護及智慧科普教育的主要應用場景，具體分析智慧自然保護地的落地實踐。

自然保護地中國家公園、自然保護區和自然公園定位不同，智慧化建設的核心應用場景也各有差異。國家公園著眼于生態系統完整性和原真性的系統保護和全面保護，以保護旗艦物種和生態系統服務；自然保護區以主要保護對象的保護為主要目標，開展科學研究，進行科學研究、宣傳教育和社區共管，自然公園以可持續利用為主要目標，核心應用場景有所不同。

森林防火監測預警系統

根據自然保護地森林覆蓋的實際情況，設置切實可行的森林防火系統，通過數據的互聯互通，實現從前端采集點到后端遠程監控的一體化調度、互聯互通、統一指揮。

全面感知

利用前端監控設備及采集點，實時采集現場多角度數據。通過雙光譜防火攝像機、低照度透霧攝像機等獲取監控現場數據；對前端攝像機和云臺進行操作和控制獲得實時角度數據回傳；結合GIS系統實現火災發生點的精確定位；同時，前端設置的氣象傳感器，可以實時了解監控點的風力、風向、溫濕數據。

數據融合

前端監控設備通過有線或無線傳輸系統，將采集圖像傳輸至云端或監控中心。部署具有邊緣計算能力的攝像機，在攝像機端進行一次識別，然后將圖片和視頻傳輸到云端進行二次識別，提高火災識別的精準性。由于通信專網建設往往面臨基站、光纖建設運營成本高的問題，多推薦采用微波傳輸。針對地市級林草系統數據格式未統一規范，相互之間沒有聯通的“煙囪式”的信息化建設，數據無法整合、匯聚到省層面這一問題，可通過搭建數據平臺，將應用、數據集中統一管理，基于平臺實現林草數據的數據倉庫、數據湖管理，以便進一步數據挖掘發揮更多的價值。

智能分析

通過傳輸系統獲得多畫面現場實時圖像，將數據匯總在云平臺，基于計算機視覺技術森林煙火識別算法，精準識別火災情況，并通過智能平臺進行持續的訓練提升算法精準度。利用大數據和云計算進行分析并做出合理的處置策略和管理部門調度策略，為管理提供支撐依據。

輔助管理

通過前端采集、傳輸、智能AI識別等，將較高準確性的圖片、視頻信息實時傳回監控中心，實時監控火災情況，為指揮中心遠程指揮調度提供保障。同時，火災監控預警系統可與野外巡護系統等高效聯動，監控中心做出合適的處置并推送給巡護人員，調配巡護人員到現場開展工作。

智慧巡護系統

野外巡護是國家公園和自然保護區最重要的管護手段，自然公園的巡護工作主要圍繞生態旅游區域的管理。野外巡護工作存在移動性、突發性、緊急性、危險性等特點，需建設人員管護與自然資源監測的巡護管理系統，協助實現人員管理、路線設定、任務管理、數據采集、現場調度等閉環式管理。

全面感知

通過配備具有定位和通訊功能的智能終端，如北斗智能巡護終端，實現對巡護人員的實時跟蹤、定位，準確了解其位置信息及巡護執法情況；結合定位、語音錄入等技術，實現資源調查野外觀測定點、調查表填寫、實體勾繪、面圖繪制、拍照記錄、調查路線采集等工作全流程信息化，為野外資源調查技術人員提供快速、準確、便捷的數據采集支撐服務；同時實現調查資料內業準備、野外數據采集、內業資料整理三個環節無縫對接。

數據融合

提供基于云端環境的巡護管理系統，將現有的巡護工作從單一的數據管理向統一格式的數字化管理模式轉變。將人員軌跡、采集數據/圖像、人員記錄內容等數據融合，運用云端大數據分析處理能力，挖掘深層次數據價值。同時，發揮高速網絡的優勢改善管理流程，將過程與結果及時反饋到管理部門，提升事件解決效率。

智慧分析和輔助管理

指揮中心可以通過終端定位對所轄區域巡護員巡護位置和軌跡精準定位，實現對巡護員巡護實時監管和指揮調度，并可基于網絡條件下實時監控現場圖像和高清視頻，進行遠程監控和管理，幫助快速有效地制止各類威脅環境和物種安全的行為。

物種監測系統

國家公園和自然保護地的物種保護工作非常重要，國家公園和野生動物和生態系統類型的自然保護區生物多樣性豐富，珍稀物種較多、保護級別高，需充分利用智慧技術實現物種個體及群體活動軌跡跟蹤、生境變化的連續監測、重點物種種群分布及變化分析，并遠程監控一些違規干擾動物的行為等，為野生動植物及其棲息地保護管理提供有力的技術支撐。

全面感知

利用GPS、GIS和現代通訊技術，在關鍵位置架設觸發式或超短波傳輸紅外相機，自動拍攝物種照片。應用高清云臺攝像機、視頻錄像機等，通過遠程操控實現對動植物的遠程觀測和自動記錄。在野生動物活動比較頻繁的區域，架設具有激光夜視儀功能的變焦高清攝像機，支持智能移動跟蹤，白天夜晚都可對物種進行清晰追蹤。通過無人機搭載攝像機等方式對在空間上移動的目標進行實時監控，采集野生動物種群數據、野生動物棲息地數據、野生植物物種數據、野生動物分布數據等屬性數據，掌握種群的分布動態。使用全天候野外動物聲學監測儀等儀器，記錄野外某地的各種動物的鳴叫聲，實現鳴聲遠距離傳輸和聲譜分析。

數據融合

通過無線公網、微波通信專網、光纖網絡、窄帶通信網等系統將紅外觸發相機等終端采集的數據傳輸到最近的邊緣計算節點中，利用AI算法進行在線實時分析，以對物種進行快速、智能的識別和分類，并通過大數據自動處理歸類入庫。同時，通過云端達到數據與多部門間的共享，優化物種數據的使用與管理。

智慧分析和輔助管理

依托GIS信息及物種信息，實現物種數據可視化、屬性數據動態更新、定位查詢、輔助管理與共享應用。通過重點保護物種保護系統，實現對重點保護物種或某個特定種群生物學、生態學、行為學等特性的大數據分析，并協助預測種群的演變和發展趨勢、干擾行為監控預防等，為規劃調整、科普科研、生物廊道建設等工作的開展提供有力支撐，通過生成智能綜合分析報告為管理提供參考。

生態執法管理系統

生態執法是國家公園、自然保護區和自然公園管理的重要保障手段。需對生態系統現狀和生態環境整治情況進行巡查，形成溝通順暢、信息靈敏、反應迅速、運轉高效的保護執法工作平臺，防止偷采偷挖、偷牧過牧、盜獵等偷盜自然資源和破壞生態環境的違法行為，并為打擊違法行為提供技術支撐，保障和維護自然保護地生態安全。

全面感知

通過前端監測設備，對自然保護地草原、森林、濕地、水源地、冰川和野生動植物等的保護進行監管，利用衛星遙感影像實現對生態紅線、違規建筑、資源變化的監測。同時，結合如案件查處信息等歷史數據對各類案件高發區域進行縱向核查，利用北斗通信系統，通過配備智能執法巡護終端，準確了解業務人員的位置信息及巡護執法情況，實現執法過程中的拍照記錄、執法巡護路線記錄等工作的信息化管理。

數據融合

通過無線公網、微波通信專網、Wi-Fi網絡等系統實現數據傳輸，利用 AI 算法進行在線實時分析，甄別例如國家公園核心保護區內的偷伐盜獵等違法行為，并通過大數據自動處理歸類入庫。同時，通過云端達到數據在生態環境、自然資源、林草、水利、農業農村等多部門間的共享。

智慧分析和輔助管理

管理者可通過生態執法工作平臺實現指揮調度，并可基于網絡條件下實時監控現場圖像和高清視頻，進行遠程監控和管理，輔助執法巡察工作，快速有效地制止各類破壞自然資源違法行為。

智慧科普教育體驗系統

國家公園、自然保護區和自然公園應兼顧科普教育的功能，通過智慧科普教育體驗平臺，打造沉浸式體驗，讓自然保護地各類資源的科研成果、科學價值支撐研學教育等活動，實現生態保護與社會發展的雙贏。

智慧科普教育體驗平臺前端選取高清攝像機等監測設施采集影像數據，或與其他場景平臺打通，實現數據的串聯及一網展示。科研機構、游客等相關方通過網址、IP可登陸場景平臺查看，或通過手機APP、微信公眾號以及新媒體平臺等多種形式了解保護地植物多樣性和野生動物的日常活動。

自然保護地區域內可采用智能標識導視系統，景點介紹牌智能識別游客經過情況，通過佩戴景點講解耳機或手機終端，實現景點的自助語音介紹。在科普展覽館內，可以通過實體、圖片、場景模擬等形式，結合聲、光、電、影像技術、動畫技術、數字音頻和數字視頻技術、全息投影技術、虛擬現實技術互動技術等，形成新的交互和體驗方式，重構虛擬的自然保護地戶外場景，游客佩戴VR眼鏡或AR終端等可體驗身臨其境的自然教育。

國家公園及原國家公園體制試點區智慧化建設案例

2021年，十個國家公園試點任務已經基本結束，并已宣布成立三江源、大熊貓、東北虎豹、海南熱帶雨林、武夷山等第一批國家公園。各國家公園和原國家公園體制試點區把生態保護擺在第一位，將各級各類自然保護地整合，實行統一管理、整體保護和系統修復，基于自身自然資源等實際因素，圍繞 “生態保護與修復”“資源管理”“科研監測”“科普教育與游憩體驗”“社區發展”“管理與運行”等場景制定響應措施，明確重點發展方向，并已經取得明顯成效。

截至2021年6月，各國家公園試點階段均已根據各自價值資源、側重保護領域以及信息化基礎，開始通過數字化、智能化手段賦能國家公園建設和管理。十個國家公園的試點工作進展順利，并在幾大應用場景均有特色創新之處。

生態保護與修復

近年來各國家公園及原國家公園體制試點區均逐步開展空間治理數字化平臺建設工作，如使用紅外相機進行物種鑒定、在核心保護區邊界設置電子圍欄和實時監控設備等，實現生態文明建設“保育、管控、轉化”。據了解，錢江源國家公園體制試點區對珍稀野生動物的主要活動區域、活動時間、活動頻率等進行大數據分析，形成一張活動“熱力圖”；除此之外，試點區還建立了自動化的自然資源調查憑證管理、鑒定和信息服務體系。

資源管理

各國家公園及原國家公園體制試點區已逐步構建“天空地一體化”監測和管護網絡，深化生物多樣性本底調查，加強珍稀瀕危特有物種專項調查和評估，構建多樣性多維度數據信息系統，逐步實現對公園的數字化管理。武夷山國家公園已建立智慧管理平臺，綜合運用智能化技術，采用無人機、紅外相機、巡護記錄儀等設備進行網格化巡護，實現對國家公園“天空地”全方位、全天候監測管理，提升生態資源保護和管理能力。祁連山國家公園體制試點區（青海片區）打造智能管護系統，系統包括 web 端及手機 APP，按照端邊云三級體系構建，將業務權限下沉至管護站一級，實現業務流程的快速流轉，利用北斗通信系統提供的定位服務實現森林、濕地、草原、動植物等自然資源的調查與巡護，實現巡護人員巡護過程全方位監管，實時掌握資源巡護狀況，及時了解巡護人員工作情況，巡護事件情況，及時進行事件處置，為管護員安全、任務派發、在線監測等工作提供支撐，確保資源安全，提高巡護監管水平。

科研監測

為更好地保護生物多樣性，國家公園、原國家公園體制試點區及自然保護區實施了數碼相機、無人機、紅外相機等現代化科技監測系統建設，有效提升了科研監測工作的時效性，不斷推進科研監測成果。如武夷山國家公園對生物資源、生境要素等開展全方位全天候監測和服務，并將資源監測、巡護執法、森林覆蓋率等信息通過“一張圖”管理展示。

科普教育與游憩體驗

各國家公園及原國家公園體制試點區采取多種舉措，多形式、全方面地開展自然科普教育活動，實現為公眾提供親近自然、體驗自然、了解自然以及作為國民福利的游憩機會。普達措國家公園體制試點區逐步打造全息博物館項目，為游客提供沉浸式游覽體驗。

社區發展

將當地居民生產生后的區域納入整體規劃布局，通過多種方式積極探索可持續的社區發展機制。如普達措國家公園體制試點區創新共建共管共享的社區發展模式：一是初步建立社區產業發展長效扶持機制；二是不斷完善旅游收益反哺社區發展機制；三是繼續發展社區優先就業扶持機制。

管理與運行

逐步將自然資源監測與管理系統覆蓋整個國家公園及原國家公園體制試點區，建立“互聯網+生態”的國家公園自然資源信息化、智能化管理模式。如祁連山國家公園體制試點區上線“智慧祁連山”平臺，實現林業生態全面感知、風險預警可控、林地動態監管、物種實時保護。

基于不同國家公園及原國家公園體制試點區的保護資源特征以及其智慧化建設進程和建設特色，本文選取大熊貓國家公園（臥龍片區）和祁連山國家公園體制試點區（青海片區）作為國家公園智慧化建設案例，上述國家公園及原國家公園體制試點區均基于自身信息化、智慧化基礎，開展了一系列智慧化試點建設工作，希望借各國家公園的創新實踐為國家公園智慧化建設帶來參考。

自然保護區智慧管理案例

由于自然保護區建設的目的不同，主要的管理場景與國家公園有所區別。自然保護區主要關注保護對象的動態變化，圍繞保護對象威脅設計和開展保護活動，智慧自然保護區主要圍繞保護對象的保護、科學研究、宣傳教育和自然體驗開展智慧化建設。

由于不同自然保護地信息化、數字化程度不同，保護的資源價值和野外環境有別，使不同自然保護地的智慧化建設落地方案和節奏存在差異。但首先要明確的是，智慧自然保護地的建設不應是單個智慧場景的堆砌，而是需要頂層設計，在統一的方案架構下，依據自然保護地的特點、運營管理現狀和目標落地實施，從而避免重復投資、重復建設、信息孤島等系列問題。自然保護地的智慧化建設工作也并非一蹴而就，而是不斷迭代的過程，通過統一標準的數字架構作為底層支撐，滿足智慧自然保護地的技術和規劃迭代更新的需求，逐步打通各垂直應用場景，以更好地服務自然保護地的建設和管理。

1. 推進數據標準統一工作，打造自然資源“一張圖”

為落實自然資源“一張圖”工作，自然保護地智慧化建設需要加大力度推進數據標準的統一，解決數據匯聚整合難題，消除數據孤島。通過不同系統的數據匯聚，各個自然保護地可構建融合共享的信息平臺，為接入自然資源“一張圖”做好數據準備，即基于針對自然資源調查監測體系建設提出的“六個統一”原則統一總體設計和工作規劃、統一制度和機制建設、統一標準制定和指標設定、統一組織實施和質量管控、統一數據成果管理應用、統一信息發布和共享服務等。在此背景下，針對自然保護地現狀，可聚焦于數據基礎夯實和數據成果管理，考慮：

推進感知體系標準統一：

在業務端通過對生態類型、生態價值進行量化評估，指導并形成統一的生態因子的選取，樣本數據選擇、樣地選擇及生態因子采集的技術手段標準，從而反映實際生態特征，解決監測數據無法對比問題。

推進數據標準的統一：

在數據端需針基于業務端的監測指標建立統一的信息化標準體系，規范數據格式，解決數據無法整合問題，保障各數據效益的最大化。

推進數據接口的統一：

在信息平臺規劃階段，明確數據接口標準和接入方式，如 API 協議、物聯網、VPN 專網等方式，解決跨系統數據對接問題。

2. 提升終端設備及技術能力，強化生態感知能力

自然保護地智慧化建設需首先提升自身的生態感知能力，加大終端設備及技術的研發投入的同時，自然保護地也需進一步加大相關設備的部署及維護，以更好適應野外環境，為推進“天空地一體化”監測網絡體系的建設奠定基礎：

改善感知設備性能：

感知設備如聲學傳感器、光敏傳感器、溫度傳感器等，需突破單一功能設備在數據采集范圍、精度、效率或成本等方面存在的局限，并減少氣候、地理環境、時間等因素對傳感器的影響，提高感知設備適應性。

提升感知設備野外適應性：

采用超低功耗設計，保障長時間的待機工作，提升設備續航能力；增設感知設備防水防濕功能，并防止高低溫老化問題，保障設備的可靠性；或內置無線通信模塊，實現子母機自組網功能、數據的實時回傳功能，并應對野外環境無網（弱信號）、無電、無光（弱光）、無現場運維人員等困難。

3. 選擇適用性高的傳輸方案，充分平衡傳輸需求及成本

基于各個自然保護地的自然條件復雜多樣，自然保護地需要結合成本、可靠性、安全性等因素綜合評估，選擇不同環境、不同監測需求下所采用的通信技術，制定一套多技術融合、適用性高、可靠安全的傳輸方案，減少通信專網建設受自然條件、氣象因素的限制和干擾以及維護困難的問題。

針對林下傳輸、高差傳輸等現有技術難題，自然保護地需加大技術研發投入，突破傳輸干擾大、傳輸距離遠、傳輸效率慢等瓶頸，為自然保護地管理提供安全可靠的實時信息。

4. 加大生態場景應用開發力度，提升智能管理能力

推動大數據提升自然保護地管理，促進自然保護地及其相關利益方的數據共享共建，通過大數據平臺，建立基于大數據的績效評價，保護和服務成效評估指標和報告體系，實現智慧自然保護地對運營管理的輔助決策，自然保護地需加大在保護和修復、科研監測、資源管理等主要場景的開發應用：

提升現有智慧場景分析能力：

各自然保護地目前正在積極開發科研監測、資源管理等主要應用場景，未來需進一步加強數據采集，通過大量基礎數據樣本推進機器學習、訓練和積累，提升AI識別能力、算力、敏感度和準確性，錘煉智慧自然保護地管理平臺的智能管理能力。

開發其他重要智慧場景：

建議各自然保護地按步驟逐步開發多樣化的智慧應用場景，并橫向打通各場景，形成統一的管理平臺，用于提升自然保護地管理效能，如新增開發生態執法管理系統、智慧游憩系統、智慧社區治理系統等。

5. 挖掘數據價值，打造共享平臺

自然保護地還需加強生態伙伴的聯合，進一步挖掘市場潛在需求，開發出多元數字產品，實現數據價值的轉化。如自然保護地可將保護區內監測、分析得出的信息，轉化開發出兼具互動性和科普性的生態教育、自然體驗等場景應用，打造支持和傳承傳統文化及人地和諧的生態產業模式；或民營衛星企業結合自身遙感技術優勢，利用自然保護地智慧平臺共享的數據，研發出針對偷采盜獵防護、人獸沖突管理、社區文化教育等場景應用，吸引更多政府部門和社會公眾使用，創造更多經濟效益。

6. 完善全民共享機制，體現全民公益性

自然保護地的建設需積極引導公眾參與，關注社會層面如媒體、社區居民、公眾等社會人士的體驗需求。自然保護地的智慧化建設應著力于持續提升保護區內各類場景應用的相關方體驗，加大以全民公益性為導向的社會公共服務供給，將保護區內的生態體驗資源與公眾體驗需求進行有機結合，推動自然保護地成為國民共建共治共享的福地。同時，通過構建、完善信息傳播與信息交流機制，更直觀、更深入地將自然保護地里豐富的自然與人文價值傳遞給公眾，讓公眾更好地親近自然、體驗自然、了解自然。

自然保護地要實現有效保護、世代傳承和全民共享三大功能，建設智慧自然保護地是必行的途徑。智慧自然保護地的建設涉及眾多應用場景，而這些場景一方面需要如生物多樣性、物種保護和修復、自然保護地生態保護等不同領域的專家及保護區管理人員的介入，為自然保護地清晰智慧化需求，并提供數據采集來源、分析方法等專業指導。

另一方面，這些場景需要研發及融入多種不同基礎設施及技術，參與者發揮其資源優勢、專業優勢共同建設，從而形成自然保護地智慧化生態圈。在不斷創新與實踐的過程中，需要不同相關內容的互通與融合，實現各個專業運營服務生態的接入，發展共享、共用、供應的生態合作系統。例如，實現生態類型、生態價值、生態修復、生態災害等自然空間內容的可視化呈現，在本底數據不斷積累后，將資源整合，形成科研數據的共享服務機制。科研團隊可共享針對同一個區域的基礎監測數據，橫向地把成果進行拉通和共享，整合信息化建設和科研建設。在管理與運行層面，實現自然保護地管理的業務呈現，以信息化手段支撐自然保護地管理局管理。在特許經營層面上，向公眾提供生態信息服務，并通過互聯網思維，依托智慧化手段擴大產業化場景和商業模式，引入社會資本推動社區共建的合作機制。