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        【科學網】用硬核技術支撐秦嶺生態文明建設

        發表日期:2020-04-29來源:科學網放大 縮小

          ■陳怡平 張行勇 

          秦嶺是中國南北氣候分界線、南水北調中線工程和關中城市群重要水源涵養地,也是中國地理自然標識。秦嶺是全球34個生物多樣性最為豐富區域之一,是“世界生物基因庫”,也是中國的“天然中藥庫”。近年來秦嶺生態環境保護備受社會關注,尤其是2018年以來,陜西全省上下深入貫徹習近平總書記關于秦嶺生態環境保護重要指示批示精神,積極統籌推進秦嶺區域山水林田湖草生態系統治理,“五亂問題”得到有效遏制,生態環境明顯向好。

          為了持續深入貫徹習近平總書記關于秦嶺生態環境保護重要指示批示精神,陜西省2019年7月15日召開了秦嶺生態環境保護大會,并決定以后每年7月15日定期召開秦嶺生態保護大會。與此同時,陜西省人民代表大會修定了《關于全面加強秦嶺生態環境保護工作的決定》,省政府制定了《秦嶺生態環境保護行動方案》,陜西省政協積極圍繞秦嶺生態文明建設開展調研,召開專題議政會議,為秦嶺生態環境保護建真言、獻良策,陜西省發展和改革委員會也正在積極制定《陜西省秦嶺生態環境保護總體規劃》。至此,“四梁八柱”的秦嶺生態文明保護框架基本形成。但是,秦嶺生態環境保護絕非畢其功于一役之事,而是一項必須長期堅持的系統工程。目前秦嶺生態環境保護進入了“高質量保護階段”,需要硬核技術支撐與引領。

          一、智能硬核哨兵技術系統研發與示范 

          5G是“第五代移動通信網絡”的簡稱。它是通過各種類型的傳感感知設備接收數據,再通過無線網絡、移動通信網絡和互聯網把感知數據傳輸至數據存儲中心,最后運用大數據,通過人工智能算法模型應用處理的技術體系。因此,通過5G物聯網技術,前瞻部署“智能硬核哨兵技術系統”是未來生態文明建設的必由之路。

          結合多年來生態環境研究結果與秦嶺保護的現實需求,天和集團技術研發團隊經過多次研討,根據生態保護的實際需求研發成功“智能哨兵系統”。該系統可應用于秦嶺各個山墚、溝谷、峪口智能環境監測?!爸悄苌诒到y”是將不同功能的傳感器安裝在一個鐵塔上,通過前端傳感設備對數據進行實時采集,結合項目實際需求,利用物聯網、云計算、大數據、人工智能等技術,對感知數據進行實時計算與分析,對圖像信息進行數據挖掘,同時結合業務規則信息,快速發現傳感設備監視區域內的違法占地、違法建筑等行為,以及對地質災害、森林防火等突發事件及時預警,宛若一個哨兵一樣對區域內的一草一木及進入者進行監測并及時做預警警報處理。

          目前,智能哨兵系統已在海南省澄邁縣首次小規模示范應用。系統前端感知網絡部署260個監測站點,以及可見光、紅外、激光等421臺智能化光學探測設備,覆蓋澄邁全縣11個行政鎮、8個省屬國有農場等1200平方公里縣域面積,基本實現澄邁縣全域光學信息采集,為地方政府智能化綜合治理、全方位科學管控提供了可靠技術支撐。

          二、 秦嶺減災防火需要“硬核”技術預警 

          目前秦嶺生態環境保護涉及多個部門,如林業部門負責植被與野生動植物保護,水利部門負責水資源保護,國土部門負責土地保護與審批等,文化和旅游部門負責旅游資源規劃與開發等。陜西省也在積極構建秦嶺生態文明建設的長效監管體系與機制,提出了“兩圖疊加,兩防結合,四級聯動,一個平臺,共享共用”的思路,擬將秦嶺5.9萬平方公里劃分為2410個網格,配備網格管理人員6752人。這一思路為秦嶺防災減災奠定了基本格局。但是,在科學技術飛速發展的今天,人工智能技術替代手工勞動是歷史的必然。

          保護好秦嶺功在當代,利在千秋。秦嶺面積大,地形復雜,植被覆蓋高,保護任務艱巨。據了解,2020年3月份,僅陜西省商洛市森林公安機關就出動警力694人次、宣傳執法車輛234臺次,巡查重點區域130處,消除森林火災隱患41處,查處野外違規用火案件17起。而陜西省森林資源管理局轄區有6個林業局,擔負著東起寧陜縣,西至勉縣,地跨4市9縣44.4萬公頃秦嶺重點國有林區的森林防火任務,苦于應對一年四季的森林火災撲救、林區有害生物防治、重大野生動物疫情防控及林區其它重大自然災害預防和搶救等災情處置。如果采用類似5G“智能哨兵系統”這樣的硬核技術進行實施監測,輔以常規無人機巡視,就可對秦嶺地區5.9萬平方公里地質災害、火災等及時預警,全面提升秦嶺管理水平。

          三、秦嶺生態環境保護需要“硬核”技術支撐 

          秦嶺是我國多條重要河流的發源地,是國家南水北調的主要水源涵養地。秦嶺水資源量約為222億立方米,其中秦嶺南坡水資源量約182億立方米,每年可向北京、天津等地供水120~140億立方米,是南水北調中線工程的重要水源涵養區。秦嶺北坡水資源儲量約40億立方米,約占關中地表水資源儲量的51%,是西安重要水源供給地。例如,位于秦嶺腹地的黑河金盆水庫面積約為1481平方公里,平均每年向西安供水約3.8億立方米,占西安居民飲用水水源的76%左右。黑河水源地面積大、縱深長,流域內共有支流37條。為了確保這一民生工程安全,有38名專職工作人員負責巡查水源地的安全。雖然近些年先后配備無人采樣監測船、建有水質自動在線監測和遠程無線視頻監控等系統,但還是難以真正實現對水源地全時段、全天候、全流域的預警監測。

          向科技創新要辦法,以“硬核”技術引領秦嶺生態文明建設是未來發展的必由之路。在秦嶺重要水源地與涵養區實施全覆蓋“智能硬核哨兵技術系統”建設,實時監測區域內人活動的潛在影響(如pH值、主要污染物)、水質參數等變化,為飲水安全提供硬核保障。

          另外,秦嶺生物多樣性保護依然任重而道遠,研究與保護秦嶺生物多樣性急需新技術支持。秦嶺是中國大熊貓分布緯度最高的區域,目前秦嶺大熊貓數量不足350只。羚牛與金絲猴等動物是與大熊貓同域分布的物種。目前秦嶺羚牛約有4000~5000只,主要分布于太白、佛坪、周至、洋縣、寧陜、柞水和鎮安等海拔1200~3500 米之間的落葉闊葉林、針闊葉混交林、亞高山針葉林及灌叢草甸中,以采食喬木和灌木的嫩枝葉為主,采食植物多達161 種。目前秦嶺羚牛種群密度過大,又缺乏天敵,種間競爭激烈,夏季過度啃食消耗高山草甸,不利于生態系統多樣性維護與草地恢復。由于科學研究技術手段相對落后,制約了秦嶺生物多樣性研究進展。目前對于秦嶺大熊貓、羚牛、金絲猴等野生動物種群數量大小閾值、其生活習性、繁殖特征等并不十分清楚。未來可通過可視化視頻監控系統、大數據、云計算等硬核技術支撐,開展數字生態學研究,精準掌握秦嶺野生動物繁殖、生態習性、采食行為、種群數量大小與其生境的和諧度,為科學保護提供科技支撐,同時也為“一帶一路”沿線國家生態保護提供示范與借鑒。

          四、秦嶺區域鄉村振興需要“硬核”技術引領 

          黨的十九大提出實施鄉村振興戰略,是從全局和戰略高度來把握和處理工農關系、城鄉關系,解決“一條腿長、一條腿短”的不平衡問題。其實施效果在一定程度上決定著我國現代化的成敗。

          “綠水青山就是金山銀山” “保護生態就是發展生產力”。秦嶺區域6市38縣(區)為秦嶺的綠水青山做出了巨大貢獻。但是,秦巴山區是集中連片的貧困區之一。精準脫貧后,如何實現秦嶺地區鄉村振興,如何實現秦嶺山區的產業興旺是鄉村振興的核心問題,這不僅關系著秦嶺地區社會協調發展問題,而且關系到西安市及關中平原永續發展、南水北調中線工程水資源涵養問題。秦嶺鄉村面臨與全國所有農村一樣的問題,資金、管理、技術、人才等是制約鄉村振興的關鍵因素。秦嶺也有與其他山區同樣的問題,區域內居民居住分散、交通、信息閉塞等,致使基層組織和行政治理方面比平原地區更加困難、成本更高。

          4G改變了生活,5G將改變社會。目前,我國三大電信運營商已公布了2020年的投資計劃,全面推進5G業務。擁有近10億用戶的中國移動將建成30萬個5G基站。順勢而為,在秦嶺實施5G物聯的數字秦嶺保護工程,可有效解決區域內居民居住分散、交通、信息閉塞帶來的短板,推動資金、管理、技術、人才等要素更多配置到農村,帶動鄉村旅游、農產品線上交易,通過直播、錄播等多種形式推動農技傳播、農業知識科普。即使是偏遠地區的農民,也能通過手機接受農業專家指導,推動科技成果入鄉轉化。同時,也可通過App服務平臺和微信公眾號及抖音短視頻等,暢通農林牧等特色產品的銷售渠道,提供數字物流服務平臺,為鄉村發展強筋健骨、輸血造血。此外,還可以通過5G物聯網技術把黨和政府的惠民利民政策在第一時間傳達到千家萬戶,把廣大村民緊密地聯系在黨和政府的周圍,打通社會治理和農技推廣應用的“最后一公里”。

        (作者分別系陜西省人口資源環境委員會副主任、中科院地球環境所研究員,中國科學報社高級記者) 

        《中國科學報》 (2020-04-28 第6版 要聞)
         
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