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【科学网】用硬核技术支撑秦岭生态文明建设

发表日期:2020-04-29来源:科学网放大 缩小

  ■陈怡平 张行勇 

  秦岭是中国南北气候分界线、南水北调中线工程和关中城市群重要水源涵养地,也是中国地理自然标识。秦岭是全球34个生物多样性最为丰富区域之一,是“世界生物基因库”,也是中国的“天然中药库”。近年来秦岭生态环境保护备受社会关注,尤其是2018年以来,陕西全省上下深入贯彻习近平总书记关于秦岭生态环境保护重要指示批示精神,积极统筹推进秦岭区域山水林田湖草生态系统治理,“五乱问题”得到有效遏制,生态环境明显向好。

  为了持续深入贯彻习近平总书记关于秦岭生态环境保护重要指示批示精神,陕西省2019年7月15日召开了秦岭生态环境保护大会,并决定以后每年7月15日定期召开秦岭生态保护大会。与此同时,陕西省人民代表大会修定了《关于全面加强秦岭生态环境保护工作的决定》,省政府制定了《秦岭生态环境保护行动方案》,陕西省政协积极围绕秦岭生态文明建设开展调研,召开专题议政会议,为秦岭生态环境保护建真言、献良策,陕西省发展和改革委员会也正在积极制定《陕西省秦岭生态环境保护总体规划》。至此,“四梁八柱”的秦岭生态文明保护框架基本形成。但是,秦岭生态环境保护绝非毕其功于一役之事,而是一项必须长期坚持的系统工程。目前秦岭生态环境保护进入了“高质量保护阶段”,需要硬核技术支撑与引领。

  一、智能硬核哨兵技术系统研发与示范 

  5G是“第五代移动通信网络”的简称。它是通过各种类型的传感感知设备接收数据,再通过无线网络、移动通信网络和互联网把感知数据传输至数据存储中心,最后运用大数据,通过人工智能算法模型应用处理的技术体系。因此,通过5G物联网技术,前瞻部署“智能硬核哨兵技术系统”是未来生态文明建设的必由之路。

  结合多年来生态环境研究结果与秦岭保护的现实需求,天和集团技术研发团队经过多次研讨,根据生态保护的实际需求研发成功“智能哨兵系统”。该系统可应用于秦岭各个山墚、沟谷、峪口智能环境监测。“智能哨兵系统”是将不同功能的传感器安装在一个铁塔上,通过前端传感设备对数据进行实时采集,结合项目实际需求,利用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术,对感知数据进行实时计算与分析,对图像信息进行数据挖掘,同时结合业务规则信息,快速发现传感设备监视区域内的违法占地、违法建筑等行为,以及对地质灾害、森林防火等突发事件及时预警,宛若一个哨兵一样对区域内的一草一木及进入者进行监测并及时做预警警报处理。

  目前,智能哨兵系统已在海南省澄迈县首次小规模示范应用。系统前端感知网络部署260个监测站点,以及可见光、红外、激光等421台智能化光学探测设备,覆盖澄迈全县11个行政镇、8个省属国有农场等1200平方公里县域面积,基本实现澄迈县全域光学信息采集,为地方政府智能化综合治理、全方位科学管控提供了可靠技术支撑。

  二、 秦岭减灾防火需要“硬核”技术预警 

  目前秦岭生态环境保护涉及多个部门,如林业部门负责植被与野生动植物保护,水利部门负责水资源保护,国土部门负责土地保护与审批等,文化和旅游部门负责旅游资源规划与开发等。陕西省也在积极构建秦岭生态文明建设的长效监管体系与机制,提出了“两图叠加,两防结合,四级联动,一个平台,共享共用”的思路,拟将秦岭5.9万平方公里划分为2410个网格,配备网格管理人员6752人。这一思路为秦岭防灾减灾奠定了基本格局。但是,在科学技术飞速发展的今天,人工智能技术替代手工劳动是历史的必然。

  保护好秦岭功在当代,利在千秋。秦岭面积大,地形复杂,植被覆盖高,保护任务艰巨。据了解,2020年3月份,仅陕西省商洛市森林公安机关就出动警力694人次、宣传执法车辆234台次,巡查重点区域130处,消除森林火灾隐患41处,查处野外违规用火案件17起。而陕西省森林资源管理局辖区有6个林业局,担负着东起宁陕县,西至勉县,地跨4市9县44.4万公顷秦岭重点国有林区的森林防火任务,苦于应对一年四季的森林火灾扑救、林区有害生物防治、重大野生动物疫情防控及林区其它重大自然灾害预防和抢救等灾情处置。如果采用类似5G“智能哨兵系统”这样的硬核技术进行实施监测,辅以常规无人机巡视,就可对秦岭地区5.9万平方公里地质灾害、火灾等及时预警,全面提升秦岭管理水平。

  三、秦岭生态环境保护需要“硬核”技术支撑 

  秦岭是我国多条重要河流的发源地,是国家南水北调的主要水源涵养地。秦岭水资源量约为222亿立方米,其中秦岭南坡水资源量约182亿立方米,每年可向北京、天津等地供水120~140亿立方米,是南水北调中线工程的重要水源涵养区。秦岭北坡水资源储量约40亿立方米,约占关中地表水资源储量的51%,是西安重要水源供给地。例如,位于秦岭腹地的黑河金盆水库面积约为1481平方公里,平均每年向西安供水约3.8亿立方米,占西安居民饮用水水源的76%左右。黑河水源地面积大、纵深长,流域内共有支流37条。为了确保这一民生工程安全,有38名专职工作人员负责巡查水源地的安全。虽然近些年先后配备无人采样监测船、建有水质自动在线监测和远程无线视频监控等系统,但还是难以真正实现对水源地全时段、全天候、全流域的预警监测。

  向科技创新要办法,以“硬核”技术引领秦岭生态文明建设是未来发展的必由之路。在秦岭重要水源地与涵养区实施全覆盖“智能硬核哨兵技术系统”建设,实时监测区域内人活动的潜在影响(如pH值、主要污染物)、水质参数等变化,为饮水安全提供硬核保障。

  另外,秦岭生物多样性保护依然任重而道远,研究与保护秦岭生物多样性急需新技术支持。秦岭是中国大熊猫分布纬度最高的区域,目前秦岭大熊猫数量不足350只。羚牛与金丝猴等动物是与大熊猫同域分布的物种。目前秦岭羚牛约有4000~5000只,主要分布于太白、佛坪、周至、洋县、宁陕、柞水和镇安等海拔1200~3500 米之间的落叶阔叶林、针阔叶混交林、亚高山针叶林及灌丛草甸中,以采食乔木和灌木的嫩枝叶为主,采食植物多达161 种。目前秦岭羚牛种群密度过大,又缺乏天敌,种间竞争激烈,夏季过度啃食消耗高山草甸,不利于生态系统多样性维护与草地恢复。由于科学研究技术手段相对落后,制约了秦岭生物多样性研究进展。目前对于秦岭大熊猫、羚牛、金丝猴等野生动物种群数量大小阈值、其生活习性、繁殖特征等并不十分清楚。未来可通过可视化视频监控系统、大数据、云计算等硬核技术支撑,开展数字生态学研究,精准掌握秦岭野生动物繁殖、生态习性、采食行为、种群数量大小与其生境的和谐度,为科学保护提供科技支撑,同时也为“一带一路”沿线国家生态保护提供示范与借鉴。

  四、秦岭区域乡村振兴需要“硬核”技术引领 

  党的十九大提出实施乡村振兴战略,是从全局和战略高度来把握和处理工农关系、城乡关系,解决“一条腿长、一条腿短”的不平衡问题。其实施效果在一定程度上决定着我国现代化的成败。

  “绿水青山就是金山银山” “保护生态就是发展生产力”。秦岭区域6市38县(区)为秦岭的绿水青山做出了巨大贡献。但是,秦巴山区是集中连片的贫困区之一。精准脱贫后,如何实现秦岭地区乡村振兴,如何实现秦岭山区的产业兴旺是乡村振兴的核心问题,这不仅关系着秦岭地区社会协调发展问题,而且关系到西安市及关中平原永续发展、南水北调中线工程水资源涵养问题。秦岭乡村面临与全国所有农村一样的问题,资金、管理、技术、人才等是制约乡村振兴的关键因素。秦岭也有与其他山区同样的问题,区域内居民居住分散、交通、信息闭塞等,致使基层组织和行政治理方面比平原地区更加困难、成本更高。

  4G改变了生活,5G将改变社会。目前,我国三大电信运营商已公布了2020年的投资计划,全面推进5G业务。拥有近10亿用户的中国移动将建成30万个5G基站。顺势而为,在秦岭实施5G物联的数字秦岭保护工程,可有效解决区域内居民居住分散、交通、信息闭塞带来的短板,推动资金、管理、技术、人才等要素更多配置到农村,带动乡村旅游、农产品线上交易,通过直播、录播等多种形式推动农技传播、农业知识科普。即使是偏远地区的农民,也能通过手机接受农业专家指导,推动科技成果入乡转化。同时,也可通过App服务平台和微信公众号及抖音短视频等,畅通农林牧等特色产品的销售渠道,提供数字物流服务平台,为乡村发展强筋健骨、输血造血。此外,还可以通过5G物联网技术把党和政府的惠民利民政策在第一时间传达到千家万户,把广大村民紧密地联系在党和政府的周围,打通社会治理和农技推广应用的“最后一公里”。

(作者分别系陕西省人口资源环境委员会副主任、中科院地球环境所研究员,中国科学报社高级记者) 

《中国科学报》 (2020-04-28 第6版 要闻)
 
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