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打响信息化“湿地保卫战”
发布日期:2019-04-04       来源: d88尊龙-欢迎访问

打响信息化“湿地保卫战”

上海市林业局副局长 顾晓君

各位领导、各位代表:
  地处长江口的崇明岛,是中国第三大岛,因得天独厚的自然条件,每年在东滩湿地栖息或过境的候鸟有近百万只次,被记录到的,就有290多种。2002年后,崇明东滩这个鸟类的“国际加油站”面临一场巨大的生态危机。几年之中,由于外来植物互花米草的入侵,底栖动物密度和生物量大幅度下降,鸟类的食物来源受到深刻影响,数量急剧减少。针对崇明东滩鸟类自然保护区互花米草入侵与扩张的态势,上海市林业局经过科学严谨的论证后,决定实施上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区互花米草生态控制与鸟类栖息地优化工程,采取物理、生物等方法,对东滩互花米草实施圈围,有效地控制互花米草并优化鸟类栖息地,确保东滩国际重要湿地和上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区的质量。
  一、崇明东滩生态修复工程基本情况
  2013年,上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区互花米草生态控制与鸟类栖息地优化工程(简称崇明东滩生态修复工程)正式开工,通过长达5年的建设目前已经取得了决定性的胜利。作为迄今为止国内外在生态保护、湿地管理领域投入最多、规模最大的生态修复工程,建设能与之相匹配的生态监测信息化系统并无先例可循,只能在本工程的推进实施中边摸索边完善。多年来,在项目建设领导小组、项目建设指挥部及各参建单位的共同努力下,本工程对于如何利用信息化手段来有效提升保护区对生态修复区内外的管理效率和管理能级,将多种信息技术的应用与保护区实际业务的开展相结合,取得了一定的成效和经验。
  要确保生态修复区长久维持好生态效益,就需要科学合理地开展信息化管理,我们决定从四个方面入手:一是做好区域基础监测,即掌握区域内水、土、气、生的动态数据,摸清鸟类分布情况以及水文、气象、植被和底栖等其他环境因素情况,为精细化管理手段的实施提供依据与结果反馈;二是做好区域人员管控,通过对区域内所有人员开展有效管理与控制,将人类活动对鸟类及其栖息地的影响降至最低;三是做好区域内的各类设施设备管理维护,使以水位调控为主要手段的各类栖息地管理工作可以高效开展;四是构建综合数据存储与处理、管理交互与对外展示的一体化平台,探索信息化辅助管理决策执行的有效途径与机制。
  二、生态修复区配套生态监测系统建设情况
  崇明东滩生态修复工程生态修复区配套生态监测系统项目作为崇明东滩生态修复工程的配套工程,着眼于利用信息化手段来有效提升保护区对生态修复区内外开展精细化管理工作的效率和能级,维持崇明东滩生态修复工程所产生的巨大生态效益与社会效益。项目投资近4000万元,通过前期的调研分析与深化归纳,整个项目工程的建设主要从基础建设、安全管理、基础监测和综合管理四大类开展,包含了15个子系统。
  (一)瞭望视频监测前端。通过5套远距和8套中距离瞭望视频监测点的建设,实现对保护区核心区大部分区域和新建生态修复区的视频全覆盖,同时加强对鸟类可能聚集区域的覆盖,协助野生动物疫源疫病监测、预警和防控,实现对保护区日常管理工作的视频监管。
  (二)滩涂动态淤涨变化监测。在涵闸外侧各设置5套固定高清摄像机,采用高清视频拼接技术对滩涂进行动态监测,组成180度全景滩涂图像,记录淤涨变化,保存后的高清视频数据为滩涂变化分析提供数据积累。
  (三)安保管理建设。为先期建设的管护站、泵站、水闸、涵闸和宣教中心等一批重要设施配备了安保监控系统,并通过人员定位系统和修复区道口设置的出入口抓拍系统,进一步有效管控区域内的人员和车辆活动。同时,在大堤侧安装电子周界,防范非法人员的侵入。
  (四)广播辅助系统建设。针对保护区地广人稀、交通不便的问题,在11个瞭望监控点处设置远程广播系统,既能通过广播语音通知重要信息,又能震慑犯罪行为。
  (五)水工综合监控系统建设。在互花米草生态控制和鸟类栖息地优化工程内包含了泵站、水闸等水工设施。针对水工设施无人值守的情况,设置远程设备监控系统来监控泵组及其辅助设备,自动化控制水泵的开停,监视内外河的水位和水泵运行情况。同时该系统也将对水文、水质等其他环境数据进行监测。
  三、以信息化手段为支撑,维护湿地生态系统稳定
  崇明东滩鸟类国家级自然保护区是上海市乃至全国重要的湿地生态系统,候鸟重要的越冬地。上海市林业局结合信息化项目特点,不简单拘泥于设计方案,而是在允许范围内结合新需求和新技术,不断尝试发掘出各系统的更深层的使用可能性。通过长达5年的建设,应用各种物联感知技术,对保护区内的水、土、气、生等各类生态数据进行实时监测,摸清鸟类分布情况以及水文、气象、植被和底栖等其他环境因素情况,为精细化管理手段的实施提供依据与结果反馈。
  (一)率先应用鸟类智能抓拍识别。鸟类科研目前主要采取视觉直接观测的方法,而光在崇明东滩保护区有记录观测到的鸟类为298种,年平均鸟类数量为近百万只。鸟类出现时间、地点、数量、种类均存在不确定性,依靠人工进行辨识和追踪效率十分低下。鉴于人工智能技术突飞猛进,上海市林业局与上海交通大学网络空间安全学院信息内容分析技术国家工程实验室合作,基于高清一体化云台摄像机开发了鸟类自动抓拍识别系统。系统可以指挥前端摄像机不停巡视覆盖区域,当发现有鸟类时进行种群判别,并对珍惜保护鸟类进行跟踪观测。同时系统还能针对已保存的录像进行导入识别,大大减少了工作人员梳理资料的时间。
  目前系统基本架构已搭建完成并投入测试运行,能够初步识别区分计数鸻鹬类、雁鸭类、鹭类、鸥类、鹤类5大类鸟类,特征明显鸟种如小天鹅、白头鹤等能够识别到鸟种,识别准确率在通过不断的深度学习与数据积累后也将进一步提升。
  (二)广泛使用国内外先进技术。上海市林业局坚持目标导向为先,将新需求与新技术有机融入工程是达成效益最大化的有效尝试。
  一是利用振动传感光缆、视频车牌识别、周界报警等技术,实现保护区人员管控,通过对区域内人员行为的合理控制与管理,将人类活动对鸟类及其栖息地的影响降至最低。通过对保护区各类设施设备的远程监控,做好区域内的各类设施设备管理维护,使以水位调控为主要手段的各类栖息地管理工作可以高效开展。
  二是结合保护区的自然生态环境特点,打造保护区视频监控保护体系,利用高精度云台和地理信息系统联动的精确定位系统,解决鸟类跟踪和栖息点的定位分析,为记录分析候鸟的迁徙规律,打击偷盗偷猎国家珍惜濒危鸟类发挥了巨大作用。
  三是将原先用于辅助视频观测的无人机、无人船升级为可同时用于科研数据收集的一体化搭载平台。无人机、无人船可根据管理需求灵活安排,并更具针对性地获取最新航拍影像图及其它环境要素数据,成为保护区开展修复区精细化管理与积累科研数据的重要补充手段。
  四是应用红外热成像技术,针对保护区存在冬季多雾天、夏季多雨天、夜间无光照的环境特点,仅依靠可见光探头会对实际工作带来一定的应用局限。通过利用8套红外+可见光双成像一体化云平台系统,在可见光视频无法使用时,红外热成像可以准确的辨别人员、车辆等物体。同时,为弱光和雾天发现鸟类并进行观测提供了辅助。
  (三)打造一体化综合指挥中心。综合管理平台将所有五大系统信息集成于一体,通过宣教中心大屏、WEB网页和客户端的形式向用户进行集中展示,并服务于保护区管理处的各项日常工作。通过电子地图与数据信息相结合的方式,全面展示东滩生态修复区内水、土、气、生四个方面,包括天气状况、大气数据、潮汐水位、水闸状况、人员定位、车辆出入、鸟类观测、视频图像、报警信息等内容,并采用图形化的表格数据,形象展示实时与历史数据的对比及趋势变化等情况。作为崇明东滩生态环境监控中心,湿地科研中心、科普教育基地和行政管理中心,宣教中心能让公众能进一步认识湿地更多的生态服务功能和保护价值,让社会公众了解湿地、认识湿地、爱护湿地,提高湿地保护意识,使湿地保护与利用逐渐步入健康有序发展的轨道,打造上海生态文明的重要基地。
  谢谢大家!