省级国土空间生态修复监管系统建设研究.pdf

2023 年第 7 期134计算机应用信息技术与信息化参考文献：1 吴婧,周秋霞.物联网技术在环保产业的应用研究综述 J.价值工程,2015,34(10):274-277.2 应申,唐茉,张馨月,等.三维城市的玻璃幕墙光污染分析J.武汉大学学报(信息科学版),2021,46(05):610-619.3 唐正宏.光污染 J.科学,2012,64(05):44-47+63.4 耿军涛,周小佳,张冰洁.基于无线传感器网络的大气环境监测系统设计 J.西华大学学报(自然科学版),2007(04):44-46+96.5 魏晨辉,张浩晨,宿晓锋.以物联网为基础的大气环境PM2.5 实时监测系统 J.电子技术与软件工程,2018(01):15.6 张慧颖,田东生.基于蓝牙技术的实验室环境监测系统设计 J.实验室研究与探索,2018,37(08):290-293.7 马永杰,黄松茂.基于 WiFi 网络的家庭环境远程监测系统设计 J.测控技术,2017,36(12):97-99.8 王 文 博,赵 培 陆,梅 笑 冬,等.基 于 Zig Bee 的 无 线传 感 器 网 络 大 气 监 测 系 统 设 计 J.传 感 器 与 微 系统,2014,33(02):83-86.9 冯仰刚,谢乾坤,强立宏,等.TM32F103ZET6 最小系统设计 J.电子世界,2013(05):141-142.10YAO L S,GUANG Y Z,LI W,et al.Parameter measuring system based on STM32J.Applied mechanics and materials,2013,2700：411-414.【作者简介】任昕泽（1999），男，山西吕梁人，硕士研究生，学生，研究方向：图像处理、硬件开发。王浩全（1971），男，山西太原人，教授，研究生导师，研究方向：无损检测技术、成像与识别技术。常欣雨（1998），女，山西长治人，硕士研究生，学生，研究方向：信号与信息处理、无损检测。（收稿日期：2023-01-30 修回日期：2023-03-20）省级国土空间生态修复监管系统建设研究孙振喜1 吴宗钒2 生海迪1 李 晋1 马东平2SUN Zhenxi WU Zongfan SHENG Haidi LI Jin MA Dongping 摘要 国土空间生态修复是新时代建设生态文明的重要着力点，基于山东省国土空间生态修复监管系统的建设实践经验，归纳阐述了省级国土空间生态修复监管系统的必要性和紧迫性、系统建设思路和建设成效，并结合系统各模块的具体功能介绍了其在促进生态修复项目监管责任落实、业务数据纵横贯通、推进国土空间生态修复全域、全要素、全业务链闭环管理等方面发挥的关键作用，为后续国土空间生态修复系统建设提供了理论和经验参考，以期为国土空间生态修复现代化治理体系建设和治理能力提升贡献力量。关键词 生态文明；国土空间；生态修复；信息系统 doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2023.07.0341.山东省国土空间数据和遥感技术研究院 山东济南 2500022.上海数慧系统技术有限公司 上海 2012030 引言工业革命以来，人类对矿石、石油等各种不可再生资源的开发广度和深度都已达到极限，对原本具有自然恢复能力的土壤、陆地、海洋等资源的使用也正在接近极限，产生了诸如原始森林消失、气候变化、生物多样性锐减和生态系统退化等全球性的生态问题1-4，对人类的生存和发展构成了重大风险。面对全球性的生态问题和挑战，党的十八大把生态文明纳入到了经济、政治、文化、社会和生态文明五位一体建设布局，在国家层面频繁出台相关政策文件，并在历届的政府工作报告和重大规划中，明确了生态文明建设、生态保护修复的战略部署及工作内容，“人与自然生命共同体”“山水林田湖草沙系统治理”“绿水青山就是金山银山”等社会主义生态文明观逐步深入人心5。我国过去的生态修复研究主要聚焦于水、土等单一生态要素，或某个单一生态过程，导致治标不治本的问题较为突出，因此强调系统性、整体性和综合性的国土空间生态修复理念应运而生，成了推进生态文明建设的重大举措6。近年来，我国开展的一系列生态保护工程，如三北防护林建设工程、长江中上游水土保持重点防治工程、山水林田湖草沙一体化 2023 年第 7 期135计算机应用信息技术与信息化保护和修复工程、全域土地综合整治工程和高标准农田建设等等，这些国土空间生态修复工程的开展使得我国生态空间和生态系统恢复取得了明显成效，使得生态保护修复取得了历史性、转折性、全局性的转变7。与此同时，生态修复工作在具体的开展中也存在着如整体综合治理理念滞后、理论体系欠缺、体制机制不尽完善和科技支撑相对薄弱等问题8，在这其中以数字化转型推动生态修复项目监管职能的落实，加快形成即时感知、高效运行、科学决策、智能监管的新型治理形态，是提升国土空间生态修复治理能力现代化的重要手段和方向9。1 建设思路1.1 需求梳理针对上述情况，为掌握国土空间生态修复业务的整体工作特点，本文开展了以下两部分工作。一方面，基于山东省国土空间生态修复业务基础开展了业务梳理分析，共计梳理了 4 大类、12 小类（图 1）的生态修复流程、表单及其业务规则。另一方面，充分考虑业务工作开展过程中的痛点、难点，如：全省项目信息汇集难、生态现状数据归集难、横向协同不便捷和生态修复项目数据图文分离等。通过梳理生态修复业务体系和相应痛点，构建了从生态现状问题识别到规划管理、计划管理、项目管理到成效评估的全过程管理体系，并与国土空间规划一张图充分衔接，保障全省生态修复任务逐级分解，修复成效落实到位和项目进度的精准管控，实现生态修复全域、全要素、全业务链闭环管理，从而实现生态修复业务的规划范围可查，管理流程可溯和实施效果可评。1.2 数据共享通过上述全业务链的生态修复应用体系构建，实现了省、市、县三级生态修复业务的纵横衔接和数据共享，为避免系统“烟囱式”管理、各自独立、服务类型单一等问题，还应做好与各级相关业务系统的对接。以山东省国土空间生态修复监管系统为例，通过对接省国土空间基础信息平台和山东省政务云边界交换平台，一方面实现了山东省自然资源厅内部各类生态修复业务数据的统一归集和数据的动态更新，另一方面实现了省市县三级生态修复计划、指标、工程项目进度及监管数据的上通下达，通过系统的互联互通和各类生态修复数据的共享，促进了全省国土空间生态修复业务管理和责任落实形成工作合力。1.3 系统架构为实现山东省国土空间生态修复全过程数字化赋能，实现山水林田湖草一体化保护和系统治理，山东省国土空间生态修复监管系统采用分层架构（图 2），基础层依托自然资源业务专网和省电子政务外网实现生态修复业务省、市、县三级线上协同和移动巡查监管。数据层全面接入省自然资源“一张图”数据，开展生态修复专题数据建设，归集生态现状、生态修复规划、项目管理、监测以及指标模型等数据，为生态修复业务提供数据支撑。应用支撑层充分利用统一运维管理中心，构建业务模型、指标模型为应用系统提供模型计算支撑。应用层依托国土空间基础信息平台，建设生态修复一张图，汇集生态修复业务数据，并提供生态修复空间分析能力，建立专项任务、计划管理、项目管理、监测监管等模块，打通生态修复业务链路，数字赋能生态修复全过程办理。通过生态修复领导驾驶舱实现生态修复资金、项目信息的一屏总览，辅助领导决策有数可查，有据可依。图 1 山东省国土空间生态修复业务体系2023 年第 7 期136计算机应用信息技术与信息化2 关键技术2.1 采用融合标准流、自由流的业务流程管理技术系统采用符合 BPMN2.0 规范的融合标准流、自由流的流程技术，用以支持自由流灵活配置、跨业务的流程继承复用，支撑系统对山东省国土空间生态修复各类工程、项目的全流程、全生命周期管理，同时引入规则引擎技术实现流程与规则分离，从而实现对生态修复业务变化的敏捷响应和省、市、县三级业务协同的分布式管理。2.2 基于 AI 半自动化变化监测实现生态修复遥感智能核查在生态修复成效评估上，山东省国土空间生态修复监管系统引入AI半自动化智能监测技术，以项目工程信息为基础、以项目为对象，获取生态修复项目区域高分辨率遥感影像及无人机航拍照片，以前时相基准影像为基础，利用最新获取的影像数据和基准影像数据进行对比分析，采用 AI 自动化技术及半自动变化监测的方法进行自动识别，并根据分类标准赋值类别属性，提取异常图斑进行即时预警。3 建设成效 基于上述系统总体框架、应用搭建思路和关键技术，以实现生态修复业务全域、全要素、全业务覆盖，构建生态修复全业务链闭环管理为目标，山东省国土空间生态修复监管系统搭建了生态修复一张图、生态修复现状底数、生态修复专项任务、生态修复项目管理、生态修复成效评估、生态修复统计分析和移动巡查监管等几个模块，有力支撑全省生态修复业务工作的开展。3.1 生态修复一张图基于山东省自然资源厅自然资源“一张图”成果，建立国土空间生态修复“一张图”，实现各类生态修复数据的统一整合、访问与共享。将与生态修复相关的所有生态修复项目信息在“一张图”上得到展现，实现多源、海量数据的统一管理，搭建可视化平台，在日常涉及国土空间生态修复业务办理时，提供基于现状数据、生态修复规划数据、生态修复管理数据的标准化一张图数据服务，支持生态修复空间数据的汇集展示、专题图制作、空间分析、统计报表汇总，全方位服务于山东省生态修复数据资源管理的各环节，同时满足相关职能部门数据共享需求。支持充分利用资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价成果应用，评估本地自然生态系统退化程度和恢复力水平，分析农业、城镇空间生态系统恢复修复和国土综合整治潜力，注重分析三生空间冲突区域生态修复需求。3.2 生态修复现状底数构建山东省全省历史遗留矿山、生产矿山、古树名木、古树群等现状数据库，实现现状数据的台账管理和图文交互的管理模式，为生态修复年度计划制定提供数据支撑，实现生态修复数据图斑属性和矢量数据的自动下发及修复进展的实时反馈，构建省市县三级数据权限体系，实现底数数据分层分级维护和跨层级的数据共享。3.3 生态修复专项任务对各类生态修复任务指标和资金的上通下达进行统一管理。实现专项任务的逐级分解和进展情况的周期性反馈，支持自定义任务调度周期和定期反馈提醒，满足不同周期、不同层级各专项任务的信息汇总、数据整合和报表制作需求。3.4 生态修复项目管理构建全省年度矿山生态修复项目库，对全省生态修复项目的总量、结构、布局、时序、规模、资金等作出统筹安排，既能合理安排生态修复项目的有序进行，加强全省重点区域的整治、修复和保护工作，又能实现生态修复项目的信息化动态管理，提供可靠依据和技术支撑，布局好国土空间生态修复一盘棋。以项目库为基础，衔接国土空间生态修复一张图，以全流程管理为核心，贯通生态修复工程计划、立项、施工、验收、抽查、后期管护全过程，构建生态修复业务链的应用体系，整合全域土地综合整治、矿山生态修复项目、林业生态修复项目及其他各类生态修复项目，实现修复项目的全过程留痕、全成果量化。在全流程管理基础上，面向省、市、区县级的不同管理诉求，建立数据上报审核与监管机制，加强业务协同，消除信息壁垒，支撑国土空间生态修复项目的数据共享与信息交互。3.5 生态修复成效评估建立修复成效评估指标体系，基于 AI 遥感智能、时空图 2 系统总体架构 2023 年第 7 期137计算机应用信息技术与信息化计算模型和 GEP 指标核算，结合历史数据学习与模型支撑，对区域内生态廊道、森林质量、大气质量等关键生态修复成效指标进行模拟计算，结合产出指标与生态效益指标的计算结果，对生态系统的修复成效进行综合评估。3.6 生态修复统计分析基于全过程分析研判成果，综合全渠道项目信息获取，实现项目情况一屏总览，辅助领导分析决策，展示内容包含项目进展、项目监管等相关指标。围绕生态修复项目管理工作目标，将项目的事前建设目标、事中实时进展情况、事后项目完成情况等数据进行可视化展示；通过关联多源数据对各类修复指标进行自动计算，形成绩效评分和评估报告，实现项目绩效评价和修复成效评估的可视化展示。3.7 移动巡查监管针对生态修复项目监管周期长、任务多、手段少等问题，通过移动巡查应用的建设满足随时随地移动监管的需求，提升生态修复项目的监管效率与监管力度。基于生态修复数据底板，搭建生态修复移动一张图，满足巡查人员随时查看生态修复项目相关现状、规划及工程项目数据的需求，辅助巡查工作顺利开展。并借助定位、拍照等现场取证手段将现场情况及时回传，保障生态修复项目实现闭环管理，为生态修复项目开展和管控提供支撑。4 总结与展望国土空间生态修复是新时代建设生态文明的重要着力点，国土空间生态修复监管系统的建设有助于提升各级生态修复主管部门项目监管能力，加强业务关联。本文以山东省国土空间生态修复监管系统为例，介绍了国土空间生态修复监管系统建设的必要性和紧迫性，同时对系统整体框架搭建、关键技术、应用体系建设以及具体功能进行了详细的阐述，可以在国土空间生态修复监管系统建设思路上提供参考。国土空间生态修复监管系统的建设是一个需要长期探索并不断实践的系统工程，一方面需要结合国土空间生态修复业务需要，对系统功能进行不断迭代10；另一方面系统的建设更需要融合新技术、新手段，促进业务层面的更新变革。国土空间生态修复监管系统建设仍有许多问题需要进一步的研究和探讨，如何通过信息化手段支撑社会资本参与生态修复，如何通过大数据、人工智能等技术进一步模拟人地系统耦合关系对生态修复的影响，以进一步发挥系统在生态修复空间选址、时序排布、工程遴选等方面的作用，都需要进一步的探索和实践。参考文献：1 PIAO S L,PHILIPPE C,HUANG Y,et al.The impacts of climate change on water resources and agriculture in ChinaJ.Nature,2010,467:43-51.2 NIU S,XING X,ZHANG Z,et al.Water-use efficiency in response to climate change:from leaf to ecosystem in a temperate steppeJ.Global change biology,2011,17(2):1073-1082.3CATHERINE M.DIELEMAN B,BRIAN A,et al.Climate change drives a shift in peatland ecosystem plant communities:Implications for ecosystem function and stabilityJ.Global change biology,2014,21(1):388-395.4 KATHARINA A,WERNER R,DOMINIK T,et al.Trade-offs between temporal stability and level of forest ecosystem services provisioning under climate changeJ.Ecological applications,2018,28(7):1884-1896.5 王威,贾文涛.生态文明理念下的国土综合整治与生态保护修复 J.中国土地,2019(5):29-31.6 彭建,李冰,董建权等.论国土空间生态修复基本逻辑 J.中国土地科学,2020,34(5):18-26.7 唐伟,王英,梁东等.构建新时代国土空间生态修复智慧监管平台系统 J.智慧农业导刊,2021,1(16):1-5+8.8 傅伯杰.国土空间生态修复亟待把握的几个要点 J.中国科学院院刊,2021,36(01):64-69.9 王军,应凌霄,钟莉娜.新时代国土整治与生态修复转型思考 J.自然资源学报,2020,35(1):26-36.10 傅伯杰.地理学:从知识,科学到决策 J.地理学报,2017,72(11):1923-1932.【作者简介】孙振喜（1980），男，山东济南人，汉族，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：自然资源信息化规划、数据、标准和业务应用等方面。吴宗钒（1995），男，山东淄博人，汉族，硕士研究生，主要研究方向：自然资源和规划领域的空间数字化治理、自然资源一体化和国土空间生态修复监管协同等方面。生海迪（1989），通讯作者(邮箱：)，女，山东滕州人，汉族，硕士研究生，工程师，主要研究方向：自然资源信息化规划、数据、标准和业务应用等方面。李晋（1987），男，山东济南人，汉族，本科，工程师，主要研究方向：自然资源信息化规划、数据、标准和业务应用等方面。马东平（1989），男，陕西西安人，回族，大学本科学历，主要研究方向：自然资源和规划领域的空间数字化治理、自然资源一体化和国土空间生态修复监管协同等方面。（收稿日期：2023-02-02 修回日期：2023-03-30）