環(huán)境好不好,數(shù)據(jù)來說話,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是反映美麗中國“顏值”的“鏡子”。當(dāng)前復(fù)雜的生態(tài)治理形勢,對(duì)監(jiān)測的時(shí)效性和精準(zhǔn)度提出了更高要求。隨著人工智能應(yīng)用邊界持續(xù)拓展,“AI+生態(tài)環(huán)境”深度融合,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測正逐步告別“人工采樣+實(shí)驗(yàn)室分析”的傳統(tǒng)模式,朝著數(shù)智化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型,更實(shí)現(xiàn)從“事后補(bǔ)救”向“事前預(yù)警”的轉(zhuǎn)變,為生態(tài)治理帶來全新解題思路。
廣東“空天地”一體化監(jiān)測、浙江AI視頻測流、深圳部署大模型監(jiān)測智能助手、秦嶺智慧護(hù)林……人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù),正以前所未有的速度重塑生態(tài)環(huán)境治理全鏈條。
生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域場景多元、需求迫切,已成為AI落地應(yīng)用的重要陣地。根據(jù)《國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)智化轉(zhuǎn)型方案》,到2030年,我國將實(shí)現(xiàn)國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性重塑,數(shù)字化、智能化水平整體躍升,天空地海一體化監(jiān)測全面實(shí)現(xiàn),監(jiān)測“智慧大腦”基本建成,總體效能滿足美麗中國建設(shè)支撐需求,技術(shù)裝備達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
當(dāng)前,我國在推動(dòng)AI與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測融合方面成效如何?怎樣提升監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)智化水平?
從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”
經(jīng)過多年建設(shè),我國已經(jīng)建成了全球規(guī)模最大、涵蓋要素齊全、布局科學(xué)合理、技術(shù)手段較為先進(jìn)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。生態(tài)環(huán)境部直接組織監(jiān)測站點(diǎn)達(dá)3.3萬個(gè),覆蓋全國所有地級(jí)及以上城市、重點(diǎn)流域和管轄海域,涵蓋水、氣、土、聲、海、生態(tài)等要素。
然而,規(guī)模龐大的監(jiān)測網(wǎng)背后,長期存在結(jié)構(gòu)性短板:傳統(tǒng)監(jiān)測更像一份“體檢報(bào)告”,只能復(fù)盤現(xiàn)狀、診斷已發(fā)生問題,難以做到“疾病預(yù)防”式的事前預(yù)警。在自然保護(hù)地監(jiān)管中,工作人員人工比對(duì)遙感影像,耗時(shí)長、效率低、易漏判;在河湖生態(tài)流量管理中,傳統(tǒng)設(shè)備無法在枯水期獲取有效數(shù)據(jù),長期處于被動(dòng)應(yīng)對(duì)狀態(tài)。面對(duì)氣候變化、生物多樣性喪失等全球性挑戰(zhàn),傳統(tǒng)模式愈發(fā)力有不逮,難以應(yīng)對(duì)生態(tài)治理復(fù)雜局面。
近年來,我國陸續(xù)出臺(tái)《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測條例》等系列文件,大力推動(dòng)現(xiàn)代化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)。借助大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí),AI能夠挖掘海量數(shù)據(jù)并進(jìn)行深度分析,推動(dòng)監(jiān)測模式實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”。如今,我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測邁進(jìn)了數(shù)字化、信息化、智能化的新階段。
今年全國兩會(huì)期間,生態(tài)環(huán)境部部長黃潤秋隨身攜帶的一塊芯片引來不少關(guān)注。一塊小小的環(huán)境DNA測序芯片,包含了長江江蘇段19個(gè)國控?cái)嗝娴乃镄畔?,顯示這個(gè)江段近5年來水生生物增加20多種,充分體現(xiàn)出長江十年禁漁的成效。
“人工智能+生態(tài)環(huán)境”的深度融合,正悄然重塑監(jiān)測生產(chǎn)方式,牽引監(jiān)測生產(chǎn)力實(shí)現(xiàn)革命性躍遷。
生態(tài)環(huán)境部科技與財(cái)務(wù)司司長王志斌表示,在監(jiān)測方面,人工智能技術(shù)正深度嵌入生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用。以生物多樣性識(shí)別為例,通過鳥類圖像聲紋識(shí)別、植物物種圖像智能識(shí)別等技術(shù),原本一年一次的監(jiān)測,現(xiàn)在可實(shí)現(xiàn)全年連續(xù)監(jiān)測。比如,江蘇省目前在20個(gè)生物多樣性觀測站中布設(shè)了98臺(tái)鳥類聲紋識(shí)別設(shè)備,獲取243種鳥類的近44萬條監(jiān)測數(shù)據(jù),人力監(jiān)測成本降低90%。
在政策推動(dòng)與技術(shù)迭代的雙重驅(qū)動(dòng)下,全國生態(tài)監(jiān)測數(shù)智化轉(zhuǎn)型成效顯著。生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司司長張大偉表示,最近10年,是我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最快、成效最顯著的時(shí)期,初步構(gòu)建起陸海統(tǒng)籌、天地一體、上下協(xié)同、信息共享的格局,實(shí)現(xiàn)對(duì)地級(jí)及以上城市、重點(diǎn)流域及管轄海域的全面覆蓋。
監(jiān)測之變折射生態(tài)之美,監(jiān)測之基托舉環(huán)保之效?!叭缃?,數(shù)字技術(shù)正逐漸融入生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作全過程,‘用數(shù)據(jù)看問題’的工作模式正在變?yōu)椤寯?shù)據(jù)找問題’?!蔽鞑繑?shù)字經(jīng)濟(jì)研究院、陜西現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與管理研究院院長張鴻說。
政策頂層設(shè)計(jì)還在持續(xù)加碼。生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展改革委近日印發(fā)的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測“十五五”規(guī)劃》中提到,到2030年,現(xiàn)代化監(jiān)測體系建設(shè)取得重要進(jìn)展;到2035年,基本建成現(xiàn)代化監(jiān)測體系,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測綜合實(shí)力達(dá)到國際先進(jìn)水平。
從“天眼”到“黑燈實(shí)驗(yàn)室”
高空之上,衛(wèi)星“天眼”織就全域監(jiān)測網(wǎng)。目前,生態(tài)環(huán)境部已有8顆環(huán)境和大氣系列衛(wèi)星在軌運(yùn)行,還可統(tǒng)籌調(diào)用140余顆民商衛(wèi)星數(shù)據(jù),構(gòu)建起覆蓋全國的太空監(jiān)測體系。
以衛(wèi)星為代表的遙感技術(shù),擁有高精度、短周期、全方位等獨(dú)特優(yōu)勢,已成為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)中不可或缺的重要手段。
在大氣污染防治領(lǐng)域,大氣污染的形成與擴(kuò)散過程復(fù)雜多變,如何鎖定污染源頭一直是核心難題。對(duì)此,遼寧省大連市生態(tài)環(huán)境局利用衛(wèi)星遙感溯源大氣污染,實(shí)現(xiàn)逐小時(shí)污染物動(dòng)態(tài)可視化。在生物多樣性監(jiān)測方面,三江源引入國產(chǎn)高分衛(wèi)星提取的高精度生境因子后,雪豹適宜生境模擬范圍較之前更加集中,這為雪豹地面調(diào)查、保護(hù)規(guī)劃制定提供了更為精準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)支持。
更多新工具持續(xù)亮相。今年4月,我國成功發(fā)射高精度溫室氣體綜合探測衛(wèi)星?!斑@顆衛(wèi)星搭載了激光雷達(dá)、高光譜溫室氣體監(jiān)測儀等5臺(tái)先進(jìn)載荷,在國際上首次實(shí)現(xiàn)溫室氣體主被動(dòng)協(xié)同探測,能夠?qū)θ蛑饕獪厥覛怏w和氣態(tài)污染物開展大范圍、高精度監(jiān)測?!睆埓髠ケ硎?,這是我國現(xiàn)代化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)的重大進(jìn)展。
“十五五”期間,我國將再發(fā)射5顆生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星,加快形成多元化遙感產(chǎn)品全流程自動(dòng)化生產(chǎn)能力,深化在生態(tài)破壞、固廢非法傾倒、全球溫室氣體排放等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)應(yīng)用,用更多更亮的“太空天眼”,護(hù)航美麗中國建設(shè)。
地面之上,以“黑燈實(shí)驗(yàn)室”為代表的智能裝備,則開啟了無人值守監(jiān)測新時(shí)代。
聚光科技科學(xué)儀器事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)夏曉峰介紹,公司旗下的全自動(dòng)水質(zhì)智能分析實(shí)驗(yàn)室,就是“黑燈實(shí)驗(yàn)室”的代表。該實(shí)驗(yàn)室可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)水質(zhì)監(jiān)測,業(yè)務(wù)覆蓋地表水、地下水、生活飲用水、工業(yè)循環(huán)冷卻水、鍋爐水、污廢水、海水分析等場景,目前已在全國多地投入應(yīng)用。“我們正努力構(gòu)建以‘黑燈實(shí)驗(yàn)室’為代表、AI為中樞、無人化為觸角、數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的一套天空地海一體化智能監(jiān)測體系?!?br />
值得一提的是,2026年4月,首個(gè)“黑燈實(shí)驗(yàn)室”高錳酸鹽指數(shù)檢測項(xiàng)目通過市場監(jiān)管總局評(píng)審,取得CMA(中國計(jì)量認(rèn)證)資質(zhì)。這項(xiàng)“從0到1”的突破性進(jìn)展,標(biāo)志著相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)具備了法定效力,打通了從“能用”到“法定可用”的關(guān)鍵關(guān)卡,為新技術(shù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
輕量化智能裝備也廣泛普及。王志斌以一款實(shí)用型技術(shù)裝備激光雷達(dá)系統(tǒng)為例介紹:“重量僅1公斤,便捷易攜帶,測距可達(dá)70米,能在10分鐘內(nèi)高效完成400平方米的地表植被數(shù)據(jù)采集。它就像給植被做‘CT體檢’一樣,能精準(zhǔn)捕捉樹高、樹冠冠幅等關(guān)鍵指標(biāo),擺脫了人工逐一測量的繁瑣流程,大幅提升了調(diào)查監(jiān)測的效率與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度?!?br />
從“點(diǎn)上突破”到“全面推廣”
地方是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測一線,也是技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)驗(yàn)積累的主陣地。當(dāng)前,全國多地立足區(qū)域治理痛點(diǎn),因地制宜探索“AI+生態(tài)監(jiān)測”新模式,在流域管控、水庫治理、遙感監(jiān)管、合規(guī)執(zhí)法等領(lǐng)域形成一批可復(fù)制、可推廣的實(shí)踐成果。
河湖生態(tài)流量是維系河湖生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵,傳統(tǒng)測流方式無法適配規(guī)?;⒅悄芑O(jiān)管需求,枯水期監(jiān)測失效、數(shù)據(jù)失真、監(jiān)管滯后等問題長期存在,導(dǎo)致生態(tài)流量管理被動(dòng)滯后。去年底,浙江省水利廳重大科技項(xiàng)目《基于AI視頻測流的生態(tài)流量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》順利通過驗(yàn)收,構(gòu)建起全流程智能化監(jiān)測體系。
浙江省水利廳水文局工作人員介紹,該技術(shù)相較傳統(tǒng)方式優(yōu)勢顯著:一是突破監(jiān)測盲區(qū),可精準(zhǔn)探測常規(guī)設(shè)備無法覆蓋的低水位、低流量場景,解決枯水期數(shù)據(jù)質(zhì)量差、監(jiān)測頻次低的難題;二是大幅降本增效,河岸布設(shè)視頻設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)全天候全量程監(jiān)測,安裝成本降低60%以上,數(shù)據(jù)獲取效率提升3倍;三是智能抗干擾,通過AI算法自動(dòng)過濾雨水、水霧干擾,精準(zhǔn)捕捉水流核心特征,保障復(fù)雜天氣下數(shù)據(jù)穩(wěn)定準(zhǔn)確。
北京依托數(shù)字孿生技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)大型水庫精細(xì)化智慧管控。數(shù)字孿生密云水庫系統(tǒng)以物理水庫實(shí)體為基底,依托時(shí)空數(shù)據(jù)底座、數(shù)學(xué)模型核心與水利知識(shí)驅(qū)動(dòng),對(duì)水庫全要素和治理管理全過程進(jìn)行數(shù)字映射、智能模擬與前瞻預(yù)演,精準(zhǔn)破解首都水源地保護(hù)與城市供水保障雙重壓力下的精細(xì)化治理難題。
該系統(tǒng)由水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所牽頭研發(fā),南京水利科學(xué)研究院負(fù)責(zé)專業(yè)模型計(jì)算,51WORLD承擔(dān)模擬仿真引擎與智能空間底座建設(shè)。51WORLD創(chuàng)始人、CEO李熠介紹,系統(tǒng)構(gòu)建了安全性態(tài)預(yù)測、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、狀態(tài)預(yù)演、防洪管理、智能決策等全維度功能模塊。在極端暴雨天氣中,系統(tǒng)可滾動(dòng)預(yù)報(bào)洪峰流量、峰現(xiàn)時(shí)間,預(yù)演10余種調(diào)度方案,優(yōu)選“錯(cuò)峰下泄+騰庫迎汛”最優(yōu)策略;在高水位運(yùn)行期間,通過實(shí)時(shí)算力分析,開展工程安全研判,智能觸發(fā)分級(jí)告警,形成閉環(huán)處置機(jī)制;在日常巡檢中,實(shí)現(xiàn)流域“宏觀—中觀—微觀”多尺度聯(lián)動(dòng)監(jiān)控,全方位守護(hù)水庫生態(tài)與運(yùn)行安全。
今年年初,廣東省生態(tài)環(huán)境廳啟動(dòng)“生態(tài)環(huán)境遙感AI專用設(shè)備采購與能力提升建設(shè)項(xiàng)目”,推動(dòng)生態(tài)監(jiān)測從“人工判讀”向“智能識(shí)別”、“被動(dòng)響應(yīng)”向“主動(dòng)預(yù)警”轉(zhuǎn)型。在自然保護(hù)地監(jiān)管場景中,平臺(tái)48小時(shí)即可完成廣東省1200余處自然保護(hù)地影像解譯與圖斑提取,效率較人工提升20倍以上,誤報(bào)率低于5%,為執(zhí)法監(jiān)管提供精準(zhǔn)線索。
多地立足實(shí)際,積極探索監(jiān)測數(shù)智化創(chuàng)新路徑,逐步實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)上突破到全面推廣的躍升——深圳市本地化部署大模型監(jiān)測智能助手矩陣,將環(huán)境質(zhì)量報(bào)表編制時(shí)長從小時(shí)級(jí)壓縮至分鐘級(jí);青島市嶗山區(qū)建成全自動(dòng)“黑燈實(shí)驗(yàn)室”,搭建全域生態(tài)數(shù)據(jù)“一張網(wǎng)”,實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)執(zhí)法向精準(zhǔn)預(yù)警轉(zhuǎn)型;武漢市打造“生態(tài)智眼”智能體,推出農(nóng)村黑臭水體“一碼查詢”服務(wù),構(gòu)建一體化智慧監(jiān)管平臺(tái);佛山市等地創(chuàng)新固廢智能監(jiān)管模式,通過AI+遙感識(shí)別、智能焚燒調(diào)控技術(shù),提升固廢資源化、無害化治理水平。因地制宜的數(shù)智監(jiān)管實(shí)踐,為守護(hù)綠水青山織起一張精密的科技防護(hù)網(wǎng)。
“我們將全面推進(jìn)監(jiān)測體系數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型?!睆埓髠ソ榻B,“十五五”時(shí)期將重點(diǎn)推進(jìn)兩大核心工作:一是全域覆蓋,織密天空地海監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)從喜馬拉雅到萬里海疆、從漠河北極村到曾母暗沙的全域點(diǎn)位覆蓋;二是規(guī)范運(yùn)行,建立“1+7+N”國家網(wǎng)運(yùn)行管理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測任務(wù)統(tǒng)一管理、分區(qū)落實(shí),全面提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效能。
落地路徑上,采取試點(diǎn)先行、逐步推廣的漸進(jìn)策略。2026年底前,率先在京津冀區(qū)域完成約250個(gè)水氣站房數(shù)智化改造,邁出“感知網(wǎng)”成果列裝的第一步,后續(xù)穩(wěn)妥有序向全國推廣成熟技術(shù)。
技術(shù)研發(fā)與平臺(tái)建設(shè)同步提速,持續(xù)釋放數(shù)智賦能效能。王志斌表示,生態(tài)環(huán)境部將持續(xù)加大對(duì)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域人工智能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的支持力度,加快推進(jìn)天空地海一體化智能感知網(wǎng)絡(luò)、跨介質(zhì)復(fù)合污染調(diào)控模擬器等重點(diǎn)平臺(tái)建設(shè),充分釋放“人工智能+生態(tài)環(huán)境”的應(yīng)用效能。針對(duì)算法適配性不足、場景覆蓋不全等問題,將依托重大科技專項(xiàng),聚焦野外復(fù)雜場景、特殊污染類型、生物多樣性精細(xì)監(jiān)測等領(lǐng)域,開展專用算法攻關(guān),持續(xù)提升模型泛化能力與實(shí)戰(zhàn)水平。
從人工到智能、從地面到空天、從被動(dòng)到主動(dòng),我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測正開啟一場深刻的數(shù)智化轉(zhuǎn)型。數(shù)字之眼俯瞰萬里山河,智慧之力守護(hù)綠水青山,不斷夯實(shí)美麗中國建設(shè)的監(jiān)測底座。
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