自然资源要素综合观测指标体系探讨

为了实现自然资源的规范管理和高效利用,需要对其要素进行长期、连续、稳定的综合观测,从而获得相关的基础数据,掌握资源种类、数量、质量和资源间相互作用过程信息。由于目前中国没有形成统一的自然资源观测指标体系,导致不同区域间资源观测和管理存在差异,使得国家尺度上对自然资源的规范化管理和合理利用难以实现。因此,亟需构建一套适用于国家尺度、科学、系统、规范的自然资源要素综合观测指标体系。本文以解决认识自然生态变化规律、预判发展趋势的基础数据支撑能力不足问题为出发点,参考国内外现有观测（监测）指标体系,确立了自然资源要素综合观测指标体系建立和选取的基本原则;在自然资源要素分类的基础上,采用正、反演相结合、模块化等构建方法,建立了由36个归类模块、6个资源要素综合观测系统和若干个赋能模块构成的自然资源要素综合观测指标体系。通过建立大气-地表-地下多层次,个体-景观-区域多尺度的立体化综合观测网,获取自然资源要素数据,以期实现对自然资源的精细化管理、评价和利用。     

中国自然资源要素综合观测网络构建与关键技术

新形势下中国的自然资源管理由单资源分部门管理,转为以山水林田湖草生命共同体发展理念和地球系统科学理论指导下的“两统一”集中管理,不仅要综合考虑某种资源状态变化引起的其他相关资源状态的变化,还要考虑对国土空间生态环境的影响和规划,更要考虑未来的资源状态对国家重大决策的安全保障。因此,构建全国自然资源要素综合观测体系对国家生态文明建设有序发展具有十分重要的意义。本文论述了国内外现有观测网研究特点和不足,明确了全国自然资源综合观测网络构建的基本思路与原则;提出了包括要素、技术、质控、服务和运维五维一体的总体框架,采用自然资源综合区划与观测台站布设技术、自然资源要素耦合机理与指标选取技术、多源数据整合与数据处理技术、模型模拟技术与自然资源综合评价4种关键技术,开展自然资源要素长期、稳定、连续综合观测,探索自然资源各要素间的耦合关系、变化动因机制和演化趋势,解决认识自然生态变化规律、预判发展趋势的基础数据支撑能力不足问题,服务于新形势下国家自然资源统一管理和重大资源战略决策。     

自然资源要素综合观测质量管理体系构建

自然资源要素综合观测体系具有观测对象多、观测指标多、观测技术手段多等特点。为保证观测数据质量,必须构建覆盖从采集到发布数据全周期全过程的数据质量管理体系。本文针对自然资源要素综合观测对数据质量管理体系提出的新要求,基于国内外观测领域数据质量管理体系现状分析,依据ISO9000族国际标准,建立由目标层、组织层、制度层、控制层及评估层五部分组成的综合观测数据质量管理体系框架;基于模块化集成思维,构建纵横多级质量控制体系：纵向上,建立综合研究中心—一级站—二级站—三级站4级外部检查,横向上,建立观测—校对—审核3级内部检查制度;质控技术上,重点研究了不同观测过程的质控模块,建立了QC0（样品实验测试质量控制模块）、QC1（观测数据内部质量控制模块）、QC2（观测数据外部质量控制模块）、QC3（数据质量的考核和评估模块）4种质控模块,提高了质控针对性和有效性。本文旨在通过构建全面的数据质量管理体系和科学的质控方法,保证观测数据准确可靠。     

中国自然资源综合区划理论研究与技术方案

自然资源综合区划是土地、矿产、森林、草地、湿地、水和海域海岛等复合自然资源空间异质性的直接反映,是分区、分类、分级推进自然资源综合观测体系构建和野外科学观测研究站布设的重要科学依据。目前中国自然资源综合区划理论研究较为欠缺,且技术方案尚未形成一套科学准确的评价范式。本文基于自然资源格局、演变和功能特性,以山水林田湖草生命共同体系统管理为出发点,阐述了自然资源综合区划的概念框架;按照主体性、整体性、多尺度、等级性和发展性五大原则,提出了区划技术方案,并初步开展实证研究;最后,比较了自然资源综合区划与自然区划和生态区划的差异。本文研究成果可增强对自然资源耦合关系和分异特征的科学认识,促进多学科建设,服务于自然资源治理体系建设等国家战略需求。     

自然资源综合观测视角下的土壤肥力评价指标

土壤肥力是土壤的基本属性和质的特征,其评价指标体系的建立是实现自然资源综合观测和统一管理的重要支撑,然而,目前仍然没有建立一个统一的标准和指标体系。本文基于文献计量的方法,对CNKI库中相关文献进行统计分析,总结了国内学者对土壤肥力质量评价所选用的主要指标,并分别从土壤化学、土壤物理和土壤生物学3个不同性质方面进行探讨。结果表明,有机质、全氮和速效钾等是土壤化学性状的重要指标,容重、土壤含水率和质地等是土壤物理性状的重要指标,脲酶、转化酶和代谢熵等是土壤生物学性状的重要指标。在此基础上,以全国自然资源综合观测和统一管理的需求为导向,遵循综合性、稳定性、独立性和获取性的指标选用原则,提出了土壤肥力评价指标体系的初步构建方案,旨在为开展土壤资源长期定位观测和质量评价提供科学依据。     

基于物联网和数据中台技术的自然资源要素综合观测平台构建

自然资源要素综合观测数据具有来源多、类型复杂和数据量庞大等特点,需要建立自然资源要素综合观测一体化平台对数据进行统一管理和利用。本文基于物联网与数据中台技术,构建了自然资源要素综合观测一体化平台,主要包括自然资源要素数据中心、物联网中心和模型云中心三大模块,实现了从传感器终端到数据中台、模型云的自动数据传输和互联共享,以及数值分析、加工和综合应用,达到了可视化效果。为自然资源统一管理、全国重要生态系统保护和修复重大工程规划提供技术支撑。     

专家笔谈：多学科融合视角下的自然资源要素综合观测体系构建

自然资源要素综合观测体系建设是自然资源部的基础性、公益性工程,是全面贯彻习近平生态文明思想、践行山水林田湖草生命共同体发展理念,履行自然资源“两统一”管理职责的重要举措,为系统、全面认识自然资源变化规律、预判未来发展趋势提供基础数据支撑。自然资源要素综合观测体系建设重点工作主要包括：第一,充分考虑多学科融合,做好顶层设计;第二,继承和发扬青藏科考精神,打造一支吃苦耐劳、稳定的观测队伍;第三,充分考虑森林、草地等不同资源之间的耦合,依托自然资源要素综合观测体系加强综合研究;借鉴国内外生态系统观测经验,利用现代化手段,科学搭建多尺度网络;第四,打破壁垒形成合力,探索不同观测网络、单位之间合作机制,服务国家重大需求;第五,明确核心任务,坚持点-线-面结合;第六,探索多部门合作,试点示范先行。     

基于多源数据综合观测的生态安全格局构建——以江西省万年县为例

全面掌握区域自然资源现状,以此为数据基础进行生态安全格局优化,对综合开发及统筹布局自然资源具有重要意义。开展自然资源综合观测、识别区域生态保护及修复节点是安全格局构建的关键环节。本文选取江西省万年县为研究区,通过土地利用类型、DEM、道路数据和自然保护地数据对区域资源现状进行综合观测;同时基于InVEST模型、粒度反推法以及区域现状确定生态源地;结合土地利用类型、地形以及道路因子构建综合阻力面;并使用电路理论判定生态廊道,识别生态修复关键点。结果表明：①万年县生态源地面积95.93 km²,林地为主要源地类型,其对于区域生态安全格局的稳定至关重要;生态廊道长度217.89 km,其中,贯穿全域的33条关键廊道需要优先保护,未来可作为自然资源综合观测及监测的重点区域。②识别出“夹点”11处,“障碍点”74处,区域生境连通性仍有较大提升空间。③基于电路理论,通过源地选取、阻力面及廊道构建、重要战略点识别等,整合全域山水林田湖草自然资源,针对生态安全格局提出不同分区的资源优化策略,对于提高区域资源供给能力具有积极的实践意义。     

面向统一管理的自然资源分类体系研究

探索建立新的管理体制下自然资源分类体系对资源管理具有重要的意义。现有自然资源的学理、法理和管理分类在资源管理上存在交叉重叠、分类标准不统一、不利于掌握资源家底等现实问题。通过深入剖析自然资源统一管理的基本内涵,认为新的自然资源分类应该以满足资源管理为基础,还要与现有法律有效衔接、与现有分类有效融合。基于此,本文提出了分类标准统一清晰、新旧分类有效衔接以及学理、法理、管理分类有机结合的分类原则,构建了面向自然资源统一管理的包括3个一级类15个二级类53个三级类的自然资源分类体系。     

天空地一体化自然资源要素监测体系及其应用

遵循山水林田湖草是生命共同体的发展理念,建设自然资源要素综合观测体系,系统获取长期、连续、多尺度、多要素的自然资源观测数据,为自然资源“两统一”管理和生态保护修复提供科学支撑,是新时代生态文明建设的重要举措。本文在阐明自然资源监测体系现状及存在问题的基础上,依据地球系统科学的理论基础,针对调查、监测、观测等不同探测方法的功能和技术路径,以系统化的视角论述了现代自然资源监测特点,对天空地一体化监测体系技术路径进行说明,并从宏观管理层面分析天空地一体化监测体系在自然资源统一管理中的具体应用,以期为自然资源统一管理工作提供必要支撑。     

项目群甲供非商品化资源费用-生产规模优化模型

甲供非商品化资源（NCRPE）费用高低与NCRPE生产系统规模密切相关，如何通过缩小生产规模，以降低NCRPE费用既是一个理论问题，也是一个实践问题。首先，根据NCRPE生产系统的特点，分析了NCRPE初始配置的相关费用，研究了初始配置相关费用与NCRPE生产规模之间的关联关系。其次，研究并构建了基于生产规模的项目群NCRPE费用现值优化模型，并选用模拟退火粒子群算法进行仿真实验。最后，开展案例分析，结合项目群Z，验证了模型的可行性与有效性。研究结果表明: 构建的NCRPE费用优化模型能够有效地缩小NCRPE生产规模，降低NCRPE生产系统总费用（建设费用和运行费用之和），从而实现业主支付费用现值最小化。     

面向自然资源资产负债表编制的时空数据库建设

为完善环境治理和生态修复,促进生态文明建设,十八届三中全会提出了探索编制自然资源资产负债表,对领导干部实行自然资源资产离任审计。本文初步梳理了国际上自然资源与环境核算主要方法中的数据支撑,分析了中国编制自然资源资产负债表的数据需求和数据源情况,结合自然资源科学和空间信息技术提出了面向自然资源资产负债表编制的时空数据库设计方案。在此基础上,结合中国生态文明建设先行示范区之一浙江湖州市的研究工作,对已有科学数据集进行整合、指标综合、集成及质量诊断,生成了符合研究区自然资源资产负债表编制基础数据库标准的本底数据集,涵盖了自然资源和环境损益要素,同时采用多源遥感数据融合、人文要素空间化等方法动态更新数据库,建立了标准化、规范化、高时空精度的自然资源资产负债表编制与应用基础数据库。     

基于立体综合观测的湿地资源观测指标体系构建

探索建立湿地资源立体综合观测指标体系对湿地资源统一管理、理论研究和相关决策制定有重要意义。本文以自然资源“两统一”管理为指导,从山水林田湖草生命共同体理念出发,阐述了湿地资源立体综合观测系统框架和重要意义,分析了国内外湿地资源观测现状,结合湿地资源的独特性、复杂性和立体综合观测多尺度、多要素、系统性、动态性的特点,提出了指标体系构建原则,构建了以气候资源、生物资源、地表水资源、土壤资源、地下水资源5个一级指标18个二级指标31个三级指标构成的大气层—地表层—地下层湿地资源立体综合观测指标体系,对湿地资源开展长期、连续、稳定的观测,以期实现湿地资源管理从经验决策向数据决策转变,湿地资源开发利用从粗放向科学精准转变,从多资源要素保护向山、水、林、田、湖、草等资源全要素保护转变;同时,为解决当前湿地资源观测数据格式、标准不统一等问题,进一步提升湿地资源观测数据开放度、共享度和联网研究的能力提供参考。