探索构建空天地一体化动态监测体系，设立动态监测指标
若尔盖给草地沙化治理安上一双“眼睛”
◆尚闽 尚玉 张韵晨 涂明广 刘宜
从绿原无垠、牛羊穿梭草间，到土地板结硬化、风沙蔓延，再从一个个国家级、省级等治沙项目持续落地，到居民们自觉清除垃圾、保护草地，实现了沙洲变绿洲、黄土变绿土……
近30年的时间里，为守护长江和黄河上游的绿色生态屏障，四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖县不仅探索出了一套具有当地特色的沙化治理模式，还通过构建空天地一体化动态监测体系，为草地沙化安上了一双“眼睛”，让沙化可视，让治理可期。
沙化监测困难，倒逼监测机制创新
“1990年-2005年，若尔盖县草地沙化面积从29.75km2增长至46.87km2；2005年-2017年，沙化面积下降至33.61km2。” 若尔盖县林业和草原局助理工程师涂胜介绍，“这些年来，我们实施了一批防治项目和草原生态保护政策，若尔盖县沙化面积总体呈现下降趋势。由于区域生态环境较为脆弱，仍需不断加强湿地生态保护修复，巩固治理成效。”
根据2016年草原监测统计数据，若尔盖县草原资源极其丰富，天然草原1212.63万亩，占县域总土地面积的76.1%。但受地质地形条件、气候因子、人为活动等多种因素影响，若尔盖县草地沙化形势依然严峻。
沙化，不仅使草原生态系统受到破坏，还会导致调节气候、涵养水源、防止水土流失等生态功能减弱。毫无疑问，它已成为当地草原修复的“拦路虎”。
为了掌握沙化的发展趋势，以前若尔盖县每5年开展一次监测工作，主要通过人工野外调查的方式开展，周期长、监测范围也有限。虽然也使用了一些遥感监测等高科技，但只是将获取的影像数据作为识别草原沙化区域参考地图，没有真正发挥遥感技术对土地覆盖类型提取的作用。
沙化的反复性、人力调查的有限性，倒逼监测机制的创新发展。全面、及时、准确地查清县域沙化土地状况及动态变化趋势，对若尔盖县巩固沙化治理成效来说尤为重要。
空天地全覆盖，沙化监测无盲区
为深入分析草地沙化时空变化趋势及成因，在借鉴前人研究的基础上，基于国家防沙治沙生态工程建设规划和国土资源合理开发利用现实需求，2019年3月构建了空天地一体化监测体系，开展若尔盖县草地沙化情况全方位监测。项目由四川省阿坝生态环境监测中心站牵头，四川省生态环境科学研究院和江西省长江流域产业生态模拟与环境健康重点实验室联合开展。
谈到这一动态监测体系，四川省阿坝生态环境监测中心站站长邓懋涛感慨道：“这个项目的顺利开展，要特别感谢阿坝州科技局、阿坝州生态环境局和若尔盖县人民政府的大力支持，为我们提供了财政专项资金20万元。从第一次会议在成都组织召开，到现场踏勘，最后结题验收，实属不易。”
“黄色部分就是卫星遥感监测到的沙化区域，有的呈块状，有的看上去可以连成线，有的蜿蜒似河流。这就是空天地一体化监测体系中‘天’所对应的工作。”四川省生态环境科学研究院研究员杨渺这样介绍。
“天”，即卫星遥感监测，主要针对沙化面积较大的区域——若尔盖县行政边界范围，获取研究区长时序历史遥感影像，从而进行影像数据解译和土地覆盖分类。
杨渺进一步解释道：“对获取到的遥感影像，我们会借助文献研究与现场踏勘，建立土地覆盖类型的地类解译标志；再通过编辑算法、制定和编写土地覆盖分类规则集，进行解译，提取相应信息，生成草地沙化数据集。”
相比于卫星遥感来说，“空”对应的无人机航拍监测就更加具体了。可以看到沙化面貌有清晰的边界、沙化的走势和防沙治沙项目的大体进度。
那是不是每个沙化区域都可以监测到呢？其实不然。杨渺解释说：“我们在3条主要的沙化带中选取3个具有代表性的沙化监测点位，进行无人机航拍，并对其进行沙化治理，分别对应治理中、治理完成1年和治理完成3年。”
无人机航拍灵活性捕捉的特点有利于根据获取的不同时相的亚米级影像数据，分析草原沙化治理现状与过程，评估不同时期草原沙化治理成效。
卫星遥感、无人机航拍，在这些高科技的加持下，沙化的发展变化几乎无所遁形。但时不时也会有一些区域，戴上一副神秘的“面具”，让那些高端科技难以辨别。
“对于这些‘小把戏’，最好的解决方法就是用我们的脚去丈量，实地走一走，看一看，随时标注、校正，就能看到实际的沙化情况，这也是我们地面工作的日常状态。”杨渺笑着说。
由于遥感卫星分辨率较低、受云量影响较大，无人机监测范围有限，而地面监测工作量太大。一体化动态监测体系在很大程度上弥补了空天地的不同缺点，可以大幅提高监测质量。
通过充分利用技术监测助力草原沙化治理，若尔盖地区应对沙化土地已实现可防可治，呈现出“总体好转、局部可控”的良好趋势。
丰富监测体系，获取全面动态监测指标
“遇到困难就要迎难而上去解决。”这是邓懋涛经常和团队说的一句话。他回忆道：“若尔盖地区是高原气候，天气变幻莫测，常常给监测工作造成困难，工作人员需要冲风冒雨、野外奋战，获取一手的信息数据，虽然累但乐在其中。”
坐落在青藏高原东北边缘处的若尔盖县，夏季雷雨和大风天气较多。“遇到大风天气时，无人机会出现飞行不稳定的情况，工作人员需要多次到现场，等待时机再进行无人机现场拍摄。”四川省阿坝生态环境监测中心站高级工程师袁波介绍。
在监测站办公室内，袁波一边向记者展示卫星拍摄的遥感影像，一边说：“云量较大时拍摄出来的影像是不够清晰的，这种就不符合应用要求，需要判别筛选。”
遥感数据处理过程中，人工修改识别环节也十分重要。针对不符合要求的遥感影像数据，需要从下载的大量数据中筛选出较好的遥感影像数据，进行拼接处理，以保障数据提取质量和准确性。
造成草原沙化的原因复杂多样，除了地质特性、气候变化等自然条件影响外，还包括人为放牧、鼠虫害等生物因素。
下一步，若尔盖县考虑在空天地一体化监测体系中加入地面生物量、生物多样性、土壤性能等方面的监测，丰富监测体系的内容，以此获取更加全面的动态监测数据，进一步分析沙化草地的生态功能情况。
最后，在谈到空天地一体化动态监测体系的未来发展时，邓懋涛表示，未来希望能有更多的部门、企业、社区及个人参与到阿坝州沙化监测工作中来，通过不断的交流与研究，共同努力为空天地一体化动态监测体系升级赋能。