国家公园天空地一体化监测系统技术规范6.23

ICS FORMTEXT35.240.70FORMTEXTCCSZ06FORMTEXT     DBFORMTEXT63DBFORMTEXT63/FORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT     FORMTEXT国家公园天空地一体化监测系统技术规范FORMTEXT点击此处添加标准英文译名FORMTEXT点击此处添加与国际标准一致性程度的标识FORMDROPDOWNFORMTEXT     FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT青海省市场监督管理局   发布DB63/XXXXX—XXXX前  言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由青海省林业和草原局提出并归口。本文件起草单位：祁连山国家公园青海服务保障中心、中国林业科学研究院资源信息研究所、国家公园和自然保护地管理局。本文件主要起草人：于红妍、张怀清、张京、王贤颖、宋锡康、刘洋、李仑、马旭康、赵宝伟、何清萍、杨洁、徐丰奕、赵枫、李成伟、金文秀。本文件由青海省林业和草原局监督实施。国家公园天空地一体化监测系统技术规范范围本文件规定了国家公园天空地一体化监测系统的术语和定义、系统架构、监测内容与主要指标、技术要求、信息安全和运维管理等内容。本文件适用于国家公园天空地一体化监测系统的设计、构建和监测。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T20271信息安全技术信息系统通用安全技术要求GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T25529地理信息分类与编码规则GB/T28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T28827.1信息技术服务运行维护第1部分：通用要求GB/T35221地面气象观测规范总则GB/T39738国家公园监测规范GB/T42018信息技术人工智能平台计算资源规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。天空地一体化监测通过协同集成天基、空基与地面监测技术，实现对目标区域多尺度、全方位、立体化的数据采集。天基监测利用人造地球卫星平台及其载荷（如光学、雷达、高光谱传感器等）进行的数据采集。空基监测利用有人/无人驾驶航空器（如飞机、无人机、飞艇等）搭载传感器进行的数据采集。地面监测利用红外相机、摄像头、气象观测站、电子围栏、人工监测手段进行的数据采集。系统架构设计原则天空地一体化监测系统具备系统性、先进性、开放性、可扩展性和安全性。系统性：将系统视为一个有机整体，从“感、传、存、管、用”的全链条视角进行规划设计，确保系统各部分之间的协同联动。先进性：采用先进、成熟的技术与架构，确保其在技术生命周期内保持领先和有效。开放性：具备开放的体系结构，支持与外部系统、数据和服务的互联互通。可扩展性：具备良好的可扩展性，适应未来业务需求增长和技术发展的变化。安全性：建立全方位、多层次的安全防护体系。层级结构系统层级结构见图1。系统层级结构如图1所示，国家公园天空地一体化监测系统整体层级结构分为4层，从下往上依次是：感知层：由天基监测、空基监测和地面综合监测构成，负责国家公园原始数据采集。网络层：由卫星通信、移动通信、专网、物联网及光纤等组成，负责监测数据的可靠传输。平台层：由基础设施、数据资源、支撑平台组成，负责监测数据的汇聚、存储、处理、融合、管理、分析与共享服务。应用层：实现资源管理、灾害管控、野生动物保护和人为活动防控等业务场景的专题应用。监测内容与主要指标监测内容国家公园监测内容包括自然资源、生态状况、科学利用和保护管理四个方面。主要指标自然资源自然资源监测内容包括森林资源、草原资源、湿地资源、荒漠资源、矿产资源、土地资源、水资源、自然景观资源、地质遗迹资源和其他资源十类。监测数据获取方法主要包括相关专项调查、遥感监测、地面监测、生态定位观测站、环境监测站、固定样地和资料查询等。具体指标及方法见附录A。生态状况生态状况监测内容包括生态系统、物种多样性、生态服务功能、气候、物候和环境质量6类。监测数据获取方法主要包括相关专项调查、遥感监测、地面监测、生态定位观测站、环境监测站、气象站、水文站和资料查询等。科学利用科学利用监测内容包括产品生产、游憩体验和特许经营三类。监测数据获取方法主要包括遥感监测、大数据分析、资料查询和访问调查等。保护管理保护管理监测内容包括管护强度、灾害管控、行政执法、环境保护和资源保护五类。监测数据获取方法主要包括保护管理记录、大数据分析、访问调查和遥感监测等。技术要求感知层天基天基数据要求包括以下方面：能够获取大范围的多时空序列遥感数据。根据监测对象选择适宜的空间分辨率，用于生态系统宏观评估的数据分辨率不低于30米，用于精细地物识别与变化检测的数据分辨率优于5米。有效数据覆盖的重访周期不超过15天。对于应急监测需求，具备优于3天的应急观测数据获取能力。空基空基内容涵盖以下方面：航空器搭载可见光摄像头、红外成像仪、高光谱或多光谱传感器、激光雷达等设备，支持实时画面和坐标回传。满足对目标区域进行完整覆盖的作业需求。用于常规监测的无人机单架次有效航时不宜少于30分钟。地面地面监测包括以下形式：人工采集数据通过统一的移动终端采集并上传至统一平台，或是将调查数据整理后录入统一平台。地面自动化监测设备能在国家公园典型环境下长期稳定工作。红外相机：具备被动式红外感应技术，探测距离不低于20米，触发时间小于1.0秒。图像分辨率不低于720p像素。支持连拍（不少于3张）和视频录制（时长可调）模式。对野生动物无干扰、无伤害。摄像头：支持高清（1920×1080）或超高清（3840×2160）视频流。支持H.265等高效编码格式。具备云台控制、光学变焦、自动对焦、强光抑制、低照度成像等功能。支持区域入侵、移动物体追踪等智能分析预警。视频流传输与控制协议符合GB/T28181的规定。气象观测站：观测站配置的气象观测仪器能够观测包括但不限于空气温度、相对湿度、大气压力、风速、风向、降水量、太阳总辐射等基本气象要素。气象观测仪器技术性能指标符合GB/T35221的要求。电子围栏：能有效探测人员或大型动物的入侵。探测到入侵后，在10秒内将报警信息（含位置、类型）上传至监测中心。对人体和野生动物无物理伤害风险。设备运行不产生有害的辐射或噪声。网络层网络层涵盖以下内容：能适应国家公园复杂的地理环境，综合利用卫星通信、移动通信、专网、物联网及光纤等多种通信手段，实现监测区域的有效覆盖。在公网覆盖薄弱或无信号区域，优先采用卫星通信或自建专网作为主要传输方式。具备数据完整性校验机制、数据断点续传和自动重传机制。针对应急指挥、火情监测、盗猎预警等关键业务数据，传输时延小于10秒。针对常规生态环境监测数据（如气象、水质、动物活动等），传输时延小于30分钟。针对遥感影像、高频传感器归档数据等，可根据任务计划进行传输。具备带宽自适应能力，能根据网络状况和数据类型动态调整传输策略。支持数据压缩和分片传输。平台层平台层包括以下内容：采用分层、分布式存储架构，根据数据访问频率和性能要求合理配置存储策略，并具备弹性扩展能力。具备融合天空地一体化监测的多源、多尺度、多时相数据进行协同分析的能力。采用模块化设计，支持分析模型的灵活接入、更新与组合，便于适应新的分析需求和算法发展。优先采用自动化数据处理流程和人工智能模型，提高海量数据处理的效率和洞察能力，相关计算资源规范宜参考GB/T42018标准。建立以“数据底板”为核心的数据组织模式，实现多源数据的统一空间基准（采用国家大地坐标系CGCS2000）和统一时间基准，遵循GB/T25529等标准进行规范化分类与编码。构建基于二三维一体化的地理信息系统展示框架，具备承载和融合海量、多时相、多类型监测数据的能力。应用层资源管理集成各类自然资源与基础地理数据，构建统一的二三维一体化地图，实现资源状况的综合展示、快速查询、空间分析与专题制图，为各项管理工作提供直观、准确的空间决策支持。灾害预警利用多源监测数据与智能算法，实现灾害风险的早期预警、灾情的自动识别与报警、灾害态势的模拟推演以及应急指挥调度，提升国家公园的生态安全预警与应急处置能力。野生动物保护通过对红外相机、音频记录仪及卫星追踪器等设备获取的数据进行智能分析，实现物种自动识别、声纹监测、活动轨迹追踪与种群动态评估，为野生动物保护与研究提供科学依据和技术支撑。人为活动保护管理综合利用遥感变化检测、视频智能监控与巡护管理信息化等手段，实现对违规行为的实时识别与报警、访客车辆的精准管理以及人类活动影响的定量评估，保障国家公园的自然生态功能。信息安全按照GB/T20271和GB/T22239的执行。运维管理按照GB/T28827.1的执行。

（资料性）

国家公园监测指标及方法国家公园监测指标及方法表见表A.1国家公园监测指标及方法类型类别指标监测频度监测方法自然资源森林资源森林覆盖率年度遥感监测、固定样地、资料查询森林类型年度遥感监测、固定样地、资料查询森林面积年度遥感监测、固定样地、资料查询地类年度遥感监测、固定样地、资料查询起源长周期遥感监测、固定样地、资料查询优势树种（组）长周期遥感监测、固定样地、资料查询林龄长周期遥感监测、固定样地、资料查询郁闭度长周期遥感监测、固定样地、资料查询蓄积量长周期遥感监测、固定样地、资料查询碳储量长周期遥感监测、固定样地、资料查询管理属性变化长周期资料查询草原资源草原类型及面积年度遥感监测、固定样地、资料查询草原综合植被盖度年度遥感监测、固定样地、资料查询草地类型长周期遥感监测、固定样地、资料查询优势草种长周期遥感监测、固定样地、资料查询单位面积产草量（鲜草干草）长周期遥感监测、固定样地、资料查询碳储量长周期遥感监测、固定样地、资料查询健康和退化程度年度遥感监测、固定样地、资料查询地上和地下生物量长周期遥感监测、固定样地、资料查询牲畜超载率年度遥感监测、固定样地、资料查询利用方式年度遥感监测、固定样地、资料查询管理属性变化年度资料查询湿地资源湿地类型、分布及面积年度遥感监测、地面监测湿地水环境实时监测遥感监测、地面监测保护与利用年度遥感监测、地面监测湿地植被碳储量长周期遥感监测、地面监测泥炭地厚度及储量长周期遥感监测、地面监测荒漠资源荒漠类型、分布与面积年度遥感监测、地面监测荒漠植被类型年度遥感监测、地面监测综合植被盖度年度遥感监测、地面监测碳储量长周期遥感监测、地面监测自然资源矿产资源矿产资源种类、分布和储量长周期地面监测探矿、采矿活动范围年度遥感监测、地面监测采石、采沙活动范围年度遥感监测、地面监测土地资源土地类型及面积年度遥感监测、地面监测土地利用类型变化实时监测遥感监测、地面监测土地质量年度遥感监测、地面监测水资源水资源总量年度遥感监测、地面监测、实验分析进出界径流量年度定位观测站点、实验分析冰川面积年度遥感监测、地面监测冰川消退速率年度遥感监测、地面监测地表水资源量实时监控遥感监测、地面监测地下水资源量实时监控定点设备监测、地面监测河流年径流量实时监控遥感监测、地面监测水库、湖泊蓄水量实时监控遥感监测、地面监测地下水位动态实时监控设备监控自然景观资源景观类型及面积实时监控实时监控，实地测量，遥感分析景观类型保存状况年度无人机监测、实时监控，实地测量景观利用情况实时监测实时监控，实地测量，遥感与无人机监测景观原真性年度遥感与无人机监测景观完整性年度遥感与无人机监测地质遗迹资源地貌类型与分布年度遥感与无人机监测遗迹类型与分布年度遥感与无人机监测利用与保护状况季度遥感与无人机监测，实时监控地质剖面类型分布年度遥感与无人机监测，实时监控遗迹原真性与完整性年度遥感与无人机监测，实时监控其他资源冻土年度遥感监测、地面监测、专项调查盐碱地年度遥感监测、地面监测、专项调查………………生态状况生态系统综合植被盖度年度遥感监测、固定样地、资料查询植被型面积变化率年度遥感监测、固定样地、资料查询群系组面积变化率长周期遥感监测、固定样地、资料查询叶面积指数年度遥感监测、固定样地、资料查询物种多样性旗舰种数量及栖息地面积年度遥感监测、地面监测、访问调查、大数据分析国家重点保护物种数量及栖息地面积长周期遥感监测、地面监测、访问调查、大数据分析生物多样性普查长周期地面监测生态状况生态服务功能水源涵养量年度定位观测站点、气象站、资料查询、实验分析防风固沙量年度定位观测站点、资料查询、实验分析土壤保持量年度定位观测站点、资料查询、实验分析固碳释氧量年度定位观测站点、资料查询、实验分析空气负氧离子含量年度定位观测站点土壤肥力年度定位观测站点、资料查询、实验分析初级生产力（水）年度定位观测站点沉积物质量（水）年度定位观测站点生物体质量（水）年度定位观测站点水质年度定位观测站点、水文站、环境监测站水体矿化度年度定位观测站点大气环境平均气温连续监测定位监测站点最高气温连续监测定位监测站点最低气温连续监测定位监测站点气温日较差连续监测定位监测站点积温连续监测定位监测站点气压连续监测定位监测站点风速连续监测定位监测站点降水量连续监测定位监测站点日照时数连续监测定位监测站点沙尘日数连续监测定位监测站点霾日数连续监测定位监测站点物候草本植物萌芽期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查展叶期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查开花期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查成熟期（种子或果实）季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查黄枯期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查木本植物芽开放期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查生态状况物候木本植物展叶期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查开花期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查成熟期（种子或果实）季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查叶变色期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查落叶期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查休眠期季节性监测定位监测站点、资料查询、实地调查环境质量环境空气质量颗粒物（PM10）连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析颗粒物（PM2.5）连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析二氧化氮连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析二氧化硫连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析一氧化碳连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析臭氧连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析空气质量达标率连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析臭氧浓度达标率连续监测定位监测站点、资料查询、实验分析水环境质量水温年度定位监测站点、资料查询、实验分析pH值年度定位监测站点、资料查询、实验分析溶解氧年度定位监测站点、资料查询、实验分析高锰酸盐指数年度定位监测站点、资料查询、实验分析化学需氧量年度定位监测站点、资料查询、实验分析五日生化需氧量年度定位监测站点、资料查询、实验分析氨氮年度定位监测站点、资料查询、实验分析总磷年度定位监测站点、资料查询、实验分析总氮年度定位监测站点、资料查询、实验分析生态状况环境质量水环境质量铜年度定位监测站点、资料查询、实验分析锌年度定位监测站点、资料查询、实验分析氟化物年度定位监测站点、资料查询、实验分析硒年度定位监测站点、资料查询、实验分析砷年度定位监测站点、资料查询、实验分析汞年度定位监测站点、资料查询、实验分析镉年度定位监测站点、资料查询、实验分析铬年度定位监测站点、资料查询、实验分析铅年度定位监测站点、资料查询、实验分析氰化物年度定位监测站点、资料查询、实验分析挥发酚年度定位监测站点、资料查询、实验分析石油类年度定位监测站点、资料查询、实验分析阴离子表面活性剂年度定位监测站点、资料查询、实验分析硫化物年度定位监测站点、资料查询、实验分析粪大肠菌群年度定位监测站点、资料查询、实验分析硫酸盐年度定位监测站点、资料查询、实验分析氯