海康-自然保護地綜合管理解決方案

自然保護地綜合管理系統解決方案

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自然保護地綜合管理系統解決方案

目錄

第?章背景及需求.................................................1

1.1應用背景.................................................1

1.2業(yè)務現狀.................................................2

1.2.1發(fā)展現狀..........................................2

1.2.2當前問題..........................................3

1.3需求分析.................................................6

1.3.1業(yè)務需求..........................................6

1.3.2系統需求..........................................8

1.4總體目標.................................................9

第一章系統總體思路..............................................10

2.1設計原則.................................................10

2.2設計依據................................................10

2.3設計思路................................................12

第二章系統總體設計..............................................13

3.1總體架構.................................................13

3.1.1業(yè)務架構.........................................13

3.1.2系統拓撲.........................................13

3.1.3系統組成.........................................14

3.1.4數據架構.........................................15

3.1.5系統部署.........................................16

3.2系統功能................................................17

3.3系統特點................................................18

331智能化的自然生態(tài)保護..............................18

332一體化的科學研究監(jiān)測..............................18

333創(chuàng)新式的自然宣傳教育..............................18

3.3.4綜合性的業(yè)務場景指揮..............................18

第四章基礎設施建設..............................................19

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4.1網絡傳輸系統.............................................19

4.1.1組網方案.........................................19

4.1.2建設要求.........................................22

4.2風光互補供電系統........................................22

4.2.1系統組成.........................................23

422市電配置說明......................................25

423防雷接地系統......................................26

第/i.章生態(tài)保護系統..............................................27

5.1人為活動管理............................................27

5.1.1卡口監(jiān)測子系統...................................27

5.1.2周界防范子系統...................................29

5.1.3無人機巡護子系統.................................33

5.1.4視頻看守子系統...................................43

5.2環(huán)境違法行為預警........................................49

521違建違采監(jiān)測子系統................................49

522水面漂浮物監(jiān)測子系統..............................53

5.3森林防火監(jiān)測預警........................................56

5.3.1系統概述.........................................56

532系統架構..........................................57

5.3.3系統功能.........................................57

5.4現場執(zhí)法取證............................................71

5.4.1單兵執(zhí)法子系統...................................71

542車載取證子系統....................................74

543臨時布控子系統....................................78

第六章科研監(jiān)測系統..............................................81

6.1生物多樣性監(jiān)測..........................................81

6.1.1野保相機監(jiān)測子系統...............................81

6.1.2動物智能監(jiān)測子系統...............................86

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6.2生態(tài)因子監(jiān)測.............................................94

6.2.1水文因子監(jiān)測子系統...............................94

第七章科普宣教系統..............................................96

7.13D全息展示子系統.......................................96

7.1.1系統概述.........................................96

7.1.2系統架構.........................................96

7.1.3系統特點.........................................97

7.1.4系統組成.........................................98

7.25D沉浸式體驗子系統....................................101

7.2.1系統概述........................................101

7.2.2系統架構........................................102

7.2.3系統功能........................................102

7.2.4系統特點........................................103

7.3VR一體機子系統........................................103

7.3.1系統概述.........................................103

7.3.2系統架構........................................104

7.3.3系統特色........................................104

7.4LED信息發(fā)布子系統.....................................105

7.4.1系統概述........................................105

7.4.2系統架構........................................106

743系統功能.........................................107

第八章綜合指揮中心.............................................109

8.1系統概述................................................109

8.2系統架構...............................................109

8.3系統組成...............................................110

8.3.1AR全景指揮子系統...............................110

8.3.2視頻會議子系統..................................111

833解碼拼控子系統...................................119

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834大屏顯示子系統127

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第一章背景及需求

1.1應用背景

習近平總書記在黨十九大報告中指出：“建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)

展的千年大計，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念。”這就需要我

們緊緊圍繞保障國家生態(tài)安全的根本目標，優(yōu)先保護自然生態(tài)空間，實施生物

多樣性保護重大工程，建立監(jiān)管預警體系，加大生態(tài)文明示范建設力度，推動

提升生態(tài)系統穩(wěn)定性和生態(tài)服務功能,筑牢生態(tài)安全屏障,不斷提高生態(tài)監(jiān)管系

統化、科學化、法治化、精細化和信息化水平。

按照《全國生態(tài)保護十三五規(guī)劃》要求，建立全面、嚴格、及時、有效的監(jiān)

管體系，是加強生態(tài)保護統一監(jiān)管的重要基礎。建設“天地一體化”的監(jiān)測體系和

綜合監(jiān)管平臺，及時發(fā)現和查處生態(tài)破壞行為，由被動核查變?yōu)橹鲃影l(fā)現，提高

生態(tài)保護的精細化和信息化水平。建立生態(tài)保護綜合監(jiān)控平臺，對生態(tài)保護紅線、

自然保護區(qū)、重點生態(tài)功能區(qū)、生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域等的開發(fā)建設活動實施

常態(tài)化和業(yè)務化監(jiān)控。

按照《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國野生動物保護法》、

《中華人民共和國自然保護區(qū)條例》、《中華人民共和國森林法》等法律法規(guī)要求,

嚴肅查處自然保護區(qū)各類違法違規(guī)活動，加強自然保護區(qū)的建設和管理，保護自

然環(huán)境和自然資源，嚴禁亂砍伐、放牧、狩獵、捕撈、采藥、開墾、燒荒、開礦、

采石、挖沙等違法活動。

2019年6月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于建立以國家公園

為主體的自然保護地體系的指導意見》，指出：建立以國家公園為主體的自然保

護地體系，是貫徹習近平生態(tài)文明思想的重大舉措，是黨的十九大提出的重大改

革任務。自然保護地是生態(tài)建設的核心載體、中華民族的寶貴財富、美麗中國的

重要象征，在維護國家生態(tài)安全中居于首要地位。

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1.2業(yè)務現狀

1.2.1發(fā)展現狀

自然保護地是由各級政府依法劃定或確認，對重要的自然生態(tài)系統、自然遺

跡、自然景觀及其所承載的自然資源、生態(tài)功能和文化價值實施長期保護的陸域

或海域。

建立自然保護地的目的是守護自然生態(tài)，保育自然資源，保護生物多樣性與

地質地貌景觀多樣性，維護自然生態(tài)系統健康穩(wěn)定，提高生態(tài)系統服務功能；服

務社會，為人民提供優(yōu)質生態(tài)產品，為全社會提供科研、教育、體驗、游憩等公

共服務；維持人與自然和諧共生并永續(xù)發(fā)展。

目前我國已建立各級各類自然保護地1.18萬處，占國土陸域面積的18%,

領海面積的4.6%,其中國家公園體制試點10處、國家級自然保護區(qū)474處、國

家級風景名勝區(qū)244處。我國擁有世界自然遺產14項、世界自然與文化雙遺產

4項、世界地質公園39處，數量均居世界第一位。

按照自然生態(tài)系統原真性、整體性、系統性及其內在規(guī)律，依據管理目標與

效能并借鑒國際經驗，目前自然保護地按生態(tài)價值和保護強度高低依次分為3類:

(1)國家公園

國家公園是指以保護具有國家代表性的自然生態(tài)系統為主要目的，實現自然

資源科學保護和合理利用的特定陸域或海域，是我國自然生態(tài)系統中最重要、自

然景觀最獨特、自然遺產最精華、生物多樣性最富集的部分，保護范圍大，生態(tài)

過程完整，具有全球價值、國家象征，國民認同度高。目前已開展三江源、大熊

貓、東北虎豹、祁連山、海南熱帶雨林等10處國家公園體制試點。

(2)自然保護區(qū)

自然保護區(qū)是指保護典型的自然生態(tài)系統、珍稀瀕危野生動植物種的天然集

中分布區(qū)、有特殊意義的自然遺跡的區(qū)域。具有較大面積，確保主要保護對象安

全，維持和恢復珍稀瀕危野生動植物種群數量及賴以生存的棲息環(huán)境。自然保護

區(qū)分布有3500萬公頃的天然林，2000萬公頃的天然濕地，保護著90.5%的陸生

生態(tài)系統類型、85%的野生動植物種類、65%的高等植物群落。我國第一個國家

級自然保護區(qū)一一鼎湖山國家級自然保護區(qū)建于1956年。

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(3)自然公園

自然公園是指保護重要的自然生態(tài)系統，自然遺跡和自然景觀，具有生態(tài),

觀賞、文化和科學價值，可持續(xù)利用的區(qū)域。確保森林、海洋、濕地、水域、冰

川、草原、生物等珍貴自然資源，以及所承載的景觀、地質地貌和文化多樣性得

到有效保護，包括森林公園、地質公園、海洋公園、濕地公園等各類自然公園。

目前我國己建立國家級風景名勝區(qū)244處、國家級森林公園897處、國家級地質

公園270處、國家級海洋公園48處、國家級濕地公園898處。

122當前問題

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，自然保護地的管理也遭遇了越來越多的問題，面

臨著生態(tài)環(huán)境逐步惡化的趨勢，人與自然的矛盾愈發(fā)凸顯。

自然生態(tài)遭到破壞，生物多樣性面臨威脅

我國是瀕危動物存在數量大國。其中，列入《國家重點保護野生動物名錄》

的有257種，列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約》附錄的原產于中國的瀕危

動物有120多種，列入《中國瀕危動物紅皮書》的鳥類、兩棲爬行類和魚類有400

種。這些寶貴的自然資源，大都分布在各級各類自然保護地中，正在面臨著生態(tài)

威脅。

(1)人為活動直接威脅生物多樣性

人為活動包括狩獵、砍伐、放牧、捕撈、采藥、燒荒等，直接威脅野生動植

物物種安全?！兑吧鷦游锉Ｗo法》明確規(guī)定：禁止在相關自然保護區(qū)域、禁獵(漁)

區(qū)、禁獵(漁)期獵捕國家重點保護野生動物，禁止未按照特許獵捕證規(guī)定獵捕、

殺害國家重點保護野生動物，禁止使用禁用的工具、方法獵捕國家重點保護野生

動物。

人為活動，很大程度上來源于當地居民。由于自然保護地一般地處偏遠，很

多地區(qū)經濟并發(fā)不發(fā)達，當地居民會出于改善生活(食用)、出售換錢、娛樂、

藥用、保護家禽家畜以及農作物、或者是依照民族傳統，進行狩獵、捕撈、采藥

等人為活動。人為活動是人類謀求自身發(fā)展與生態(tài)保護的矛盾體現。

(2)環(huán)境違法行為，破壞了野生動植物棲息地

環(huán)境違法行為，包括了違建、采礦、水污染、水面垃圾等內容。按照《自然

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保護區(qū)條例》規(guī)定：核心區(qū)、緩沖區(qū)，不得建設任何生產設施；實驗區(qū)，不得建

設污染環(huán)境.破壞資源或者景觀的生產設施；外圍地帶，建設項目不得損害自然

保護區(qū)內的環(huán)境質量?！兑吧鷦游锉Ｗo法》也規(guī)定：禁止在相關自然保護區(qū)域建

設法律法規(guī)規(guī)定不得建設的項目O

環(huán)境違法行為，能夠改變自然保護地的原生地形地貌與自然環(huán)境，加劇野生

動植物棲息地的喪失，影響野生動物的生存繁衍，破壞整條食物鏈和整個生態(tài)系

統。

(3)森林火災極大危害生物多樣性

森林遭受火災后，會破壞野生動物賴以生存的環(huán)境.有時甚至直接燒死、燒

傷野生動物。由于火災等原因而造成的森林破壞，我國大量野生動植物種類已經

滅絕或處于瀕危。森林防火，不僅是保護森林本身，同時也保護了野生動植物,

進而保護了生物多樣性。

森林多分布在山區(qū)，山高坡陡，一旦遭受火災，林地土壤侵蝕、流失要比平

原嚴重很多。大量的泥沙會被帶到下游的河流或湖泊之中，引起河流淤積，并導

致河水中養(yǎng)分的變化，使水質顯著下降。水質變化會嚴重影響魚類等水生生物的

生存。顆粒細小的泥沙會使魚卵窒息，抑制魚苗發(fā)育；河水流量的增加，加之泥

沙混濁，會使魚卵遭到破壞。此外，火燒后的黑色物質(灰分等)大量吸收太陽

能，使得下游河流水溫升高，導致魚類容易染病。特別是喜歡在冷水中生存的魚

類，火燒后常常大量死亡。

1.222生物監(jiān)測手段單一，業(yè)務缺乏智能應用

生物多樣性監(jiān)測是資源管理的基木步驟，也是自然保護地開展保護管理工作

的基礎，獲取的信息不僅能夠反映該地區(qū)生物多樣性的動態(tài)變化情況，有助于珍

稀瀕危物種的保護與評估管理，而且能夠為種群現狀評估、區(qū)域規(guī)劃以及生物多

樣性保護等宏觀決策提供基礎資料。

長期以來，我國在野生動物資源的調查上主要采用基于痕跡識別及標本采集

的調查方法，根據調查中所見實體、足跡、糞便和采食痕跡等來確定調查對象,

然而野生環(huán)境往往較為復雜，野生動物往往活動隱秘，活動空間也多種多樣，實

際野外工作中很難見到實體，并且樣線法要求調查人員具有較好的辨識動物痕跡

的能力，另外野生動物的夜行性也給傳統方法增加了困難，因此該方法在實際野

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外調查工作中具有一定的難度。

目前主流的被動式紅外相機，主要通過紅外感應器來工作，當有動物經過相

機的視角范圍時.，感應器能主動根據區(qū)域內的溫度變化產生脈沖信號，觸發(fā)相機

工作。但是被動式紅外相機往往不具備照片實時回傳的能力，而且只針對15米

范圍內的小場景監(jiān)測，無法覆蓋大場景、廣視野的需求。

同時，目前的監(jiān)測手段，無法滿足夜間移動監(jiān)測、水下監(jiān)測等多場景需求,

并且不具備智能化的監(jiān)測能力，無法進行自動識別、分類、扒拍等動作，需要依

靠人工進行照片篩選與鑒定，極大地加重了科研人員的工作負擔。

生態(tài)保護意識淡薄，科普宣教有待創(chuàng)新

現階段我國缺乏先進、規(guī)范的生態(tài)保護教育，造成公眾生態(tài)保護意識較為淡

薄。掌握一定的生態(tài)保護知識，是公民進行生態(tài)保護實踐的基礎和前提。但是，

目前我國公民對環(huán)境知識、環(huán)境保護等相關知識卻普遍缺乏，整體水平較低，已

有的對生態(tài)知識的掌握，也僅僅停留在淺層次的階段。

參與生態(tài)保護的主體就是廣大公民，但目前公眾對生態(tài)保護的參與力度還不

夠，并不能做到積極自覺地參加生態(tài)保護活動；在面對環(huán)境破壞的事情時，大多

數人對自身沒有直接關系的環(huán)境問題采取消極態(tài)度，公眾參與環(huán)境保護的程度很

低。一旦這些生態(tài)問題破壞了人們的日常生活，這時人們才會采取行動。在面對

他人的生態(tài)破壞行為時，亦不能積極有效地制止。

自然保護地是我國自然教育、生態(tài)意識培養(yǎng)的重點場所，目前主要利用圖片、

文字、模型、多媒體等方式，在宣教中心進行宣傳教育。但是總體而言，缺乏多

樣化的本地宣教能力，方式也較為老舊，缺乏科技應用，不能給訪客帶來高質量

的創(chuàng)新宣教體驗。

1.224基礎設施建設薄弱，綜合指揮需要加強

自然保護地一般地處偏遠，地貌多樣，環(huán)境復雜。絕大部分自然保護區(qū)域,

沒有電力與網絡的覆蓋，基礎設施建設比較薄弱，更多得依賴于保護站巡護員的

走訪排摸。保護地整體的信息化建設水平一般，缺乏可靠的存儲系統。信息化管

理技術較為落后，缺乏可視化的綜合指揮能力，也無法滿足多樣化的管理場景與

需求。

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1.3需求分析

1.3.1業(yè)務需求

保護物種、生態(tài)系統、自然資源與自然環(huán)境

自然保護地建設的首要需求是切實保護好目標對象。保護的目標對象依據保

護地的類型不同而異，一般有物種、生物群落、生態(tài)系統、自然資源和地質遺跡

等。應當采取切實措施，利用先進技術，制定嚴格管理措施，減少自然環(huán)境變化

和人為活動對保護對象的擾動和破壞，使其處在自然進化過程之中。只有這樣,

才能使自然保護地成為拯救和保護珍稀瀕危物種的有效途徑，成為自然地理過程

演進中的參照系，成為自然科學進行科研和教學基地，成為向公眾進行環(huán)境教育

的場所，成為自然界自然價值的承載體。保護任務完成的好壞，在自然保護地管

理建設中具有核心地位。

深化科研監(jiān)測工作

自然保護地管理水平的高低，依賴于對其保護對象的科學認知程度。因此,

深化科研監(jiān)測工作是自然保護地管理建設的另一個重要需求C通過深化科研監(jiān)測

工作，可以回答以下和保護工作有關的問題：對于瀕危物種，采取什么樣的保護

措施、繁育技術、多大的棲息地以及何種生境保育技術是最有效的？生態(tài)系統結

構和功能的影響因素是什么，對于生態(tài)系統的穩(wěn)定與發(fā)展有何影響？自然環(huán)境變

化和人為活動影響生態(tài)系統狀態(tài)的閾值是多少？對于保護地中的經營性活動，環(huán)

境容量有多大？什么樣的開發(fā)活動造成的負面效應最??？

在自然保護地開展的科研監(jiān)測，包括一般性研究、專項研究和長期生態(tài)與環(huán)

境監(jiān)測三種。一般性研究是指獲取建立和管理自然保護地的科學數據和資料，主

要是對自然保護地自然環(huán)境條件和自然資源本底的普查，包括對地質地貌、氣候、

水文、土壤、植物和動物等環(huán)境要素數量、空間分布和時間變化的分析等；專項

性的科研工作是指對自然保護地某一特定科學議題的研究，如生物地球化學循環(huán)

過程、氣候變化對于保護地物種和生態(tài)系統的影響、保護地物種和生態(tài)系統系統

脆弱性和敏感性研究等；在自然保護地內進行長期定位觀測與監(jiān)測研究，已成為

許多自然保護地的常規(guī)科研工作。自然環(huán)境按照自身的進程在發(fā)生著變化，同時

疊加了人類的擾動，只有利用前沿技術，對其長期觀測與監(jiān)測，進行對比分析,

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才能掌握保護對象的變化規(guī)律。

落實自然保護教育與宣傳

落實自然保護教育與宣傳工作是自然保護地的一項重要業(yè)務需求。自然保護

教育與宣傳是以人地關系為核心，以解決生態(tài)與環(huán)境問題和實現可持續(xù)發(fā)展為目

的，以提高公眾生態(tài)保護意識和普及自然保護知識與技能為任務而開展的一種社

會實踐活動過程。

自然保護地開展自然保護教育與宣傳具有特殊優(yōu)勢。首先，保護地具有優(yōu)美

的自然環(huán)境和景觀，與非保護地形成較為鮮明的對比，有利于被教育者接受自然

環(huán)境變化的事實；其次，一些保護地保護對象為珍稀瀕危物種，有利于激發(fā)出被

教育者強烈的自然保護危機意識和緊迫感；最后，自然保護地的古老種類、地質

構造和化石遺跡等，能夠給被教育者提供自然界變化歷程的真實寫照，使其獲得

自然保護的知識。

教育與宣傳的對象包括巨然保護地的社會大眾、當地居民和管理員工。對廣

大公眾的宣傳教育工作包括普及自然保護知識，培養(yǎng)熱愛自然、與自然和諧相處

的道德情操，提升公眾的生態(tài)保護意識等；對于當地居民的宣傳教育工作應當建

立在照顧其切身利益的基礎上，通過簡明、生動、靈活多樣的方式使其逐步懂得

建設自然保護地的意義以及保護自然給他們帶來的好處，進而使其主動參與到保

護工作中來；對于保護地員工的宣傳教育工作主要包括對國家有關政策、法令、

條例及自然保護地有關規(guī)章制度的宣傳和各種科普知識的宣傳。

完善技術支撐體系，提高綜合指揮能力

完善技術支撐體系，是自然保護地業(yè)務高質量開展的客觀需要，也是基礎、

必要的業(yè)務需求。技術支撐體系不僅包含電力系統建設，也包含信息化基礎設施,

如網絡系統、存儲系統等。完善的技術支撐體系，有助于自然保護地開展生態(tài)保

護、科研監(jiān)測、科普宣教等管理業(yè)務，打通各個業(yè)務系統的“信息孤島”，復用

各類建設資源，從而提高自然保護地的綜合指揮水平，實現業(yè)務信息化、可視化、

智能化。

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1.3.2系統需求

自然生態(tài)智能保護

面對嚴峻的生態(tài)惡化情況，自然保護地管理單位需要對自然生態(tài)進行智能化、

精準化的保護，包括進行人為活動管理、環(huán)境違法行為預警、森林火災智能預警

以及現場執(zhí)法等。

人為活動管理需要基于“立體化”的防護體系，從卡口監(jiān)測、周界檢測、無

人機巡護、固定區(qū)域看守等多種方式，針對人類的狩獵、砍伐、放牧、捕撈、采

藥、燒荒等違法行為，事前預警、事中遏止、事后溯源。

環(huán)境違法行為預警需要基于AI智能算法，對違建、采礦、水污染、水面垃

圾等情況進行智能識別、精準定位，防止環(huán)境違法行為破壞野生動植物棲息地，

有助于管理人員快速發(fā)現問題、解決問題。

森林火災智能預警需要依靠雙光譜深度學習算法，一方面通過熱成像快速鎖

定火點，另一方面通過AI算法對煙霧進行二次判斷、快速復核，有效保障森林

火災發(fā)現的及時性、準確性，確保森林火災不對生態(tài)系統造成嚴重危害。

現場執(zhí)法需要依靠單兵執(zhí)法、車載取證、臨時布控等現場執(zhí)法取證系統，進

行便捷的現場視頻圖像采集、人臉車輛布控、指揮中心聯動等活動,運用智能化、

信息化、體系化手段，支撐執(zhí)法行動順利開展。

1.322生態(tài)要素全面感知

為了滿足科研活動對于生態(tài)要素的數據需求，自然保護地需要建立“天空地”

一體化生態(tài)監(jiān)測系統，對生物多樣性、生態(tài)因子等生態(tài)要素進行全面感知、智能

監(jiān)測、數據分析。一方面，通過野保相機、高清云臺、手持熱像儀、水下攝像機、

無人機、遙感衛(wèi)星等前端設備，滿足多樣化場景的監(jiān)測需求；另一方面，通過AI

算法加持，智能識別野生動物，包括大中型的哺乳動物、鳥類等，做到監(jiān)測的精

準化、智能化。同時，系統能夠對野保相機進行在線管理，動態(tài)實時地監(jiān)測野生

動物，對野保相機進行遠程喚醒，對野生動物進行精準定位c

宣教服務科技創(chuàng)新

自然保護地需要利用高衿技手段，創(chuàng)新性地開展本地化的科普宣教服務，提

高公眾生態(tài)保護意識，普及自然保護知識與技能。自然保護地宣教服務的主要開

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展場所為宣教中心、訪客接待中心與生態(tài)旅游區(qū)等區(qū)域。因此，可以充分利用戶

外信息發(fā)布屏，進行生態(tài)保護知識，自然保護政策法規(guī)、自然保護地動植物介紹

等內容的宣傳教育；同時，可以利用3D全息顯示、5D沉浸式體驗、VR一體機

等科技手段，結合自然保護相關知識，讓訪客感受科技與自然結合的魅力。虛擬

與現實的交互體驗，有助于提升訪客的生態(tài)保護意識。

業(yè)務場景綜合指揮

自然保護地面臨著復雜的業(yè)務管理需求，因此需要整合多系統、多平臺，進

行綜合管理、統一指揮、協同調度。自然保護地管理單位，可以通過AR全景指

揮系統，對保護地進行動態(tài)監(jiān)測、預警研判、全景分析；通過解碼拼接、大屏顯

示、視頻會議等系統，開展應急指揮、政策宣貫、視頻看守等相關工作。

1.4總體目標

為滿足自然保護地管理單位的相關業(yè)務需求，按照模塊化、框架化、集群化、

服務化的設計理念，建設自然保護地綜合管理系統。

系統利用風光互補、無線網橋等環(huán)保便捷的技術手段，進行電力供應、網絡

傳輸等基礎設施建設，實現較低成本的前端接入層的電力、網絡覆蓋。同時，為

了夯實IT基礎設施建設，系統從計算、存儲、網絡等方面夯實技術底座，滿足

資源復用與技術支撐的需求。

系統結合多樣化的監(jiān)測場景，綜合利用視頻監(jiān)控、無人機、紅外熱像儀、野

保相機、卡口等前端設備，以極高的環(huán)境適應性，充分滿足業(yè)務開展的需求。

系統利用人工智能、云計算、大數據等技術，完善技術支撐能力，從基礎服

務、智能分析、數據服務、能力開發(fā)等四個維度，整合平臺能力，為業(yè)務應用提

供能力支撐。

基于自然保護地業(yè)務開展的需要，系統從生態(tài)保護、科研監(jiān)測、科普宣教、

綜合指揮等四個方面，建設彈性化、可伸縮的業(yè)務應用體系，為各級職能部門、

各類工作人員、各項工作內容，提供數字化應用服務。

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自然保護地綜合管理系統解決方案

第二章系統總體思路

2.1設計原則

本方案的設計以“先進性、可靠性、實用性、標準性、經濟性、擴展性、安

全性”為基本原則，具體如下：

先進性：采用成熟、主流的設備構建系統，系統建設充分利用當前最新的視

音頻、數據、網絡等技術，充分兼顧需求和技術的不斷變化，建設業(yè)內領先的自

然保護地綜合管理系統。

可靠性：系統硬件采用專業(yè)設備，對關鍵設備采取冗余備份措施，軟件采用

模塊化、分層隔離的設計思想，確保整個系統長期穩(wěn)定運行C

實用性：系統的設計突出應用，以自然保護地的現實需求為導向，以有效應

用為核心，以技術建設與工作機制的同步協調為保障，確保系統能有效服務于用

戶的工作需要。

標準性：系統設備選型符合國內外相關標準，保證設備應用的兼容性，采用

標準接口，實現信息資源共享。

經濟性：系統整體配置性能高，價格合理，建設成本和投入較低，同時方案

考慮原有系統的利舊。

擴展性：系統采用業(yè)界主流的硬件設備，提供標準的協議，具有良好的兼容

性和通用的軟硬件接口，可以全面兼容主流廠商的設備，并能為其他系統提供接

口。系統支持能力的對外輸出。

安全性：綜合考慮設備安全、網絡安全和數據安全。采取可靠手段杜絕對系

統的非法訪問、入侵或攻擊行為。數據采取前端分布存儲、監(jiān)控中心集中存儲管

理相結合的方式，對數據的訪問采用嚴格的用戶權限控制，并做好異?？焖賾?/p>

響應和日志記錄。

2.2設計依據

本方案嚴格遵循國家相關政策法規(guī)、相關指導文件和規(guī)范性文件，包括但不

限于如下內容：

(1)《中華人民共和國森林法》(1984年發(fā)布，1998年、2009年修訂)

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自然保護地綜合管理系統解決方案

(2)《中華人民共和國水土保持法》(1991年發(fā)布，2010年修訂)

(3)《中華人民共和國野生動物保護法》(1989年發(fā)布，2018年修訂)

(4)《中華人民共和國環(huán)境保護法》(1989年發(fā)布，2014修訂)

(5)《中華人民共和國自然保護區(qū)條例》(1994年發(fā)布，2011年、2017年修

訂)

(6)《中華人民共和國陸生野生動物保護實施條例》(1992年發(fā)布,2011年、

2016年修訂)

(7)《中華人民共和國野生植物保護條例》(1997年發(fā)右)

(8)《中華人民共和國森林法實施條例》(2000年發(fā)布，2011年、2016年修

訂)

(9)《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》(2002年發(fā)布，2016年修訂)

(10)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》(2011年)

(11)《全國生態(tài)功能區(qū)劃》(2008年)

(12)《全國林業(yè)自然保護區(qū)發(fā)展規(guī)劃(2006-2030年)》

(13)《全國野生動植物保護與自然保護區(qū)建設工程總體規(guī)劃》(2011年)

(14)《推進生態(tài)文明建設規(guī)劃綱要(2013-2020年)》

(15)《全國林業(yè)十三五規(guī)劃》(2016年)

(16)《全國生態(tài)保護十三五綱要》(2016年)

(17)《自然保護區(qū)總體規(guī)劃技術規(guī)程》(GB/T20399-2006)

(18)《土地利用現狀分類》(GB/T21010-2017)

(19)《自然保護區(qū)功能區(qū)劃技術規(guī)程》(LY/T1764-2008)

(20)《自然保護區(qū)自然生態(tài)質量評價技術規(guī)程》(LY/T1813-2009)

(21)《自然保護區(qū)設施標識規(guī)范》(LY/T1953-2011)

(22)《自然保護區(qū)生態(tài)旅游規(guī)劃技術規(guī)程》(GB/T20416-2006)

(23)《自然保護區(qū)生態(tài)旅游評價指標》(LY/T1863-2009)

(24)《自然保護區(qū)工程項目建設標準(試行)》(2002年)

(25)《自然保護區(qū)生態(tài)旅游管理評價技術規(guī)范》(LY/T2089-2013)

(26)《自然保護區(qū)工程設計技術規(guī)范》(LY/T512&04)

(27)《森林防火瞭望臺瞭望觀測技術規(guī)程》(LY/T1765-2008)

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自然保護地綜合管理系統解決方案

(28)《森林防火視頻監(jiān)控系統規(guī)范》(LY/T2581-2016)

(29)《造林技術規(guī)程》(GB/T15776.2016)

2.3設計思路

自然保護地是由自然環(huán)境系統和社會經濟系統構成的復雜系統。自然環(huán)境系

統包括所保護的目標對象及其自然環(huán)境要素，而社會經濟系統則是由保護地管理

機構、地方政府、當地居民等成分構成。社會經濟系統和自然環(huán)境系統之間存在

著密切的相互作用和反饋，使得保護對象及自然環(huán)境系統不同程度地受到人為活

動的影響，例如修建道路和居民點、林木砍伐和草地開墾等。自然環(huán)境系統和社

會經濟系統的特性及其相互作用，使得自然保護地綜合管理呈現高度的復雜性。

為促進自然保護地的有效管理和可持續(xù)發(fā)展，方案結合自然保護地現狀問題、

建設目標和實際需求，通過建設高標準、高質量、高效率的綜合管理系統，集生

態(tài)保護、科研監(jiān)測、科普宣教、綜合指揮等為一體，達到守護自然生態(tài)、服務社

會、維持人與自然和諧共生并永續(xù)發(fā)展的最終目標。

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自然保護地綜合管理系統解決方案

第三章系統總體設計

3.1總體架構

3.1.1業(yè)務架構

自然保護地綜合管理業(yè)務，主要面向自然保護地相關管理單位，如下圖所示,

涉及生態(tài)保護、科研監(jiān)測、科普宣教、綜合指揮等四大業(yè)務域。

自然保護地綜合管理

生態(tài)保護科研監(jiān)溺科普宣教綜合指揮

1,人為活動管理1.衛(wèi)星我像要測1,宣教中心愛談1,俄全呆指揮

2,礦產密源管現2,氣象大氣盥測2,宣教火屏管理2,視皴會衩

3,水費濠管堡3,水文水質黃測3,門戶網站3.指揮中心建諛

4,森林Sr火4,生仲多樣性重測4,官方搬信4,緣合安陸管理

5,四噂5,要測設備管理5,宣教APP5,生態(tài)旅善管建

6、巡護管理6、本顏源管理6,宣教中心6、保護地一張圖

7.病蟲害管理7,負氧高子監(jiān)測7,宣信片7、個懦體凝合遺訊

8.古樹名木管理8.動物聲聲監(jiān)測S.實體、電子沙隹8.社區(qū)蓿息管理

9,功能區(qū)劃管理9,獸類頊置鼠標9,二三斂標本恰9.精準扶貧管理

10,鳥類遷徙筮測10,生態(tài)補償管理

自有方案已支挎生態(tài)方案巳支持方或前就愛中方案未支持

圖1業(yè)務架構

生態(tài)保護業(yè)務，主要任務是保護物種、生態(tài)系統、自然資源與自然環(huán)境，涉

及人為活動管理、環(huán)境違法行為預警、森林防火預警、現場執(zhí)法等相關內容。

科研監(jiān)測業(yè)務，主要任務是開展科研監(jiān)測工作，涉及野保相機管理、生物多

樣性監(jiān)測、生態(tài)因子監(jiān)測、本底資源管理等相關內容。

科普宣教業(yè)務，主要任務是開展自然保護教育與宣傳，涉及宣教中心建設、

宣教大屏管理等相關內容。

綜合指揮業(yè)務，主要任務是完善技術支撐體系，提高綜合指揮能力，涉及AR

全景指揮、視頻會議、指揮中心建設等相關內容。

3.1.2系統拓撲

自然保護地綜合管理系統秉承模塊化、框架化、集群化、服務化的設計理念,

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自然保護地綜合管理系統解決方案

綜合利用智能物聯網、人工智能、云計算、集群管理、電子地圖等先進技術進行

系統構建。如下圖所示，系統嚴格按照標準規(guī)范體系和安全保障體系相關要求,

主要包括：物聯感知層、基礎設施層、平臺能力層和應用服務層等。

各級職能部門各級工作人員其他政府部門公眾用戶

統一門戶

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物聯望視頻I無人機I遙感衛(wèi)星I移動終端I熱成像

感知層森林、草原、野生動物、生態(tài)因子、人類活動

圖2系統拓撲

3.1.3系統組成

(1)物聯感知層

物聯感知層主要通過視頻監(jiān)控、無人機、移動終端、遙感衛(wèi)星、各類傳感器

等前端物聯設備，全面監(jiān)測水、氣、土等生態(tài)因子，森林、草原、野生動物等各

類自然資源，以及各種人為活動，獲取實時、準確、持續(xù)、全面的數據。

(2)基礎設施層

基礎設施層主要提供軟件與硬件的基礎支撐能力。硬件方面，通過整合CPU

服務器、GPU服務器、虛擬機、容器等各類計算資源，以計算資源池方式提供計

算能力；通過接入多類型存儲設備，實現存儲資源池的統一池化管理，能夠基于

應用需求靈活調度，負載均衡。軟件方面，基于“統一軟件技術架構”，提供軟

件基礎環(huán)境、通用服務與共性服務等，支撐自然保護地業(yè)務的模塊化應用。

(3)平臺能力層

平臺能力層主要提供視頻資源、算法資源、數據資源的統一管理與調度能力,

并以統一API方式向應用服務層提供平臺服務。平臺能力層能夠基于業(yè)務需求，

管理調度各類視頻圖片的檢測與分類算法，并將算法結果按需存儲，分發(fā)給對應

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自然保護地綜合管理系統解決方案

的業(yè)務應用。AI管理能力包括模型庫管理、模型下發(fā)、智能任務分析、檢測分

析，素材收集等功能，實現了AI全流程管理。同時，平臺能力層能夠匯聚自然

保護地各類數據資源，進行數據庫管理，包括數據匯聚、校驗、管理與開放。

(4)應用服務層

應用服務層主要提供自然保護地相關的行業(yè)應用與統一門戶，涉及生態(tài)保護、

科研監(jiān)測、科普宣教、綜合指揮等各個領域，具有專業(yè)性、開放性與擴展性，模

塊化地滿足自然保護地業(yè)務需求，實現智慧自然保護地信息化建設。

(5)標準規(guī)范體系

系統建設嚴格按照標準規(guī)范體系。相關的基礎標準、技術標準、安全標準、

管理規(guī)范和服務規(guī)范，需要符合項目實際情況的制度規(guī)程。關鍵的應用和數據，

需要符合國家、政府相關部門出臺的統一開發(fā)標準、編碼標準、聯網標準和接口

標準。

(6)安全保障體系

系統建設嚴格按照安全保障體系，信息安全自下而上貫穿整個系統。安全保

障體系能夠提供通信網絡安全、區(qū)域邊界安全、計算環(huán)境安全和管理安全等各方

面的安全保障。

3.1.4數據架構

系統具備完善的數據服務能力，包括數據的匯聚、查詢、管理與開放，在滿

足系統自身數據需求的同時，能夠開放數據接口，對接第三方業(yè)務系統。系統自

身數據主要包括三類；生物多樣性數據、自然保護地管理數據與森林防火數據。

生物多樣性數據包括動物影像、植物影像、野保相機、水文因子與氣象因子等數

據；自然保護地管理數據包括人臉車輛、林相小班、地理信息、無人機影像、遙

感影像等數據；森林防火數據包括實時火情、歷史火情等數據。

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自然保護地綜合管理系統解決方案

3.1.5系統部署

自然保護地綜合管理系統由前端系統、傳輸系統、指揮中心等三部分構成。

通過建設視頻看守、卡口監(jiān)測、周界防范、無人機巡護、現場執(zhí)法、生物多樣性

監(jiān)測、遙感衛(wèi)星監(jiān)測等前端子系統，系統構建了完善的“天空地一體化”監(jiān)測體

系；無線網橋、4G、有線網絡等傳輸子系統，組成較低成本的高速傳輸網絡；指

揮中心部署綜合管理平臺、視頻綜合平臺、智能分析服務器、流媒體服務器等相

關軟硬件設施。

圖4系統部署

視頻看守系統，主要包含4G球機、4G筒機、太陽能供電相機、太陽能低功

耗球機、AR鷹眼、熱成像云臺等前端設備。自然保護地地域遼闊、地處偏遠,

電力和網絡覆蓋不全面。在4G網絡覆蓋范圍內，優(yōu)先采用4G球機和4G筒機

等設備；在無法供電的區(qū)域，優(yōu)先采用太陽能供電相機、太陽能低功耗球機等設

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自然保護地綜合管理系統解決方案

備。熱成像云臺設備監(jiān)測距離較遠，最遠可10公里，可以安裝在鐵塔基站上，

利用無線網橋進行數據傳愉.對于AR鷹眼、紅外網絡球機等前端設備，如果條

件允許，則可以通過有線網絡傳輸。視頻看守系統主要應用于生態(tài)保護、科研監(jiān)

測、森林防火等方面，搭配移動偵測、越界偵測等Smart算法，對人為活動進行

監(jiān)控，也可以對野生動植物進行監(jiān)測看守，對森林火災進行檢測預警。

卡口監(jiān)測系統，主要用于自然保護地重點出入口的管控，包含雙目矩機、熱

成像筒機等設備，一方面對人、車的出入情況進行管理與記錄，另一方面搭配顯

示屏、音柱等設備，可以進行森林防火、生態(tài)保護方面的科普宣教。

周界防范系統，能夠通過槍球聯動、熱成像筒機，搭配周界超腦，建立自然

保護地重點區(qū)域的入侵報警系統，對人為活動進行智能化的管理

無人機巡護系統，通過地面站控制無人機設備，搭載喊話器、4K攝像頭、

雙光譜攝像頭等掛載，能夠遠程巡護、空中指揮，對違法行為進行震懾、驅離。

現場執(zhí)法系統，主要包含單兵、車載、布控球等設備，主要用于自然保護地

的現場執(zhí)法，采集執(zhí)法現場視音頻信息，對違法現場進行靈活布控。

生物多樣性監(jiān)測系統，主要包括野保相機、動物抓拍云臺、動物抓拍球機、

紅外熱像儀等設備，能夠適應自然保護地多樣化的監(jiān)測場景，通過動物識別算法,

有效采集動物視頻圖像信息。

3.2系統功能

(1)人為活動立體管理

利用智能卡口監(jiān)測、周界防范、無人機巡航、視頻看守等技術，系統構建“點

線面”結合的“立體化”防護體系，提供人車管理、干擾事件實時上報、空中遠

程巡護、重點區(qū)域視頻看守等人為活動管理能力。

(2)野保相機在線抓拍

通過4G版野保相機，系統能夠在線管理野保相機，實時獲取抓拍圖片，動

態(tài)進行動物監(jiān)測。同時，野保相機可以搭配太陽能、風光互補等供電設備，做到

長時間的穩(wěn)定運行。

(3)野生動物智能監(jiān)測

通過AI開放平臺，系統能夠快速獲取個性化的動物識別算法。系統利用云

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自然保護地綜合管理系統解決方案

臺、球機等前端設備，結合智能算法，能夠對野生動物（哺乳動物、鳥類等）自

動識別，進行檢測，分類，抓拍，實現自動化，智能化，多場景的野生動物監(jiān)測。

（4）科普宣教科技創(chuàng)新

系統通過3D全息顯示、5D沉浸式體驗艙、VR一體機、LED信息發(fā)布屏等

科技手段，創(chuàng)新自然教育方式，提高科普宣教的信息化、科技化水平，讓訪客感

受虛擬與現實結合的魅力。

3.3系統特點

3.3.1智能化的自然生態(tài)保護

系統通過智能化、精準化、便捷化的自然生態(tài)保護技術，實現了人為活動管

理、環(huán)境違法行為預警、森林防火預警及現場執(zhí)法取證等，有效緩解了自然保護