基于北斗系统的生物多样性的监测与保护研究

高尚赞 陶美娟 刘士华

摘要 随着我国城市化建设的高速发展和国民经济的不断发展，出现了破坏自然资源和污染生态环境的一系列问题，在一定程度上制约了社会经济的可持续发展，因此，加强对生物多样性的监测与保护研究已成为各国普遍关注的问题之一。而随着北斗系统的日益完善，生物保护等方面对其利用率越来越广泛，且取得了显著的成效。基于此，就基于北斗系统的生物多样性的监测与保护进行了探究分析，以期为推动生物多样性的长远发展提供参考。

关键词 北斗导航系统；生物多样性；保护

中图分类号：Q16 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）04–0016-03

生物多样性是社会生存发展的重要基础，衣、食、住、行，包括社会进步衍生的物质文化等许多领域与生物多样性密切相关。而我国的生物较为丰富，且在世界上占据独特的地位，但是受到改革开放后经济发展的影响，忽视了对生态环境的保护，出現了水资源污染、森林面积减少等问题。近年来，随着可持续发展理念的不断深入，我国社会越来越重视对生态环境的保护，因此，如何充分发挥出北斗系统的优势，加强对生物多样性的监测与保护成为目前亟需解决的一大问题[1]。

1 北斗系统的概述

北斗系统即北斗卫星导航系统（BDS），是我国建设的一种全球卫星导航系统，可为全球用户在定位导航方面提供高精度、全天候、全天时的服务，属于非常重要的一种时空基础设施，其建设目的在于满足国家安全与社会经济发展的需要。

我国从20世纪后期开始研究适合我国国情发展的卫星导航系统，并建立了发展战略。分别于2000年年末、2012年年末与2020年建设北斗一号卫星导航系统、北斗二号卫星导航系统、北斗三号卫星导航系统（图1），先从中国开始，然后在亚太地区甚至全球范围提供服务[2]。其远景目标是在2035年前不断完善与优化北斗系统，并建设成为融合度更高、智能化更强的综合时空体系。北斗系统的组成包含空间段、用户段及地面段。与世界上其他卫星导航系统比较，北斗系统的优势在于：第一，空间段由3种轨道卫星构成，属于混合星座，因而高轨卫星数量较多，且具备较强的抗遮挡力，尤其是低纬度区域性能优势更加显著。第二，导航信号频点较多，利用多频信号组合形式能促进服务精度的提升[3]。第三，通信和导航有所创新与融合，因此其定位导航在授时、增强星基、增强地基、单点定位精密、国际搜救等方面的服务能力更强。因此，北斗系统目前已被广泛应用于交通运输、水文监测、农林渔业、气象测报、电力调度、通信授时、公共安全、救灾减灾等领域[4]。

2 生物多样性的定义

生物多样性的概念较为广泛，且不同学者对其有不同定义。比如，国外的学者Wilson等认为，生物多样性即生命形式的多样性，我国学者孙儒泳[5]（2001）认为，地球上所有生命的变异即生物多样性。蒋志刚等[6]（1997）提出，生物多样性指的是生物同环境所组成的复合体，包括与其有关联的微生物、植物、动物的基因及其生存环境共同形成的生态系统。综合来看，生物多样属于是一种生态系统形式，且是在自然状态和一定条件下可容纳的生物结构的最佳生存状态，同时也是生态系统不断发展到一定程度产生的结果，然而至今还没有关于生物多样性层次划分的统一标准[7]。

3 北斗系统在生物多样性监测与保护中的应用

3.1 用于保护濒危物种

保护濒危物种属于保护生物多样性的一项重要工作，如果生物出现灭绝，便会直接影响生物的多样性发展。而自然观测在保护濒危物种中具有非常重要的意义，监测手段和方法对基础数据数量与质量具有直接的影响，进而会对濒危物种保护方案的最终制订和实施效果产生影响。尤其是在保护一些体型较大的野生动物时，工作人员一般会在动物身上佩戴项圈，该项圈具有定位功能，通过定位系统与传感器等设备的有效配合，可详细记录动物活动位置和范围，还可将微小的摄录设备安装至项圈，便于对野生动物的实际生活状况进行观测记录。

3.2 用于野外巡护

野外巡护是保护生物多样性的一个重要环节，尤其是保护濒危野生动物时，加强野外巡护具有非常重要的意义。我国在保护青藏高原地区生物多样性中对BDS的应用较为突出，因为该地区有不少野生动物，且很多野生动物属于濒危动物，通过为其佩戴BDS项圈，便于通过BDS传感模块详细采集记录其位点活动与生存环境，并利用远程计算机技术与信息技术实现对数据的有效分析。其中，面临着巡护信息采集、信息分类与编码等一系列问题，且野外巡护终端设计开发属于关键技术问题之一，而北斗导航系统的精确度可作为有力的支撑，促进终端系统的有效建设。此外，野外巡护工作离不开国家强大的力量支持，对于西北区域野外巡视来说，需要与人民解放军等边境守护单位保持联系，且有意外情况出现，可获得及时救援。因为解放军目前使用的都是北斗导航系统，不论是从系统便捷性、还是协调性来说，将该系统被应用于野外巡护工作的终端设计都是非常有必要的。

3.3 用于监测生物生存发展环境

生物多样性的程度与人们生存环境存在非常密切的联系，同时生态环境也制约着生物多样性，无论是动物、植物，还是细菌等微生物，都属于生存环境的关键部分。因此，要想保护好生物多样性，除了保护好生物外，为其生存发展创建一个优良的环境也是十分重要的。而优良环境创建的关键在于及时掌握生物生存和发展状况，同时需要应用先进技术做好生物生存发展状况的调查工作。通过应用北斗系统便能实现对生物生存环境状况的观察记录，如土壤、水资源及污染状况等。另外，还应借助生物观测手段来对所需范围的生物数量、种类、种群发展状况等进行观测记录，通过BDS便能很好地开展这一工作，且有助于保障观测结果的精准度和客观性，真实反映出生物发展环境，为实现环境治理与优化提供有力的数据支持。

4 北斗系统应用于生物多样性监测与保护的案例分析

4.1 濒危野生动物的保护

研究人员曾将装载了北斗卫星定位系统的项圈佩戴在了可可西里地区的藏羚羊身上，并实时跟踪了解了这些藏羚羊，包括其所在羊群的活动范围与时间（图2）。动物学家经过科学分析和深入研究，掌握了藏羚羊在迁徙过程中的起始地点、时间、精准路径，包括藏羚羊的大致活动范围，最终实现了对藏羚羊的有效保护。除此之外，为了增加野生大熊猫数量，由人工繁殖的一些大熊猫待野化训练之后，要予以放归。然而，大熊猫多在人迹罕至、树林密集的山地环境中生存，环境非常恶劣，为有效解决熊猫野化训练后的放归监管问题，研究人员将北斗定位项圈戴在大熊猫身上，以完成对大熊猫在密林条件下的精准定位。借助这类跟踪方式，不但能为动物学家提供可靠的数据，而且不会危害野生动物和生存环境，这样能在达成原位监测目标的基础上，不会对野生动物自由活动产生影响。

4.2 自然生态的保护

神农架林区属于湖北省及华中区域的最大林区，其林地面积在我国国土面积中的占比为96.5%，且森林覆盖率为91.1%。2017年开始，神农架国家公园便利用北斗巡护终端系统实现了公园资源网格化管护工作中的信息化全面覆盖，也是第一家通过北斗系统实现生态巡护过程中信息全面覆盖的自然保护区。神农架全地区配备了共1 530台北斗巡护手持终端，并通过构建信息指挥中心、北斗定位、无人机巡航、视频监控四大系统进行远程监测，实现了立体管护一体化网络（图3）。

4.3 河湖水域的保护

工作人员通过北斗系统，在浙江省金华市搭建了关于河湖管理的数字化平台，并升级了大坝监测系统，不但能精密且连续监测大坝形变情况，还能被广泛用于保护河湖水库、防御水灾害等业务，以促进水利管理能力的提高，通过“云监管”建设美丽生态，实现对生物多样性的监测保护（图4）。

5 生物多样性保护应用中需要注意的问题

5.1 BDS与其他先进技术的衔接问题

随着BDS的不断完善，将其应用于生物多样性保护中的优势越来越明显。然而，除了BDS技术外，信息技术、通信技术、GIS、GPS等技术也得到了成熟发展，且能很好地解决这些技术在实践中存在的衔接问题，这也是GPS技术的一大优势。从当下的情况来看，BDS建设几乎步入尾声，要想促进该技术的真正成熟，还需要一个过程，尤其是在开发应用方面，如果将其与保护生物多样性中的其他核心技术相衔接，还存在很多问题。因此，这一点需要经过长时间的技术实践来解决，否则难以将其在生物多样性保护实践工作中的优势充分发挥出来。

5.2 做好BDS程序开发应用工作

当下，BDS工具箱研发速度较慢，国内应用较少，大部分被应用于军队，所以涉及商业和生物多样化的保护很少。因此，有关部门要鼓励与扶持这类科技企业进行全方位的科技研究，并提供资金支持，使有关研究单位尽快研制出较为成熟的程序或APP，将程序或APP安装至各个电子系统，从而为应用检测和保护生物多样化奠定基础。在研制APP或者程序时，要注意对芯片的研制，虽然我国现在已经研制出很多BDS芯片并已经量产，但实际上只在汽车导航领域获得了非常不错的成果，其他领域并没有得到良好的应用效果。如果想要更好地运用BDS检测生物多样性保护，就需要科研人员对芯片进行升级和改进，可以将BDS芯片与一些专用芯片相结合使用。虽然这种方法有很多的不确定因素，但这样的结合会形成与GP相同的蝴蝶观测。此时，就需要相关研发企业在研发过程中做好实验与论证。

6 结束语

生物多样性的保护对社会发展具有十分重要的意义，因此国家有关部门要加强北斗系统在野生动物保护、自然生态和江湖水域等生物多样性中的监测与保护，同时要加大BDS芯片的研发和改进力度，为生物多样性监测与保护提供有力的技术支持。

参考文献

[1] 张奋，贾小林，姬剑锋，等.北斗系统应用趋势分析[J].卫星应用，2021（8）：43-47.

[2] 孙辉，王辽杰，陈洪卿.北斗系统时BDT解析[J].宇航计测技术，2014（1）：42-45.

[3] 谢军，庄建楼，康成斌.基于北斗系统的物联网技术与应用[J].南京航空航天大学学报，2021，53（3）：329-337.

[4] 蔡雨寒，王天文，祝会忠.北斗系统多频观测值差分定位模型实现[J].水利技术监督，2022（10）：69-72.

[5] 孙儒泳.生物多样性的丧失和保护[J].大自然探索，2001（9）：44-45.

[6] 蒋志刚，王祖望.行为生态学的起源、发展和前景[J].自然杂志，1997（1）：43-46.

[7] 陈琪煌，郑炫，林以恒，等.基于北斗系统的生物多样性的监测与保护[J].农村经济与科技，2020，31（19）：17-19.

责任编辑：黄艳飞

AbstractWith the rapid development of Chinas urbanization and the continuous improvement of the national economy， a series of problems have emerged that damage natural resources and pollute the ecological environment， which to a certain extent restricts the sustainable development of social economy. Therefore， strengthening the monitoring and protection of biodiversity had become one of the issues of universal concern. With the improvement and maturity of the Beidou system， biological protection and other aspects had made more and more extensive use of it， and achieved remarkable results. In this regard， the monitoring and protection of biodiversity based on the Beidou system were explored and analyzed as follows， hoping to provide reference for promoting the long-term development of biodiversity.

Key words Beidou navigation system; Bio-diversity; Protection

作者簡介 高尚赞（1982—），男，山东曹县人，副高级工程师，主要从事环境监测工作。