粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理研究

摘 要：为了对粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理有更加深入的了解，提高智能化管理水平，文章从研究的背景、意义入手，分析了当前大湾区城市群生态系统的现状和挑战，并提出了具体的智能化管理策略和应用领域。研究结果表明，要推动粤港澳大湾区城市群生态系统的智能化管理水平，需要从多方面入手，包括强化水资源监测、注重空气质量预警与治理、加强生物多样性保护等，采取综合性措施，能够促进生态系统管理效能的提升，进一步促进人与自然的和谐发展。

关键词：粤港澳大湾区 城市群生态系统 智能化管理

中图分类号：F205" 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2025）02-034-04

一、绪论

（一）研究背景与意义

粤港澳大湾区作为我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，在国家发展大局中具有重要战略地位。近年来，随着区域经济的快速发展和城市化进程的不断推进，大湾区城市群生态环境面临着诸多挑战，亟需加强生态文明建设，实现城市群的可持续发展。智能化管理作为现代城市治理的重要手段，在提高城市管理效率、优化资源配置、改善生态环境质量等方面发挥着越来越重要的作用，将智能化管理理念与技术应用于粤港澳大湾区城市群生态系统管理，对于推动区域生态文明建设，实现人与自然和谐共生具有重要意义。本研究聚焦粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理这一前沿课题，进行深入分析，对于提升大湾区城市群生态系统管理水平，促进区域可持续发展具有重要的理论价值与实践意义[1]。

（二）研究目标与方法

本研究旨在探讨粤港澳大湾区城市群生态系统的智能化管理，以提升区域生态文明建设和可持续发展水平。研究目标具体包括：分析粤港澳大湾区城市群生态系统的现状和问题，构建智能化管理技术体系和管理平台，设计跨区域数据共享与协同机制，并探讨智能化管理在水资源、空气质量、生物多样性、城市绿地、能源使用及废弃物处理等领域的具体应用。为实现这些目标，本研究采用文献综述、实地调研、数据分析及案例研究等方法，综合运用马克思主义生态学、管理学、信息科学等多学科知识，对粤港澳大湾区城市群生态系统的智能化管理进行深入分析和研究。

二、粤港澳大湾区城市群生态系统现状分析

（一）生态环境资源概况

粤港澳大湾区地处珠江口沿岸，区域内自然生态资源丰富多样，境内河流水系发达，西江、北江等主要河流交汇于此，形成了珠江三角洲冲积平原。沿海地区分布有广阔的滩涂湿地，担负着水源涵养、净化、防洪等重要生态功能。大湾区拥有东亚季风常绿阔叶林、南亚热带雨林等多种类型的森林生态系统，林地面积达数万平方公里，生物多样性极为丰富。近海海域辽阔，红树林、珊瑚礁、海草床等典型海洋生态系统完整，渔业资源种类繁多。气候温暖湿润，雨量充沛，日照充足，为农业发展提供了良好的气象条件。丰富的土地资源为城镇建设、产业发展提供了广阔空间。大湾区既有我国香港、澳门等高度城市化地区，也有广阔的郊野生态空间，城乡生态格局多样，为构建区域生态安全格局奠定了基础。总的来看，粤港澳大湾区拥有优越的自然生态禀赋，但在快速城市化进程中，生态环境问题逐步显现，亟需加强生态环境保护，实现人与自然和谐共生[2]。

（二）生态系统面临的问题与挑战

1.环境污染问题严重。粤港澳大湾区城市群在快速工业化和城镇化进程中，环境污染问题日益突出。工业废水、生活污水排放不达标，导致水体污染严重，部分河流、湖泊水质恶化。大气污染方面，机动车尾气排放、工业废气排放等导致PM2.5、臭氧等污染物浓度居高不下，区域大气环境质量堪忧。此外，土壤污染问题也不容忽视，工业废渣、农药化肥的过度使用等导致土壤重金属超标、酸化、盐碱化等问题突出。噪声污染、光污染等新型污染问题也开始显现，亟需加强综合治理。环境污染问题不仅危害人体健康，也对区域生态系统造成严重破坏，制约了城市群可持续发展。

2.生态破坏与退化加剧。随着粤港澳大湾区城市群的迅速扩张，生态空间持续受到挤压，自然栖息地遭受破坏，进而引发生物多样性急剧减少。大规模的土地开发与建设活动，不仅导致森林、湿地等自然生态系统逐渐退化，还削弱了其生态服务功能。同时，围填海及沿海滩涂开发等人为活动，对红树林、珊瑚礁等海洋生态系统造成了重创。城市建成区内，绿地空间匮乏，生态廊道之间连通不畅，难以构建起有效的城市生态网络体系。此外，外来物种入侵问题日趋严重，对本地物种构成重大威胁，破坏了生态系统的平衡。当前，生态环境承载力已逼近极限，人与自然的矛盾日益突出，迫切需要转变发展模式，强化生态保护与修复工作，以确保区域生态安全。

（三）资源过度开发与利用

粤港澳大湾区城市群伴随经济社会的飞速发展，对各类资源的需求不断攀升，致使资源开发利用的强度日益加剧。在此过程中，部分地区出现了过度开采地下水、河砂等现象，直接导致了水资源的枯竭以及河道生态环境的恶化。能源消费方面，过度依赖化石能源，尤其是煤炭、石油等不可再生资源的消耗巨大，而能源利用效率尚待提升。同时，土地资源的开发强度过高，使得优质耕地持续减少，土地利用结构亟须进一步优化调整。此外，滨海旅游资源的过度开发也对海岸带生态造成了破坏。随着人口快速增长及生活水平的不断提升，水、电、天然气等城市运行保障资源的供需矛盾日益突出。当前，资源利用方式仍较为粗放，循环利用水平不高，因此，亟需加强资源的节约与集约利用，坚定走可持续发展的道路[3]。

（四）跨区域生态协同管理难度大

粤港澳大湾区横跨广东、香港、澳门三地，涵盖多个行政辖区，其生态环境问题错综复杂，导致跨区域协同管理面临巨大挑战。由于各地在生态环境保护目标、管理体制、技术标准及法律法规等方面存在显著差异，缺乏统一的区域生态管控机制与规划，这往往容易在区域内引发生态环境矛盾。同时，生态环境信息共享不充分，缺乏一套完善的生态监测预警及应急响应机制，使得实现区域生态环境的有效监管变得困难重重。此外，河流、湿地等跨区域生态系统未能得到系统保护，且区域内外生态补偿机制尚不完善。在此背景下，港澳与内地之间在环保产业、生态保护等领域的交流合作亟须进一步加强，以共同应对跨区域生态环境问题。

三、智能化管理在粤港澳大湾区生态系统中的应用框架

（一）智能化管理技术体系

在粤港澳大湾区城市群的生态系统智能化管理中，构建一套全面而高效的智能化管理技术体系是至关重要的，这一体系融合了大数据、云计算、人工智能、地理信息系统（GIS）及物联网（IoT）等前沿技术，旨在实现对生态环境数据的实时监测、精准分析及智能决策。首先，通过部署广泛的传感器网络，收集包括空气质量、水质、土壤状况、生物多样性在内的多维度环境数据，形成海量数据资源池。随后，运用大数据分析技术，对这些数据进行深度挖掘与模式识别，揭示生态环境变化的内在规律与潜在风险。同时，借助人工智能算法，对复杂的环境问题进行模拟预测，提供科学的决策支持。GIS技术则用于空间数据的可视化展示，帮助管理者直观理解生态系统的空间分布与动态变化。物联网技术则实现了环境数据的即时传输与远程监控，确保了数据的时效性与准确性。这一技术体系的建立，为粤港澳大湾区的生态系统智能化管理奠定了坚实的基础。

（二）智能化管理平台构建

基于上述技术体系，构建粤港澳大湾区生态系统智能化管理平台是推动管理现代化的关键步骤，该平台以用户为中心，集成了数据采集、处理、分析、展示及决策支持等功能模块，实现了生态环境管理的一站式服务。首先，通过统一的接口设计，确保各类环境数据能够无缝接入平台，形成全面的生态环境数据库。其次，平台内置了智能化的数据分析引擎，能够根据用户需求，自动执行数据分析任务，生成直观的报告与图表，帮助管理者快速把握生态环境状况。同时，平台还支持自定义的预警规则设置，一旦监测到生态环境异常，即可立即触发预警机制，通知相关人员采取应对措施。此外，平台还提供了丰富的交互界面与工具，支持多部门、多层级用户之间的信息共享与协同工作，促进了生态环境管理的高效运行。通过智能化管理平台的构建，粤港澳大湾区的生态系统管理将更加科学、精准、高效。

（三）跨域数据共享与协同机制设计

考虑到粤港澳大湾区跨域管理的复杂性，设计一套完善的跨域数据共享与协同机制对于实现生态系统智能化管理的目标至关重要。首先，需要建立统一的数据标准与交换协议，确保不同来源、不同格式的环境数据能够顺畅地流通与整合。其次，构建多层级的数据共享平台，既支持区域内部各部门之间的信息共享，也支持区域间的数据互通与协作，通过该平台，可以实现生态环境数据的实时更新与动态展示，为跨区域协同管理提供有力支持。同时，建立跨域协同工作机制，明确各方职责与权限，确保在生态环境问题出现时能够迅速响应、联合行动。此外，还应注重加强法律法规建设，为跨域数据共享与协同管理提供坚实的法律保障。通过这一系列机制的设计与实施，将有效打破信息孤岛与行政壁垒，促进粤港澳大湾区内外的生态环境协同治理[4]。

四、粤港澳大湾区生态系统智能化管理具体应用领域

（一）水资源智能监测与调配

水资源是粤港澳大湾区生态系统健康运行的命脉，对区域经济社会可持续发展起着至关重要的作用。传统的水资源管理模式难以适应大湾区快速城市化和产业转型升级的需求，亟需引入智能化手段，提升水资源管理的精细化、动态化水平。

粤港澳大湾区智能化水资源监测与调配的应用需要统筹兼顾，全方位推进，着力构建覆盖全域的智能水文监测网络是基础，通过在江河湖库、城市供排水管网等关键节点布设各类传感器，实现水量、水质等参数的实时采集、动态监测和异常预警。此外，建立水资源大数据中心是关键，汇聚水文、气象、用水、排水等多源异构数据，运用大数据分析、数据挖掘等技术，刻画水资源时空演变规律，形成多尺度水资源决策辅助模型。还应该发展智慧用水，利用智能水表、管网压力控制、分质供水等技术，实现用水量的精细监控和科学调配，提高水资源利用效率。在此过程中，需要以水资源配置为目标，综合考虑地表水、地下水、再生水等多元水资源禀赋，建立水量水质联合调度、地表地下水一体化调控模型，提升流域水资源优化配置水平。最后，还需要统筹防洪抗旱与水生态保护，基于智能感知和调度模型，构建洪水灾害预警体系，合理调控河湖生态流量，维系健康的水生态安全格局。总之，粤港澳大湾区水资源智能化监测与调配应树立系统思维，在传感监测、数据分析、模型构建、调度优化等方面协同推进，走出一条精治共管、绿色安全的水资源现代化管理之路。

（二）空气质量智能预警与治理

空气质量是衡量区域生态文明建设水平的重要指标，关乎民众健康福祉，粤港澳大湾区经济社会高速发展，产业体量巨大，机动车保有量多，大气污染防治形势严峻。破解粤港澳大湾区空气质量管理难题，需要打好智能化这张王牌。一方面，应高度重视大气污染智能监测预警体系建设，不断拓展监测参数和监测范围。通过加密空气质量监测站点，布设大气走航监测车、无人机等移动监测设备，构建天—地—空一体化的多维度监测网络，实时掌握区域空气质量动态。在此基础上，充分运用大数据分析、机器学习等技术，融合气象、排放、地理信息等数据资源，建立多模型集合的大气污染预测预警模型，延长预警时效，提高预警精度，为大气污染应急管控提供精准指引。另一方面，应着力推动空气质量智能综合治理，优化调整产业结构，加快淘汰落后产能，强化工业污染源自动监控，推广清洁生产。运用车联网、大数据等手段，实施机动车精准管控，引导绿色出行。还应该建立大气污染排放清单，利用卫星遥感等技术开展污染溯源，识别重点区域、关键时段的污染特征，因地制宜制定差异化管控方案。

（三）生物多样性保护与监测

粤港澳大湾区拥有丰富的生物资源，但随着经济社会的快速发展，生物多样性保护面临诸多挑战。传统的生物多样性保护与监测手段难以适应新形势下的需求，迫切需要引入智能化理念和技术，推动生物多样性保护与监测从经验型向科学型、从被动型向主动型转变，切实提升生物多样性管理水平，维系区域生态安全。首先，需要完善监测体系，综合运用红外相机、声音采集器、环境DNA等先进技术手段，构建覆盖典型生态环境的智能监测网络，及时掌握物种分布、种群动态等信息。通过多源数据融合分析，结合生态位模型、种群生存力分析等，科学评估生物多样性状况，预警濒危物种风险，为制定精准保护措施提供依据。此外，应该在生物多样性保护实践中合理应用智能化手段，要建立濒危物种智能化追踪平台，通过卫星跟踪、无线电项圈等，实时掌握旗舰物种迁徙轨迹，优化保护管理措施。生态廊道是物种迁徙扩散的重要通道，应利用景观连接度分析等技术，识别关键节点和薄弱环节，因地制宜构建生态廊道网络，提升景观连通性。以智能化引领生物多样性治理能力现代化，能够为筑牢大湾区生态安全屏障贡献力量[5]。

（四）城市绿地智能管理

随着粤港澳大湾区城市化进程的加快，城市绿地面积不断增加，对绿地精细化管理提出更高要求。粤港澳大湾区城市绿地智能管理应用前景广阔，其中智能感知是基础，首先，应充分运用物联网、遥感、移动GIS等技术，构建天—空—地一体化的绿地监测体系，实时采集绿地面积、植被长势、病虫害发生等关键信息，为绿地管理提供数据支撑。其次，还需要综合运用大数据分析、智能算法等技术，建立绿地生长模型、景观格局评价模型，科学评估绿地生态服务功能，优化绿地规划设计和养护管理策略，实现绿地资源的精准配置与动态优化。比如，通过数据分析识别绿地破碎化、连通性不足等问题，据此优化城市绿地布局，提升城市绿地生态网络化水平。最后还要注重智能养护，综合应用智能灌溉、施肥机器人、智能除草等装备，针对性开展绿地养护作业，提高养护效率和管理水平，如通过土壤传感器实时监测绿地墒情，智能调控灌溉时间和水量，实现精准灌溉。

（五）能源使用智能优化

传统的能源使用模式粗放低效，难以适应大湾区绿色低碳发展的新要求，以信息化、智能化为主要特征的能源革命方兴未艾，为优化大湾区能源使用、推动能源清洁低碳转型提供了新路径。基于此，要进行粤港澳大湾区能源使用的智能优化，首先，注重建筑领域的 能源消耗优化，积极推动建筑能耗智能监测和能效诊断，利用物联网、大数据等技术，对建筑用能进行分项计量、实时监测和智能分析，及时发现能耗异常，优化能源使用策略。通过需求侧智能响应技术，引导用户错峰用电，削减用电高峰，提高电网运行效率和可再生能源消纳水平。其次，在产业领域，应利用工业互联网等手段，对高耗能设备开展智能在线监测，对生产工艺实施能效诊断，挖掘节能潜力。通过智能能源管理系统，实现电、热、冷等多种能源的精准匹配和梯级利用，构建多能互补的智慧能源系统，最大限度提升能源系统效率。最后，在交通领域，则要充分利用5G、车联网等新一代信息技术，推动智慧交通建设，优化交通网络运行组织，缓解交通拥堵，引导绿色出行，提高交通系统能源利用效率。

（六）废弃物处理智能化

粤港澳大湾区经济社会高度发达，人口密集，废弃物产生量大，处理压力巨大。随着新一轮科技革命的兴起，大数据、物联网、人工智能等现代信息技术日趋成熟，为废弃物处理的智能化变革提供了新的可能。粤港澳大湾区在废弃物处理智能化领域应用前景广阔。首先要从源头入手，综合运用大数据分析、物联网监测等技术，对废弃物产生的时空分布特征进行分析，摸清废弃物产生“家底”，并通过智能预测预警，引导绿色生产生活，从源头减少废弃物产生。其次，要合理进行分类回收，利用射频识别、智能称重、机器视觉等技术，开发智能垃圾分类回收设施，提高垃圾分类的自动化、精细化水平。并通过大数据分析，优化回收网点布局，建立激励回馈机制，提高居民参与垃圾分类的积极性。最后，还要进行废弃物的无害化处理，积极推进固废处理设施智能化升级改造，综合应用自动化控制、智能工艺优化等技术，提高焚烧、填埋等终端处置设施的运行效率和污染控制水平，并运用大数据分析、智能调度优化等技术，提升危险废物的全程管控和安全处置能力。

五、智能化管理在提升粤港澳大湾区生态系统韧性中的作用

（一）生态风险智能预测

粤港澳大湾区地处珠江口，台风、风暴潮等极端天气事件频发，加之人类活动干扰加剧，区域生态系统面临多重风险挑战。生态风险智能预测是提升区域生态韧性的重要抓手，通过多源数据融合，整合气象、遥感、生态监测等数据，构建生态风险智能感知体系，及时掌握生态风险隐患。在此基础上，运用机器学习、深度学习等人工智能技术，建立多情景、多尺度生态风险预测预警模型，提高生态风险预判的时效性和准确性。比如，通过对城市内涝风险的智能预判，及时采取排水、疏散等应对措施，将灾害影响降到最低。再如，通过对红树林、珊瑚礁等典型生态系统的健康状况智能预警，及时采取生态修复等针对性措施，提升生态系统抵御风险的能力。

（二）生态应急响应智能决策支持

一旦生态风险演化为生态突发事件，就需要采取科学的应急措施进行处理。生态应急响应智能决策支持是提升区域生态韧性的关键所在，对此应针对海洋赤潮、陆地污染事故等典型生态突发事件，建立健全生态应急响应智能化业务体系，通过时空大数据分析等技术，快速评估事件影响范围，识别关键风险点，为应急处置提供精准画像。同时，充分运用智能仿真、情景推演等手段，模拟事态发展趋势，评估应急方案的可行性和有效性，优选最优决策方案，为应急指挥提供智力支持。在应急处置过程中，还应综合运用无人机、机器人等装备，最大限度减少应急人员风险暴露，提高事件处置的智能化水平[6]。

（三）生态修复智能规划与实施

人类活动对粤港澳大湾区生态系统的扰动影响深远，因此亟须加强生态保护修复，提升受损生态系统的恢复能力。对此要立足多源数据融合，运用遥感解译、地统计分析等技术，客观评估受损生态系统的类型、范围、程度等，诊断生态退化的关键驱动因子，这是制定科学合理的生态修复方案的基础。在此基础上，充分运用生态位模拟、生境适宜性评价等模型，构建生态修复智能决策平台，优化生态廊道、生态节点的空间布局，合理配置生态修复的措施类型和投入力度，形成系统完整的生态修复规划方案。在生态修复实施过程中，要积极探索人工智能技术在物种选择、植被恢复等方面的应用，优化生态修复的工程措施，提升生态修复的针对性和有效性。同时，建立生态修复智能监管平台，实时掌握生态修复工程实施进展，智能核验生态修复成效，为生态修复提供全流程管理支撑。

六、结论与展望

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，在国家生态文明建设大局中具有举足轻重的地位。本文立足粤港澳大湾区城市群生态系统面临的问题挑战，探索智能化理念和技术在生态系统管理中的应用路径，力图为区域生态文明建设贡献智慧和力量。生态系统智能化管理是破解粤港澳大湾区生态环境难题的重要抓手，通过先进信息技术与生态环境管理的深度融合，能够有效提升生态系统监测预警、风险防控、应急响应、综合调控等能力，对于增强区域生态系统韧性，夯实生态安全屏障具有重要意义。

展望未来，粤港澳大湾区必须紧紧抓住新一轮科技革命和产业变革带来的历史机遇，以智能化为引领，全面推进生态环境治理体系和治理能力现代化。这要求我们立足粤港澳大湾区的发展定位，前瞻谋划、创新探索、融合应用，在人工智能、大数据、物联网等领域加大关键核心技术攻关力度，力争在生态领域实现原始创新和技术引领，形成系统完整的生态系统智能化管理的制度体系、技术体系和工程体系。与此同时，我们还必须不断强化粤港澳大湾区生态系统协同治理，通过创新区域生态补偿、跨界污染防治、生态审计等制度机制，促进区域间生态数据共享、科技协作攻关、联合执法监管，不断提升生态治理的系统性、整体性、协同性。在推进智能化的过程中，还要坚持与法治化、民主化相结合，完善公众参与机制，畅通民意表达渠道，最终营造全社会共建共治共享的生态文明建设格局。只有这样，才能在建设宜居宜业的绿色湾区的道路上行稳致远。

[基金项目：广州市哲学社科“十四五”规划课题，课题名称：粤港澳大湾区生态文明发展协同机制研究（编号：2023GZGJ138）。]

参考文献：

[1] 彭长歆，孙婧.粤港澳大湾区城市更新的范式转型[J].世界建筑，2024（08）：4-13.

[2] 刘汉斌.粤港澳大湾区海洋生态环境问题及其治理路径研究[J].资源节约与环保，2024（07）：100-104.

[3] 郑延.粤港澳大湾区港口物流发展问题研究[J].中国储运，2024（06）：119-120.

[4] 刘超群，扶卿华.粤港澳大湾区水安全要素“天—空—地—水”立体观测体系建设探讨[J].中国水利，2024（09）：56-60.

[5] 刘璟.数字技术赋能粤港澳大湾区制造业向智能化转型[J].经济论坛，2024，（04）：142-152.

[6] 贺莉娜，郭泽阔.基于人工智能和大数据的城市轨道交通智能化运维生态系统研究[J].城市轨道交通研究，2022，25（09）：79-84+89.

（责编：若佳）