AI與遙感融合 精準(zhǔn)量化北方干旱半干旱流域飼草種植發(fā)展?jié)摿?/h1>

2025-09-29 08:51

來源：中國網(wǎng)·中國發(fā)展門戶網(wǎng)

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中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）遙感與數(shù)字地球全國重點實驗室研究員王樹東帶領(lǐng)的生態(tài)水文遙感團(tuán)隊，在干旱半干旱流域飼草種植發(fā)展?jié)摿υu估方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了一套人工智能與遙感融合一體化技術(shù)，在我國北方干旱半干旱流域，特別是黃河中游典型區(qū)域，成功實現(xiàn)了公里尺度最優(yōu)飼草帶精準(zhǔn)識別。該研究成果為有效落實黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、國家糧草安全提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐與可操作的決策工具，已發(fā)表于水資源領(lǐng)域國際頂級期刊《水研究》（Water Research）。

我國北方干旱半干旱流域面臨著水資源剛性約束與保障糧草安全的雙重壓力。在此背景下，如何在嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線的前提下，科學(xué)有效地恢復(fù)退化土地、提升土地綜合產(chǎn)能，成為亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)與管理問題。盡管我國已系統(tǒng)推進(jìn)草地生態(tài)修復(fù)工程，但在精細(xì)化、定量化的評估技術(shù)方面仍有提升空間，亟需發(fā)展體系化、可復(fù)核的先進(jìn)技術(shù)手段。此次研究正是針對這一核心需求，提出了創(chuàng)新的解決方案。

此次研究構(gòu)建了一個跨層級、跨數(shù)據(jù)源的融合技術(shù)框架，有效整合了衛(wèi)星遙感觀測數(shù)據(jù)、生態(tài)水文過程模型模擬結(jié)果以及地面實測數(shù)據(jù)，顯著降低了對高密度地面采樣點的依賴性。研究團(tuán)隊以多源衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具體結(jié)合水量平衡與作物生長機(jī)理模型生成高質(zhì)量訓(xùn)練樣本，運(yùn)用集成學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等先進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)方法，準(zhǔn)確反演了關(guān)鍵生產(chǎn)要素如灌溉用水量、植被凈初級生產(chǎn)力和土壤有機(jī)碳的空間分布，反演精度可達(dá)90%以上；并引入分布對齊與分位映射等技術(shù)消除了43%的區(qū)域偏差，最優(yōu)飼草帶區(qū)域位置準(zhǔn)確度達(dá)到85%以上。

王樹東表示，區(qū)別于傳統(tǒng)評估中往往側(cè)重單一產(chǎn)量或生態(tài)指標(biāo)的做法，此次研究將飼草種植決策科學(xué)地表述為一個追求“水資源消耗、土壤固碳效益、飼草產(chǎn)能產(chǎn)出”三維協(xié)同最優(yōu)的空間優(yōu)化問題。通過將生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)收益與用水成本放在同一把尺子上衡量并直觀顯示為“一張圖”，使管理者一眼就能看到哪些地塊最值得優(yōu)先種植飼草、投入產(chǎn)出比如何，從而更科學(xué)地安排人力物力與資金。

此次研究為我國北方干旱半干旱流域的生態(tài)修復(fù)、水資源高效利用提供了一套可復(fù)制、成本效益高的先進(jìn)量化工具，有望在嚴(yán)格的水資源約束下，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)步恢復(fù)與區(qū)域農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展雙贏目標(biāo)。該技術(shù)框架具備向內(nèi)蒙古—寧夏生態(tài)過渡帶、河西走廊—塔里木盆地綠洲邊緣等典型干旱區(qū)推廣的潛力，其方法論也對全球其他干旱半干旱區(qū)域，如非洲薩赫勒地區(qū)、南亞及西亞等地的類似挑戰(zhàn)具有重要的參考價值。

該項研究由空天院聯(lián)合南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心、美國賓夕法尼亞大學(xué)地球與環(huán)境系共同完成。

【責(zé)任編輯：王振紅】