新疆草地生态健康智能监测网络体系构建.pdf

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0658陈春波，李刚勇，彭建，李均力，赵炎，周乐，谭学周，范天文.新疆草地生态健康智能监测网络体系构建.草业科学,2023,40(5):1420-1434.CHENCB,LIGY,PENGJ,LIJL,ZHAOY,ZHOUL,TANXZ,FANTW.ThesystematicconstructionofasmartnetworkforecologicalhealthobservationofgrasslandinXinjiang.PrataculturalScience,2023,40(5):1420-1434.新疆草地生态健康智能监测网络体系构建陈春波1,2，李刚勇2,3，彭建2,3，李均力1,2，赵炎4，周乐5，谭学周6，范天文7（1.荒漠与绿洲生态国家重点实验室/干旱区生态安全与可持续发展重点实验室/中国科学院新疆生态与地理研究所,新疆乌鲁木齐830011；2.干旱区草地生态系统遥感监测实验室,新疆乌鲁木齐830049；3.新疆维吾尔自治区草原总站,新疆乌鲁木齐830049；4.昌吉州草原站,新疆昌吉831100；5.喀什地区草原站,新疆喀什844000；6.塔城地区草原工作站,新疆塔城834700；7.伊犁州草原工作站,新疆伊宁835000）摘要：针对新疆天然草地面积广、类型多与监测评价复杂的特征，本研究重点阐述了构建新疆草地生态健康智能网络监测的紧迫性(超载过牧导致荒漠化及其灾害频发)、总体技术框架以及实施途径。新疆草地生态健康智能监测网络系统，由 3 个子系统(草地生态健康监测、评估与预警)和 1 个云数据库(“星空地土”一体化云数据)组成。草地生态健康监测子系统(物联感知系统)，由感知层、传输层和数据中心组成，能够获取草地生物特征指标、生物物理指标与生态系统指标；草地生态健康评估子系统，一套草地生态健康评价综合体系用于快速、准确地定量评估草地生态健康状况；草地生态健康预警子系统，一种高度耦合草地生态健康感知与评估的智能化预警系统，致力于短期草地非生物灾害(旱灾、雪灾与火灾)与生物(鼠害、虫害、毒草与害草)灾害的预警。“星空地土”一体化云数据，由星基、空基与地基协同的立体监测网络及其相关硬件、软件组成，实现了草地生态健康的智慧监测与多源数据汇总。草地生态健康智能监测网络系统的有效运转，需要政府政策支持、行业部门引导和专业的人才队伍建设。这对新疆草地绿色发展与高质量生态建设，尤其新疆生态安全与社会经济发展具有重大意义。关键词：天然草地；生态系统健康；监测评估预警智能网络；智慧草原；“星-空-地-土”立体监测；草地非生物灾害与生物灾害文献标志码：A文章编号：1001-0629(2023)05-1420-15The systematic construction of a smart network for ecologicalhealth observation of grassland in XinjiangCHENChunbo1,2,LIGangyong2,3,PENGJian2,3,LIJunli1,2,ZHAOYan4,ZHOULe5,TANXuezhou6,FANTianwen7(1.StateKeyLaboratoryofDesertandOasisEcology/KeyLaboratoryofEcologicalSafetyandSustainableDevelopmentinAridLands,XinjiangInstituteofEcologyandGeography/ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,Xinjiang,China;2.JointLaboratoryforRemoteSensingObservationofGrasslandEcosysteminAridArea,Urumqi830049,Xinjiang,China;3.XinjiangGrasslandTechnicalPromotionStation,Urumqi830049,Xinjiang,China;收稿日期：2022-08-23接受日期：2022-11-19基金项目：2020 年自治区创新环境(人才、基地)建设专项“自然科学计划(自然科学基金)青年科学基金项目(2020D01B57)”；第三次新疆综合科学考察科考项目(2021xjkk1403)；2020 年自治区创新环境(人才、基地)建设专项(天山青年计划)(2020Q084)；2022 年中央财政林业草原(草原生态修复治理补助)技术支撑项目(XJCYZZ202201)；2021 年中央财政林业草原生态保护恢复资金(草原生态修复治理补助)(XJCYZZ202104)；2020 年第一批中央财政林业草原生态保护恢复资金(草原生态修复治理补助)(XJCYZZ202001、XJCYZZ202004)第一作者：陈春波(1985-)，男，四川内江人，助理研究员，博士，主要从事干旱区草地生态系统遥感智能监测、评估与预警研究。E-mail:ccb_通信作者：李刚勇(1982-)，男，广东梅县人，正高级工程师，硕士，主要从事草原资源与生态、遥感研究。E-mail:1420-1434草业科学第40卷第5期5/2023PRATACULTURALSCIENCEVol.40,No.5http:/4.GrasslandWorkStationofChangjiPrefecture,Changji831100,Xinjiang,China;5.GrasslandWorkStationofKashgarPrefecture,Kashgar844000,Xinjiang,China;6.GrasslandWorkStationofTachengPrefecture,Tacheng834700,Xinjiang,China;7.GrasslandWorkStationofYiliPrefecture,Yili835000,Xinjiang,China)Abstract:Grasslands,which regulate the regional climate and maintain ecological balance,are a significant form ofterrestrialecosystem.Oncethegrasslandecologyisdamaged,ecologicalservicesaregraduallylostandevendegradedinthedesert.Understandinggrasslandecologicalhealthinatimelyandaccuratemannernotonlyprotectsgrasslandecologyandimplementscarbonpeakandcarbonneutralitystrategiesbutalsoensuresthelivelihoodsofpastoralistsandprovidesanimportantfoundationforpromotingstablelivestockdevelopmentinpastoralareas.Theecologicalgrasslandprotectionissuehasgrowninimportance,andgrasslanddesertificationhasdeterioratedinXinjiangduringthelast40years.Climatechangeandunreasonablehumanactivityaremajordriversofgrasslanddegradation,desertification,andbiologicaldisasters.Overall,thelackofprofessionalandsmartmonitoringnetworksmakesitdifficulttoquantifytheecologicalhealthofgrasslands.Inaddition,therearefewreportsontheresearchofsmartnetworksfortheecologicalhealthobservationofgrasslandsinXinjiang based on emerging technologies,such as big data,the Internet of Things,cloud computing,and artificialintelligence.Here,thisstudyfocusesontheemergency,theglobaltechnicalframework,andthemeansofimplementationofthemonitoringoftheecologicalhealthnetworkofgrasslandsinXinjiang.Thisisbasedonwildareas,numeroustypesandcomplexmonitoringandevaluationinthegrasslandofXinjiang.Thissmartnetworkcomprisedthreesub-systemsand1clouddatabase.Thesesubsystemsincludetheobservation,evaluation,andearlywarmingofgrasslandhealth.Theclouddatabase is an integrated satellite-aerial-earth-soil monitoring system for grasslands.The grassland ecological healthmonitoringsubsystem(IoTPerceptionSystem),whichcomprisesperception,transmission,anddatacenters,canobtaingrassland biometric,biophysical,and ecosystem indicators.The grassland ecological health assessment subsystem is acomprehensivesystemforthequickandaccuratequantitativeassessmentofgrasslandecologicalhealthstatus.Thegrasslandecologicalhealthearlywarningsubsystem,anintelligentearlywarningsystemhighlycoupledwithgrasslandecologicalhealth perception and evaluation,is dedicated to short-term grassland abiotic(drought,snow disasters,and fire)andbiological(rat,insect,poison,andweed)disasterwarnings.The“satellite-aerial-earth-soil”integratedclouddataiscomposedofathree-dimensionalmonitoringnetworkwithsatellite-based,air-based,andground-basedcoordinationanditsrelatedhardware and software,which realizes intelligent monitoring of grassland ecological health and multi-source dataaggregation.Ourresearchattemptstopromoteintegratedsurveillance,evaluation,andearlywarmingofgrasslandecologicalhealth.This smart network was designed to realize automated surveillance of grassland health and ecological status,dynamicallyassesstheecologicalhealthofgrasslands,andprovideanearlywarningofmulti-disastergrasslands.Promotethree-dimensionalmonitoringof“satellite-aerial-earth-soil”andintegratemulti-sourcedatatobuilddataongrasslandcloudsinXinjiang.Cultivateprofessionaltalentandbuildanintelligentgrasslandoperationalteam.Wewillimprovethetechnicalstandardsandacceleratethedevelopmentofkeytechnologiesinintelligentsurveillancenetworksystemsfortheecologicalhealthofgrasslands.Thisisessentialfortheecologicaldevelopmentandhigh-qualityecologicalconstructionofgrasslandsinXinjiang,particularlyforitsecologicalsecurityandsocioeconomicdevelopment.Keywords:natural grassland;ecosystem health;smart network for monitoring,evaluation,and early warning;smartgrassland;“satellite-aerial-earth-soil”three-dimensionalobservation;abioticandbiologicaldisastersofgrasslandCorresponding author:LIGangyongE-mail:作为“山水林田湖草沙”的重要组成部分，草地具有生态、经济社会价值，在气候调节、防风固沙与固碳释氧方面发挥着重要作用1-3。健康的草地具有活力，针对外界压力具有弹性，能够维持自我运作能力，可持续为人类提供生态服务4-5。在我国西北干旱区，新疆草地既是自然生态系统的主体和重要屏障，也是牧区农牧民赖以生存的基本资料，对牧区及邻近区域生态环境有着不可替代的稳定作用6-7。在气候变化与人类活动的双重影响下，新疆天然草地发生了不同程度退化8-9，加之保护修复力第5期陈春波等：新疆草地生态健康智能监测网络体系构建1421http:/度不够、草场管理水平不高、科技支撑能力不足，草地生态总体上较脆弱，草地生态恶化态势依然严峻。近年来，已有学者在新疆开展了草地样方调查与生态观测试验。研究发现 2000 年后荒漠类草地面积明显减少10，草地净初级生产力(netprimaryproductivity,NPP)呈波动递增趋势8；降水是草地NPP 增加的主要因素9,11，降水年际振荡增强导致草地 NPP 年际波动剧烈8，过度放牧是部分牧草地NPP 减少的主要原因12。新疆草地“总体向好，局部恶化”的趋势仍将持续，草地景观破碎化程度加剧、水源涵养能力降低、草原生物灾害频发，亟需构建一种集自动监测、动态评估与多灾种早期预警的草地智能监测网络系统，提升草地生态系统监测自动化水平，推动草地绿色发展与高质量生态建设。关于国内草地生态调查及自动化监测系统，主要集中在青海、内蒙古自治区和云南等地，如“草原一张图”(青海)、“智慧草原大数据综合监测平台”(内蒙古自治区)与草原生物灾害监测预警(云南)。采用大数据、物联网、云计算与人工智能等新兴技术，构建草地生态健康智能监测网络系统，完善草地生态监测体系，健全草地生态环境监测网络，突出提升监测、预警自动化水平，推动开展草地生态健康监测、评估，是未来草地管理与生态系统保护的趋势。为此，本研究面向新疆维吾尔自治区天然草地生态系统保护，拟构建草地生态健康智能监测网络体系，支撑草地生态智能网络感知系统，探索全覆盖、实时监测草地健康生态状况，动态评估草地生态健康状况，促进草地多灾种(生物灾害与非生物灾害)的早期预警，统筹草地生态保护与修复。1 新疆草地生态系统状况新疆草地位居我国第三，全国五大牧区之一，可利用草地占全国可利用草地总面积的 14.5%13。新疆草地荒漠化(草地退化、沙化、盐渍化与石漠化)问题突出，生态保护、修复任务艰巨。过度放牧、超载放牧加剧草地退化、沙化，草地生态系统生物多样性与生态服务功能降低8。草地生物灾害监测手段能力弱，无法有效针对区域草地毒、害草与鼠、虫灾害的发展趋势做出全面、客观的判断14-15。1.1 天然草地面积急剧减少，荒漠化形势异常严峻研究表明，新疆草地退化率从 5.83%(1980 年)增加至 80.00%(2007 年)，至 2020 年，新疆草地重度退化面积为 4.20107hm2，并且重度退化草地面积呈现扩大趋势16。受区域气候变化、荒漠化、草地不合理利用与土地退化等多种因素影响，近 20 年新疆草地 NPP 具有强烈的年际波动，2007 年后草地NPP 波动加剧，20162018 年新疆草地 NPP 表现为持续递减8。尽管新疆持续开展了草地生态保护性工程以遏制草地退化，然而草地荒漠化形势依然严峻。1.2 超载过牧加剧草地生物灾害频发当前，新疆牛、羊饲养总量约为 1978 年的 2 倍、3 倍；与草地类型相似的哈萨克斯坦共和国相比，新疆单位面积实际载畜量约为哈萨克斯坦共和国的5 倍；大部分草地仍处于家畜超载过牧状态，少数地区的超载率仍在 30%以上。过度放牧与超载放牧导致草地优良牧草产量降低、种类减少，毒、害草加速滋生繁衍，以及鼠、虫害多发，造成可食牧草比率进一步降低，草地生物多样性与生态系统服务功能下降17-18。1.3 草地生态监测网络系统长期不足目前，草地生态监测以样方、样地为主，监测站点数量与覆盖范围有限19。总体来看，尚无形成系统的草地生态立体监测网络，缺乏相应的监测标准与技术规范，没有稳固的监测机构与专业队伍。针对草地植被及其环境监测数据，没有形成统一、规范的大数据平台(或中心)，导致具有重要价值的草地生态过程数据无法持续、长效跟踪。草地生态数据缺乏统一的共享机制，传统的存储方式(纸质成果)在一定程度上限制了数据存储、数据传输与信息共享。2 总体技术框架新疆草地生态健康智能监测网络系统由 3 个子系统和 1 个云数据库组成，即草地生态健康监测、生态健康评估、生态健康预警子系统和“星空地土”一体化云数据(图 1)。草地生态健康监测子系统是在站点尺度实时监测草地生态健康状况，并1422草业科学第40卷http:/协同卫星遥感、低空无人机遥感构筑草地立体监测网络，形成草地多源时空大数据；草地生态健康评估子系统主要用于快速、准确、客观评估一定时空范围内草地生态健康状况20；草地生态健康预警子系统主要致力于预测草地非生物灾害与生物灾害。全覆盖实时监测是草地生态健康智能监测网络的重要特点，其“星空地土”立体化监测是构建“草地云”数据的基础，以此开展草地生态健康评估与预警。2.1 草地生态健康监测草地生态健康监测子系统是一种全自动草地生态监测与物联感知系统，由感知层、传输层和数据中心组成21，能够获取草地生物特征指标、生物物理指标与生态系统指标(表 1)。感知层即草地野外监测终端，基于多源传感器采集数据，包括视频采集平台、多光谱传感器、气象监测、植被监测、土壤监测、能量传输与碳水通量监测模块(图 2)；传输层将感知层采集的数据传输到数据中心(图 3)。数据中心是无人机遥感与卫星遥感验证的重要数据源，是草地生态健康智能监测网络体系的重要组成部分。草地生态健康监测子系统能够全天候动态监测草地生态状况，基于数据中心与机器学习算法开展草地物种智能识别，具有实时性与可操作性，辅助个体Individual生态系统Ecosystem群落Community种群Population生物灾害 Biotic disaster非生物灾害Abiotic disaster生态系统 Ecosystem生物特征指标生物物理指标土壤 Soil水文Hydrology旱灾 Drought雪灾Snow disaster火灾 Fire虫害Insect damage毒害草Poisonous grass鼠害Rat damage生产Production文化Culture支撑Support调节Regulation草地生态健康监测Ecological health observation of the grassland草地生态健康评估Ecological health evaluation of the grassland草地生态健康预警Ecological health warning of the grassland站点野外监测Site field observation无人机遥感UAV remote sense卫星遥感Satellite remote sense新疆草地云Grassland cloud of XinjiangBiologicalcharacteristicindicatorsBiophysicalindicators干扰Disturb气象Meteorology图 1 新疆草地生态健康智能监测网络体系Figure 1 Smart observation network system for ecologic health in the grasslands of Xinjiang第5期陈春波等：新疆草地生态健康智能监测网络体系构建1423http:/行业人员快速了解草地生态健康状况。草地野外监测终端应位于观测区域中心，同时综合考虑草地生态系统碳水通量的风浪区，从而选择最适宜的安装位置。土壤温湿度监测采用5 层土壤温湿度传感器；气象指标采用两层空气温湿度传感器、风速风向传感器和雨量传感器，分别监测草地近地表温湿度、风速风向与降水量。地表接收太阳短波辐射及地气间能量传输分别采用短波辐射仪、长波辐射仪、净辐射仪、总辐射仪与土壤热通量板等传感器监测；甲烷与碳水通量监测采用 LI-7700 开路式 CH4分析仪、LI-7500DS 开路式 CO2/H2O 智能分析仪与 GillHS-50 三维超声风速仪。研究中采用的高清视频摄像头 配置：4K 高清、超长变焦、可水平 360旋转与垂直调节(正30至负 90)具备激光夜视、预置位巡航与 AI 智能追踪功能，可远程操控实现草地生态系统生物特征指标(个体、种群与群落)与生物物理指标(水文与干扰)的监测与数据采集，辅助行业人员开展健康监测，针对部分样地指标(如地下生物量)由护草员(或野外调查员)实地采集、验证后上传至数据中心。多光谱传感器采集近地表草地植被光谱特征，为低空无人机遥感与卫星遥感(高)光谱解译及其草地物种识别提供地面数据源。2.2 草地生态健康评估草地生态健康评估子系统是一套草地生态健康评价综合体系，定量评估草地生态健康状况。草地生态健康评价是干旱区草地健康研究的重要组成部分。新疆位于我国西北干旱区，典型的山盆地形导致水热组合差异，由此孕育了丰富多样的天然草地，总计 11 个大类、25 个亚类、131 个草地组与 687个草地型，这使得新疆草地生态健康评价具有复杂性。基于陈春波等20构建的新疆草地生态系统健康评价体系，本研究关于新疆草地生态健康评价的总体框架(图 4)如下：首先，草地生态健康评价应当明确评价目标，确定评价区域与参照系统。其次，构建草地样方、生物气象与多源遥感数据库。再次，针对草地健康评价目标，筛选评价指标并选择评价方法。最后，开展草地生态健康评价，基于四分法划分为健康(75%100%)、亚健康(50%75%)、警戒(25%50%)和崩溃(025%)。表 1 草地生态健康野外监测终端监测指标Table 1 Indicators for final surveillance of grassland ecological health一级指标Levelindicator二级指标Levelindicator三级指标Levelindicator生物特征指标Biologicalcharacteristicindicators个体Individual高度、冠幅与盖度等Height,crownwidthandcoverage,etc.种群Population优势种、关键种、建群种、入侵种的密度与空间格局等Densityandspatialpatternofdominantspecies,keyspecies,constructivespecies,invasivespecies,etc.群落Community地上生物量、产草量与群落覆盖度等Abovegroundbiomass,grassyield,communitycoverage,etc.生物物理指标Biophysicalindicators水文Hydrology水流痕迹、细沟、切沟等Waterflowtrace,rill,ditchcutting,etc.土壤Soil土壤多层温湿度等Soilmulti-layertemperatureandhumidity,etc.气象Meteorology草地近地表多层温湿度、风速、风向与降水等Multi-layertemperatureandhumidity,windspeed,winddirection,precipitationandradiationnearthesurfaceofgrassland,etc.干扰Disturb草地旱灾、火灾、雪灾、鼠害、虫害、毒草、害草与草畜平衡等Grasslanddrought,fire,snowdisaster,ratdamage,insectdamage,poisonousgrass,harmfulgrass,thebalancebetweengrassandlivestock,etc.生态系统指标Ecologicalindicators能量传输Energytransmission太阳短波辐射、总辐射、净辐射、地表长波辐射、土壤热通量、显热与潜热等Solarshort-waveradiation,totalradiation,netradiation,surfacelong-waveradiation,soilheatflux,sensibleheat,latentheat,etc.物质循环Materialcycle水分蒸散发、二氧化碳通量与甲烷通量Waterevapotranspiration,carbondioxideflux,andMethaneflux1424草业科学第40卷http:/基于系统论，评价目标决定了评价尺度(范围)、评价指标及其评价方法等22。健康评价具有复杂性，在特定的时空范围内开展草地生态健康评价，应当具有清晰的评价目标，要么偏重生态系统结构(生物成分与非生物成分)或生态系统功能，要么兼顾结构与功能，以增强评价指标与评价方法的可操作性。例如：评价目标以草地生态系统生物成分为主；评价指标以生物特征指标为中心，筛选个体、种群与群落的二级指标；评价方法选择 VOR 指数模型或层次分析法；依据四分法将评价结果划分为健康(75%100%)、亚健康(50%75%)、警戒(25%50%)和崩溃(025%)。2.3 草地生态健康预警草地生态健康预警子系统是一种高度耦合草地生态感知监测与草地生态健康评估的智能化预警系统，能够预测短期内草地非生物灾害(旱灾、雪灾与火灾)与生物灾害(鼠害、虫害、毒草与害草)的分布、面积与风险等级。近年来，新疆极端气候频繁，气候变暖、极端降水增加与草地非生物、生物灾害爆发关系密切。评估草地灾害风险，客观、准确地认识其危害性，能够为草地生态健康预警提供依据。旱灾、雪灾是影响草地生态系统的两种主要气象灾害23。本研究参考国家标准牧区雪灾标准(GB/T 20482 2017)24、气 象 干 旱 等 级 (GB/T20481 2017)25、干 旱 灾 害 等 级 (GB/T343062017)26与北方牧区草原干旱等级(GB/T293662012)27及相关文献28-29，分别构建了新疆草地雪灾、旱灾的预警指标、阈值与预警等级(图 5)。草原火灾突发性强、波及范围广、救火及救援难度大。本研究参考国家标准火灾分类(GB/T49682008)30、消防安全工程第 3 部分：火灾风险评估指南(GB/T31593.32015)31及相关文献32-34构建了新疆草地火灾的预警指标与预警等级(图 5)。旱灾、雪灾与火灾采用数理统计模型、区域气候模型与贝叶斯网络等预测23,35。针对新疆草地生物灾害，本研究参考沙鼠防治技术规程(LY/T30272018)36、草原鼠害安全防治技术规范(NY/T19052010)37及相关生物灾害文献38-42，依据草地生物灾害源区、时空分布特征及其环境因子，构建了草地鼠、虫害与毒害草的预警指标、预警等级与预警流程(图 6)。毒害草(乌5.3 m0107060508091210111316151417181.5 m040302图 2 草地生态监测子系统感知层Figure 2 Perceived layer of the grassland ecologicalmonitoring subsystem01：避雷针；02：LI-7700 开路式 CH4分析仪；03：GillHS-50三维超声风速仪；04：LI-7500DS 开路式 CO2/H2O 智能分析仪；05：多光谱传感器；06：高清视频摄像头；07：风速风向传感器(AN-WD2)；08：短波辐射传感器；09：长波辐射传感器；10：空气温湿度传感器(RHT2nl-02)；11：雨量传感器(RG2+BP-06)；12：净辐射传感器(TBB-1)；13：太阳能板，14：304 不锈钢；15：总辐射传感器；16：GP2 主机(采集所有传感器数据并通过4G/5G 无线装置)+SmartFlux 实时在线通量计算模块；17：土壤热通量(HFP01)；18：5 层土壤温湿度(SM150T)。图中垂直地面虚线为设备离地高度，如 5.3m 表示避雷针顶部离地 5.3m。01:Lightningrod;02:LI-7700openpathCH4analyzer;03:GillHS-503Dultrasonicanemometer;04:LI-7500DSopenpathCO2/H2Oanalyzer;05:Multispectral sensor;06:HD Video camera;07:Wind speed anddirectionsensor(AN-WD2);08:Shortwaveradiationsensor;09:Longwaveradiationsensor;10:Airtemperatureandhumiditysensor(RHT2nl-02);11:Rainsensor(RG2+BP-06);12:Netradiationsensor(TBB-1);13:Solarpanel;14:304stainlesssteel;15:Totalradiationsensor;16:GP2host(collectallsensordataanduse4G/5Gwirelessdevice)+SmartFluxsystem on-site processing module;17:Soil heat flux(FP01);18:Soiltemperatureandhumidityof5layers(SM150T).Theverticallinedottedinthefigureistheheightofthedeviceovertheground,forexample,5.3mmeansthetopofthelightningconductoris5.3metersabovegroundlevel.第5期陈春波等：新疆草地生态健康智能监测网络体系构建1425http:/云服务器Cloud server接收/存储Reception/store数据清洗Data cleaning数据筛选Data filtering存储Store数据检查Data inspection修改云服务器数据处理算法Modification algorithm on cloud server监测终端设置Monitoring terminal settings不完整Incomplete data采集问题处理问题感知层 Perception layer数据中心 Data Center数据完整Data integrity监测终端模块Monitoring terminal module生物特征指标Biometricindicators 生物物理指标Biophysical indicators发布Data publicationProblem processAcquisition issues再分析Reanalysis归档Data archiving个体 Individual种群 Population群落 Community水文 Hydrology土壤 Soil气象 Meteorology干扰 Interference视频采集Video acquisition光谱采集Spectrum acquisition气象监测Weather monitoring植被监测Vegetation monitoring土壤监测Soil monitoring能量监测Energy monitoring传输Transmission图 3 草地生态监测子系统运行示意图Figure 3 Operating scheme for the ecological monitoring subsystem for grasslands图中虚线箭头表示时序进程，虚线外框表示一组相似内容、进程的集合。Thedottedarrowsinthefigurerepresentthetime-seriesprocess,andthedottedoutlinerepresentsacollectionofsimilarcontentandprocesses.基础工作Basic work筛选评价指标Filter evaluation metrics生态功能指标Indicators of ecological function调节Adjustment支撑Support文化Culture生物物理指标Biophysical indicators水文Hydrology土壤Soil气候Climate干扰Interference人类环境 Human environment水文：水流痕迹、细沟与切沟等Hydrology:traces of water flow,fine ditches and cut trenches,etc.土壤：多层温湿度等Soil:Multi-layer temperature and humidity,etc.气候：近地表多层温湿度、风速、风向与降水等Climate:multi-layer temperature and humidity,wind speed,wind direction and precipit