摘 要:作为自然保护地体系的主体，国家公园承担着维护国家生态安全格局、保护珍稀物种及其栖息地的重要使命，是推动生物多样性保护的重要载体。国家公园生物多样保护应以智慧化监管体系为支撑，通过深度融合人工智能、大数据等新技术，推动生态保护从以往分散式管理向系统性治理转变，从依赖经验判断向数据驱动决策转型，为推动人与自然和谐共生的中国式现代化提供生动样本，为全球生物多样性治理贡献中国方案。
关键词:生物多样性 国家公园 智慧监测 生态文明建设
【中图分类号】X176 【文献标识码】A
习近平总书记指出：“中国实行国家公园体制，目的是保持自然生态系统的原真性和完整性，保护生物多样性。”[1]国家公园守护着我国自然生态系统中最重要、自然景观最独特、自然遗产最精华、生物多样性最富集的自然生态空间，在统筹山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理、维护国家生态安全格局、推动实现人与自然和谐共生的美好愿景中，发挥着重要作用。
根据《国家公园空间布局方案》，我国规划布局49个国家公园候选区，总面积约110万平方公里，占陆域国土面积的10.3%，管辖海域11万平方公里。这些区域中分布着5000多种陆生脊椎动物和2.9万种高等植物，保护80%以上的国家重点保护野生动植物物种及其栖息地。我国正式设立的三江源、大熊猫、东北虎豹、海南热带雨林、武夷山等第一批国家公园，保护面积23万平方公里，涵盖了我国近30%的陆域国家重点保护野生动植物种类。[2]建设国家公园，是落实“绿水青山就是金山银山”理念的生动实践，也是推进自然生态保护、保护生物多样性的切实行动，有力推动珍稀物种种群数量实现恢复性增长，生态系统结构和功能显著改善。
国家公园生物多样性保护智慧化的主要方向
习近平总书记强调：“中国积极推进生态文明建设和生物多样性保护，不断强化生物多样性主流化，实施生态保护红线制度，建立以国家公园为主体的自然保护地体系，实施生物多样性保护重大工程”[3]。在推进国家公园建设进程中，我国注重制度创新与科技赋能，探索具有中国特色的生物多样性保护新路径。
在制度创新上，《中华人民共和国国家公园法》将于2026年1月1日正式施行[4]，标志着我国国家公园建设迈入法治化、制度化、规范化的新阶段，为自然保护地体系建设提供坚实的法律保障。我国通过空间格局重构，打破行政边界与部门分割的局限，以生命共同体理念为指导，建立以国家公园为主体、自然保护区为基础、自然公园为补充的自然保护地体系，实现从分散治理向整体保护的根本性转变。在技术赋能上，我国通过人工智能、大数据、物联网等前沿技术深度赋能，形成天空地一体化智慧监测体系，使生态信息采集与风险预警实现实时化、动态化、精准化，标志着国家公园管理迈入智慧监管的新阶段。自主研发的国家公园感知系统、共建的科研与宣教体系，形成监测、科研、公众参与三位一体的支撑格局，推动生态保护从“经验管理”走向“数据决策”。
当前，国家公园生物多样性保护的智慧化，呈现出多维融合和协同演进的态势，主要集中在空间格局重构、生态信息通存感算一体化、智能监测体系构建与数据驱动决策等多个方向。
空间管理一体化
空间完整性是生态过程连续性的基础。过去，受制于保护地多头管理和“条块分割”格局，不同类型保护区在空间布局上相互割裂，生态过程受阻，物种交流受限。国家公园体制的确立实现空间管理的一体化重构：通过整合原有保护区和功能区，形成山水林田湖草沙冰一体化治理格局，维持生态系统的连续性与稳定性，实现从“单点保护”向“整体保护”的转变。
比如，三江源国家公园整合长江、黄河、澜沧江源头19万平方公里的生态单元，确保高原食草动物的迁徙廊道连续性，显著提升生态系统的连通性与稳定性。又如，大熊猫国家公园跨越川、陕、甘三省，整合多个分散保护区，使大熊猫潜在栖息地由“孤岛化”走向网络化，基因交流显著增强。再如，海南热带雨林国家公园聚焦海南长臂猿保护，截至2024年5月，在长臂猿C群栖息地布设19套实时监测设备，同时修复近5000亩栖息地，使长臂猿数量由20世纪70年代的两群7—9只增长至2024年的7群42只。这种以空间重构为重点的生态治理模式，奠定国家公园高质量生物多样性保护的空间基础，使生物多样性保护从静态隔离转向动态共生。
通存感算一体化
我国在国家公园生物多样性监测领域，提出并完善“通存感算一体化”技术体系，以通信、存储、感知和计算协同为基础，实现数据能通、信息可存、状态可感、智能可算的全链条能力，实现对旗舰动物多源信息获取、智能识别与动态评估。
在系统结构上，通过天空地多尺度协同布局，实现旗舰动物监测的多层信息采集。卫星与高空遥感提供宏观生态格局背景，无人机群承担中尺度的动态航测与热成像监控，地面端部署的人工智能物联网智能节点，集成红外视觉、声纹采集模块，能够在高海拔、密林及边远区域稳定运行，实现红外成像、声纹识别、微气象监测和环境DNA采样的同步采集。各节点采用低功耗自组网协议与多信道并行通信技术，能够在高寒、高湿、无公网区域稳定运行，形成高密度、低延迟的生态信息采集网络。通过分布式缓存与断点续传机制实现数据稳态存储与动态同步，显著提升信息传输的鲁棒性与时效性。
在计算架构上，引入边云协同智能计算模式，将特征提取、初筛识别等任务下沉至边缘端，实现数据的本地即时分析与动态压缩。复杂模式识别、行为推理及生态趋势分析则在云端完成，形成“边缘前置—云端统筹”的算力分工体系，从而实现野生动物个体识别、行为分类与活动节律建模。例如，武夷山国家公园依托互联网、物联网、卫星遥感、无人机和地理信息系统（GIS）等技术，构建天空地一体化生态监测体系，联合多家科研院所有序开展哺乳动物调查监测等7个科研课题，持续推进为期三年的生物资源本底调查，截至2023年5月，共记录高等植物2866种，野生动物7603种，其中国家一级保护17种、二级保护99种，发现武夷林蛙、雨神角蟾、武夷山卷柏等17个新物种。[5]
监管智能化
围绕“监测数字化、管理智能化、决策科学化”的目标，国家公园建设实现由传统监管向智慧化监管的跃升。基于深度学习和多模态融合的大模型技术，开始在生物多样性监测中广泛应用。我国科研人员通过整合图像、视频、声纹、文本等异构数据，实现旗舰动物的自动识别、个体跟踪和行为分析。多模态模型在哺乳动物、鸟类等物种监测中的应用，显著提升识别精度与数据利用效率。例如，三江源国家公园将红外相机观测纳入国家生物多样性保护重大工程，共完成17个样区362余个网格410台红外相机的布设，覆盖调查面积达9050平方公里，实现对雪豹等珍稀野生动物的高效、精准感知与识别。[6]
此外，智慧监测平台正逐步形成“感知—分析—决策—反馈”的闭环管理机制。部分研究团队构建数字孪生系统和生态知识图谱，通过虚拟建模与智能推演，实现对生态过程的可视化分析和预测性决策。例如，大熊猫国家公园四川片区近年来划定106个管理网格、布设固定巡护样线663条，在国内首次利用局域网结合超短波传输和大熊猫“猫脸”识别技术，实现野外影像实时回传。2024年，四川片区共布设红外相机3871台，监测到野生大熊猫影像3870余次、数据总量达20万。这种智算驱动的监测范式，为国家公园生物多样性保护提供实时、精准、动态的技术支撑。
野生动物天空地协同监测体系，通过贯通低功耗广域传输、边缘计算图像识别，及多源异构数据融合技术，成功实现复杂地形下野生动物活动轨迹的实时追踪与生物特征智能解析，推进国家公园及自然保护区的智能监测技术升级。该体系在青海、内蒙古、天津、广东以及甘肃等20余个保护地，记录到1028种野生动物，形成800+TB的声像数据集。
决策科学化
近年来，国家公园管理体系逐步建立生物多样性保护成效的量化评估机制。构建边云协同智能分析平台，海量多源数据在边缘端完成预筛与压缩，在云端进行综合识别、行为分析与生态趋势预测，实现“从数据采集到智能决策”的闭环管理。我国科研团队基于生态大数据、遥感时序影像及人工智能算法，提出从物种监测到生态系统健康的多维度评估模型，构建涵盖种群动态、生境质量、生态连通性、社区影响和气候响应的综合评价框架。这一体系通过数据驱动实现从经验判断向科学评估的转变，为国家公园巡护规划、重点物种保护、生态补偿核算等领域提供可视化的决策依据。例如，东北虎豹国家公园构建涵盖法治、分区、社区、资金、技术和宣教的综合治理体系，运用高清视频与人工智能识别开展大型猛兽分级预警，结合政府补偿与商业保险机制及社区共管模式，有效降低人兽冲突频率。
空间重构提供生态安全的基础格局，通存感算一体化奠定信息获取的技术底座，智慧监测体系实现生物多样性保护的精准感知，而数据驱动的决策模式，则推动生态治理的科学化、标准化和常态化。凝聚我国科研力量在人工智能、物联网、遥感与生态学等交叉领域的综合创新，逐步形成以自主算法、国产装备和知识平台为基础的中国特色智慧保护体系。
国家公园生物多样性保护智慧化的难点问题
习近平总书记强调：“保护生物多样性有助于维护地球家园，促进人类可持续发展。”[7]从2015年体制试点到2021年首批国家公园设立，中国完成自然保护地体系的整体重塑，使近30%的保护地纳入统一管理框架，为全球生物多样性保护贡献“中国方案”。
同时要看到，数量恢复并不等于系统安全。随着管理体制日益完善，一些结构性与技术性矛盾开始显现。《中国生物多样性保护战略与行动计划（2023—2030年）》[8]指出，栖息地碎片化割裂，智慧化监管体系尚未打通，气候变化与外来物种入侵等新变量叠加，以国家公园为基础构建的生物多样性生态安全网仍存在薄弱环节。
栖息地空间破碎化。尽管国家公园体系面积覆盖较广，但高价值物种或物种群体赖以生存的生态环境（简称“生境”）仍被城镇扩张、交通干线及旅游设施切割，生态空间呈现“点状保护—线性阻断”的格局。少数保护地内部仍存在居民聚落与生产活动，生态红线与开发红线在局部区域重叠，使生态过程无法在连续空间中实现自我修复。空间破碎化不仅削弱旗舰动物的迁徙廊道功能，也增加生态监测与智慧监管的复杂度。如何在法律框架下平衡保护、利用与居住三类空间，是国家公园治理的重要挑战。
信息监测协同不足。国家公园生态监测平台，存在多头建设、接口不兼容、数据“烟囱”等问题。尽管国家层面已建成统一的林草生物多样性监测平台，但各公园之间在数据格式、采样频率与传输协议上差异显著，导致监测成果难以汇聚。一些保护地仍需手工“二次录入”，形成重复建设与数据冗余，不仅降低信息流通效率，也削弱人工智能识别与大数据分析的准确性。智慧监管的要义在于数据贯通与模型共享，现有体系更多停留在信息化阶段，尚未实现从数字记录到智能治理的跃迁。
气候环境复杂多变。生态监测终端在高寒、强风、低压环境下易受损失效，系统运行稳定性不足，限制智慧化监管的长期连续性。同时，外来物种入侵风险加剧，生态预警算法的模型迁移能力尚未完善，对非线性生态扰动的响应存在滞后。面对这些复合性威胁，国家公园迫切需要建设具有气候适应性与灾害容忍度的智慧监管体系，强化边缘算力冗余、网络容错与多模态协同能力，以确保生态信息链的稳定运行。
我国国家公园建设已形成制度框架，但在智慧化治理层面仍存在技术碎片化、数据孤岛化、体系韧性不足等瓶颈。解决这些问题，需要在国家层面推动生态数据标准统一与平台一体化建设，完善通存感算一体化技术体系，实现从分散监测向协同监管的转型，使智慧化成为支撑国家公园生物多样性保护高质量发展的重要动力。
国家公园生物多样性保护智慧化的重要抓手
生物多样性是一个国家经济社会发展的重要基础和影响因素，对于生态环境保护以及推动社会发展都具有重要意义。[9]面向2030年及更长远未来，《中国生物多样性保护战略与行动计划（2023—2030年）》为国家公园建设指明了新方向。空间优化与生态红线管控，共同织就更加完整、连通、高效的生命网络；智慧监管体系的完善，使国家公园具备自感知、自诊断、自修复的智能属性；风险治理机制的建立，强化应对气候变化与生物安全威胁的主动能力。与此同时，生态产品价值实现机制的健全，将使生物多样性保护与社区共建、乡村全面振兴相互促进，形成生态惠益共享的正向循环。
完善制度体系。制度是国家公园建设的根基，也是智慧化监管体系的顶层保障。国家公园管理从政策驱动走向制度统筹，在法律层面要明确生态监测、数据管理、信息安全等智能监管的权责边界，确立保护优先和动态管控的基本原则。在政策层面要打通生态保护、土地利用、财政投入、社区发展等部门壁垒，建立跨层级、跨区域的协同监管机制。通过法治赋能，将生态保护红线从静态划定转向实时监管，推动管理模式从事后检查迈向全程监控。同时，制度创新还应支撑生态廊道建设、破碎生境修复与保护地整合优化的强制性管理，实现从制度设计到数字化执行的无缝衔接，使制度体系成为智慧监管的稳定底座。
强化技术发展支撑。国家公园治理以人工智能、大数据、数字孪生等技术为支撑，构建覆盖“感知—分析—决策—反馈”的智能治理闭环。通过构建天空地一体化生态感知网络，整合卫星遥感、无人机航测与人工智能物联网地面节点，实现旗舰动物动态监测与生态因子实时感知。依托大数据与知识图谱平台，融合遥感影像、红外图像、气象水文与环境DNA（eDNA）信息，打通部门间数据通道，推动“数据上云、算法入库、风险可视”。智慧监管的实质，在于以算法代替经验、以数据驱动决策。随着数字孪生技术的应用，在虚拟空间中开展生态情景模拟与策略推演，对气候变化、碳汇功能、栖息地演替等进行动态预测，形成主动预警与精细决策的新格局。技术的深度融合，将使国家公园监管体系从“人防经验”走向“智防决策”，真正实现生态保护的数字化转型。
引导社会参与。国家公园不仅是自然保护的空间，更是社会共治与生态共享的公共平台。国家公园治理在智慧监管体系下，实现社会力量的数字化参与，通过建设生态护林员、智慧巡护员、社区监测志愿者等项目，推动公众参与从辅助角色走向数据共建者。依托云端数据平台和移动终端应用，社区居民可直接参与生态监测与反馈，形成“社会数据—科研分析—管理响应”的闭环机制。同时，依托数字孪生与虚拟现实技术构建沉浸式科普教育平台，让公众以交互体验方式理解生态系统动态过程，增强全民的生物多样性保护意识。
深化国际合作。国家公园生物多样性保护的智慧化实践，不仅为国内生态治理提供样本，也为全球生物多样性保护提供“数字中国方案”。中国以更加开放的姿态融入全球生态治理网络，推动地球生命共同体理念的落地与传播。通过参与《昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架》的实施，我国推动生态数据互联、跨境物种监测与全球风险预警的标准共建，建立基于智慧监管体系的国际协作机制。在此基础上，国家公园将成为国际科研合作与科技外交的重要平台，推动全球生物多样性观测网络与我国国家公园数据体系的互联互通，在生态系统服务评估与旗舰物种迁徙研究等领域贡献中国智慧与算法模型。智慧监管的国际融合，不仅提升我国在全球生态治理中的技术话语权，也为构建人类与自然命运共同体提供可验证、可共享的技术路径。
结语
国家公园生物多样性保护的“中国路径”，是一条以智慧监管为基础、以制度创新为保障、以科技赋能为支撑、以社会共治为动力、以国际合作为纽带的复合型发展道路。其关键目标，不仅在于守护自然，更在于以智能手段重塑人与自然的关系。未来的智慧国家公园，将成为生态文明的数字化样本与中国式现代化的生态实践平台，展现出以科技引领治理、以制度保障执行、以社会共治驱动的全新生态治理格局。
中国国家公园建设已从制度探索走向系统实践，从行政管理走向智慧治理。其独特价值不仅在于生态安全的巩固，更在于以科技赋能、制度统筹与社会共治，推动生态文明体系的全面升级。智慧化监管的深化应用，使国家公园成为数字化生态治理的核心样本，也为推动人与自然和谐共生的中国式现代化提供生动样本。随着《中华人民共和国国家公园法》的实施和智慧体系的成熟，中国国家公园将以更加完善的治理体系、更具创新性的智慧实践和更开放的国际姿态，在全球生物多样性治理格局中展现东方文明的生态智慧与制度自信。
【本文作者为北京林业大学工学院教授、生物多样性智慧监测研究中心主任】
注释略
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