数字高地如何赋能科尔沁沙地歼灭战？——科尔沁沙地歼灭战植被修复科技高地建设纪实
科尔沁沙地作为中国北方重要的生态屏障，不仅是“三北”防护林体系的关键组成部分，而且在调节气候、保持水土、保护生物多样性、维护农牧业生产等方面发挥着不可替代的作用，对于维护区域生态安全、防止沙漠化扩张具有举足轻重的意义。科尔沁沙地的治理与保护，直接关系到东北、华北乃至整个北方地区生态平衡和可持续发展，是中国生态文明建设的重要组成部分。
作为新时代“三北”工程三大标志性战役之一，科尔沁沙地南缘区域植被修复是歼灭战的主战场之一。近年来，该区域面临现有人工植被分布不合理，防护林退化、断带，沙地底数不清、沙地治理区缺乏成效监测等严峻问题。
针对这一现状，“科尔沁沙地南缘植被修复示范区”项目组在中国林科院资源信息研究所所长王宏的带领下，开展深入调研，制定科技攻关方案。项目专家围绕科技支撑科尔沁沙地南缘森林质量、防护功能、监测能力和信息技术水平提升，开展植被修复成效评估、植被适宜性定量评价和沙化动态精准监测等科技高地建设，用科技力量全力打赢打好“三北”工程攻坚战科尔沁沙地歼灭战。
“三北”工程植被修复成效评估插上数字孪生的翅膀
内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼后旗努古斯台项目区，地处科尔沁沙地南缘，曾是全国土地沙化最严重、生态环境最脆弱的地区之一。自2014年以来，通过种植樟子松等适地树种，显著改善了当地生态环境，创造了从“黄沙漫天”到“万树成荫”的治沙壮举。随着项目区植被绿化成林，如何科学评估植被修复成效和生态系统服务功能、提升森林质量成为当前亟需解决的问题。
中国林科院资源信息研究所林草人工智能与可视化创新团队，在努古斯台项目工程区，采用无人机航测与地面调查相结合的手段，通过AI智能算法，实现区域内林木位置、树高、冠幅、胸径、分枝结构等三维信息的快速、精准获取。利用高效三维重建技术，构建区域内植被高仿真三维模型，研发了植被精准监管与成效评估数字孪生系统。该系统实现了区域内林木的形态结构、地理坐标、空间关系等森林结构信息精准三维重建。结合历史遥感影像和资料，真实再现努古斯台项目区造林前后、关键时间节点的植被修复过程，实现项目区植被修复的历史回溯、动态模拟和未来预测。科学评估项目区森林碳汇、水源涵养、防沙固沙等植被修复成效和生态系统服务功能。结合植被生长模型，精准预测项目区植被未来发展变化趋势，为防护林结构优化和质量提升提供智能决策分析，确保植被修复工作的智能、精准和高效。
数字孪生技术在努古斯台项目区的应用，不仅为科尔沁沙地南缘地区植被修复成效的精准评估提供示范，也为“三北”工程建设中制定科学合理的防沙、治沙措施，促进森林质量精准提升提供重要的科技支撑。
智绘彰武，助力“三北”工程科技高地建设
植被适宜性直接影响植被类型的分布配置和经营修复模式，是践行“以水定绿以水定地”原则，打赢“三北”工程攻坚战的前提。辽宁省彰武县地处“三北”工程科尔沁、浑善达克沙地歼灭战核心区域，截至2023年年底，造林面积达11.3万亩，沙化林草地治理18.4万亩，显著提升了植被综合盖度。但在如此大规模的造林绿化背景下，现有植被是否适宜？如何修复？
针对科尔沁沙地南缘植被分布合理性不明、适宜性评价缺乏等问题，中国林科院资源信息研究所自然资源无人机监测技术创新团队提出了一套综合植被分布和生长的植被适宜性定量评价方法，实现了小班水平的适宜性和修复措施精细化落图。该方法以单位碳储量为计量口径，以碳汇潜力和分布概率作为判别适宜性的基本依据，客观评价了乔木、灌木、草地全覆盖的适宜性；定量化区域内现有乔木林的现实碳汇、潜在碳汇和提升空间；提出精细化修复调整技术方案。
依据该方法绘制的彰武县现有植被适宜性分布“一张图”和植被修复技术分布“一张图”，精准评估了现有植被的现实碳汇、潜在碳汇、提升空间、适宜性和修复措施等，解决长期以来因地制宜国土绿化中的适树、适灌、适草问题，服务“科尔沁沙地南缘植被修复示范区”科技高地建设。
遥感助力“三北”工程科技高地沙化动态监测
“科尔沁沙地南缘植被修复示范区”所在的辽宁省阜新市彰武县，曾有“辽宁沙窝子”之称，全县总面积的96%为沙化土地。同时，彰武县也被称为新中国科学治沙的起点，治沙七十载，“山水林田湖草沙”生态草原综合体已成彰武独特风景。如何根据彰武县近年来的沙地动态变化，准确掌握其沙化土地分布现状？
近年来，随着遥感技术的快速发展，卫星平台通过搭载传感器能够获得地球上指定区域的大范围、高精度、高频次图像，为监测沙漠的动态变化提供了强有力的技术支撑。
针对科尔沁沙地南缘沙地底数不清、沙地治理区缺乏精准监测等问题，中国林科院资源信息研究所草原和荒漠化遥感创新团队基于高分辨率卫星遥感数据，采用人工目视解译和遥感定量分析相结合的方式，提升了遥感图像解译效率，生成了示范区沙化土地类型分布图。
依据沙地类型分布图可以实时计算得到示范区当前流动沙地（丘）、半固定沙地（丘）、固定沙地（丘）和非沙地等的分布面积，提升了示范区沙地类型及其程度识别的效率，为有效监测沙地动态变化、沙地治理区成效评估提供基础数据支撑。
作者：温雅莉宋平
编辑：李圣薇