资源·环境
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基于北斗系统的生物多样性的监测与保护
陈琪煌1，郑　炫1，林以恒1，陈俊杰2，李雅珊1，许艺娜1
（1.福建农林大学金山学院，福建　福州　350002； 2.福建农林大学　经济学院，福建　福州　350002）
[摘要]经济的发展对生态环境的保护提出了严峻的挑战，在经济腾飞的同时也伴随着生物多样性的破坏和生态环境的污染，如何协调经济、生态、生物三者的共同体关系成为了当今社会进步的痛点。基于北斗导航系统在中国科技领域已逐渐成熟，并逐步将其应用于生物保护领域，从而更好地实现生物多样性发展的长远目标。采用文献研究法、综合分析法并结合对北斗导航系统的技术认识，将其应用于生物种类调查、濒危动物跟踪、生态环境监测等。通过调查研究，能够有效促进北斗导航系统在生物多样性保护中发挥关键性的作用。
[关键词]北斗导航系统；生物多样性；保护[中图分类号]X176    [文献标识码]A
生物多样性是生态环境高度发展的重要体现，改革开放以后，中国在经济快速发展的同时，生态环境也遭受了巨大的破坏，生物的多样性破坏尤为严重。最近几年国家对生态环境保护的重视程度日益提高，如何更好的保护生物的多样性的基础上实现生态环境的保护和发展，是未来一段时间中国经济社会发展当中必须解决的问题，在这一过程中中国研发的北斗导航系统必然会发挥非常重要的作用。因此，在生物多样性保护当中，必须充分的发挥北斗导航系统的作用。
1　北斗卫星导航系统简介及生物多样性的概念
1.1　北斗导航系统简介
卫星导航系统是一个国家科技水平的综合体现，美国率先研制出了全球定位系统GPS，俄国也建立了自己的卫星导航系统GLONASS，在这种情况下，如果中国长期使用GPS，必然会在经济发展当中受美国的制约。为了摆脱这种制约，尤其是进一步推动中国国防领域的发展，从上世纪90年代开始中国就着手进行北斗卫星导航系统的研发和建设工作。从建设到现在北斗卫星导航系统已经基本建设完成，根据预定计划北斗导航系统将于2020年全面建成，切实将建成覆盖全球的精准导航系统。目前，北斗导航系统（BDS）已经基本建设完成，并开始在全球范围之内为客户提供导航服务，目前共有在轨卫星45颗，具备了为全球客户提供精准导航的能力。北斗导航系统是由空间段、地面段和用户段，目前的定位精度已经达到10m，测速精度为0.2m/s，授时精度为10ns，在各项技术指标上均优于GPS，
与世界上其他导航系统相比，在成熟度和技术含量等方面也具有明显的优势。1.2　生物多样性的概念
生物多样性是一个生物学上的概念，虽然在生物学研究当中经常提到这一概念，但是很少有学者对这一概念做出准确、
科学的界定。蒋志刚等人（1997）是国内在研究中最早对这一概念做出定义的人，他们认为生物多样性是指：“生物多样性是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。”笔者也比较认同这一概念，这一概念抓住了生物多样性的本质，那就是在自然状态之下形成的所有拥有基因的生活及与生存环境之间的关系，并且将其定义为生态系统的一种形式。同时，生物多样性应该是自然状态之下，在一定的环境条件及其因素之下，所能够容纳的生物结构的最佳状态和最合理的生存状态，是生态系统发展到很高水平的结果。虽然，很多学者阐述了这一概念，但是生物多样性的标准及其层次划分等并没有形成一个统一的标准。另外，在国际上生物多样性是衡量的生态环境保护水平的重要标准和方法。
2　BDS 在生物多样性保护上的应用方法
2.1　用BDS 配合蝴蝶观测了解生物多样性保护及发展情况
要想更好的保护生物多样性，就应该对自然环境的生物多样性进行科学的调查和分析，这一过程中科学的观测手段是必不可少的。一般来说在生物多样性观测当中都会选择一些公认生物多样性监测指示物种，通过物种的生活环境来分析生物多样性发展状况。在这其中，蝴蝶是应用最为广泛，效果最明显的一类物种。以蝴蝶作为生物多样性的监测指示物种进行观测，就是蝴蝶观测。英国是最早进行蝴蝶观测的国家，早在1976年英国就开始了此项观察，并在长期运动中形成了一套非常科学和完善的观测标准和方法。而现在，在生物多样性观测当中，几乎所有的发达国家都采用了这种方法。之所以会选择蝴蝶进行生物多样性监测，因为蝴蝶是一种对环境质量要求非常高的物种，对环境变化非常敏感，非常适合观测环境变化对生
[收稿日期]2020-08-20
[基金项目]2020年国家级大学生创新创业训练计划项目（202014046005X）；2020年国家级大学生创新创业训练计划项目（202014046004X）。[作者简介]陈琪煌（1997—），男，福建漳州人，本科在读。
[通讯作者]许艺娜（1986—），女，福建漳州人，讲师，硕士，研究方向：农村区域发展与管理、农业多功能性与三产融合。
陈琪煌，等：基于北斗系统的生物多样性的监测与保护
资源·环境-18-农村经济与科技2020年第31卷第19期（总第495期）
态多样性的影响，以及人类活动对生物多样性的干扰和影响。在使用蝴蝶进行生物多样性观测的过程中，传统的技术方法是GPS，利用GPS工具箱对观测范围内的经纬度长度等进行精确定位，在此基础上进行打眼儿观测。BDS建成以后，定位更加精准，观测数据也能更好的反应生物多样性的客观情况，开发利用BDS工具箱完全可以取代传统的GPS工具箱。值得注意的是，BDS工具箱在建设和使用的过程中可以更加准确地进行气象测量和打点，尤其是在生态环境变化对生物多样性的影响进行比对分析的过程中，比对分析的结果会更加可靠。当然，在实际运用的过程中，需要已观测到的蝴蝶数量及其优势种类等作为具体方法，主要是在观测范围之内蝴蝶的数量级优势种类，少见种类是否为当地存在等等，通过上述分析来判断本地的生物多样性情况。
2.2　濒危物种的观测和保护
在生物多样性保护当中，濒危物种的保护是非常重要的一项工作，因为一旦生物灭绝，生物多样性必然受到影响。而在濒危物种的保护当中，自然观测是一项非常重要的工作，监测的方法和手段直接决定和影响到保护工作当中的基础数据的质量和数量，进而影响到濒危物种的最终保护策略的制定及其实施，以及实施以后的实际效果。在别人物种的观测和保护当中，主要是通过收集这些物种活动为点数据判断物种的数量。在这一过程中，佩戴带有定位系统的项圈是一种非常好的方法，尤其是在大型
野生动物的保护当中。比如说在非洲，很多国家就为一些濒危物种佩戴了带有GPS系统的项圈，利用GPS系统配合传感器等电子设备完成记录物种活动位点的目的，还可以在项圈上安装微型摄录设备，记录观测野生动物的野外生活情况。中国也在野生动物的保护当中，尤其在一些濒危物种的保护当中采用了这一技术。BDS在功能上与GPS有过之而无不及，在定位上更加精确、速度更快，通过此项技术的应用我记录的濒危野生动物的活动位点更加准确。完全可以将其利用于濒危野生动物的观测和保护工作当中。实际上，这一点目前正在深入推进。在BDS系统不断成熟的前提之下，此项技术的开发利用也步入了一个快速发展时期。目前，在大熊猫、黑天鹅等濒危物种的保护当中已经开始尝试使用BDS项圈进行活动物体观测，同时利用GIS系统和微型摄录系统增强管事的效果，配合无线传输技术完成数据的及时传输整理和使用。应该说BDS在这一方面的优势还没有充分展现出来，在未来一段时间之内此项技术的逐渐成熟，期待濒危物种观测和保护当中的作用也会日益明显（图1）。
2.3　BDS是生物保护野外巡护当中不可缺少的技术
在生物多样性保护当中，野外巡护是一个非常重要的环节，通过野外巡护可以及时发现，被保护生物生存和发展情况，排除一些危险性因素对生物生存和发展的负面影响，尤其是在濒危野生动物的保护上野外巡护的重要性更加突出。这点在中国青藏高原的生物多样性保护当中最为突出，在青藏高原以及周围地区生活着很多野生动物，而这些野生动物大部分都是濒危
野生动物。在这一过程中，计算机技术和信息技术，以及BDS 都是不可缺少的技术。在建设过程中需要解决巡护采集信息收集、分类、编码等诸多问题。而在所有的关键技术问题当中，野外巡护终端设计与开发是一个非常重要的组成部分。在建设的过程中北斗卫星导航系统无疑处于核心地位。终端系统必须配备更为精确的导航系统，就目前的商业化导航系统而言，北斗导航系统的技术优越性毋庸置疑。另外，在野外进行巡护还需要国家强制力量的支持，比如说在西北地区野外巡视当中，与解放军等单位保持密切的沟通联系，以便于能够在发生意外以后及时组织救援，目前就解放军使用的导航系统而言，基本上都已经更换了北斗导航系统，从系统协调性和使用便捷性的角度来讲，在野外巡护终端设计当中也应该采用这一系统。另外，从系统的稳定性和抗干扰性的角度来讲，北斗系统的技术更
加先进、抗干扰性更强，在建设过程中的测试实验数据当中可以明显的看出来，基本上电磁干扰主要干扰源对其影响非常小，地磁影响对其精准定位的影响更小。但是，在建设的过程中还需要与通信技术等真正的结合起来，这些技术的融合应用是目前开发应用过程中需要解决的一个重要问题。
2.4　生物多样性生存与发展环境调查与监测
生物多样性水平与生存发展环境密切相关，可以说环境制约了生物的多样性，不管是动物还是植物都是如此，甚至细菌和真菌等也是环境的重要组成部分。因此，在生物多样性保护当中，不仅要做好生物的保护工作，更要为其发展营造一个良好地环境。而创造一个良好的环境，关键在于掌握生存发展环境的发展状况，这就需要采用一些先进的技术进行调查。在这一过程中BDS也有非常重要的作用，通过BDS的应用可以更好地记录观察地点的生物生存与发展环境状况。比如说土壤状况、污染状况、水资源状况等等。同时，还可以通过生物观测的方式来记录观测范围之内的生物种类及其数量，种发展等情况。这些都可以以BDS为基础进行。当然，相对于GPS，BDS在精度等方面上的优势，可以更好地保证观测结果的客观性，使观测结果能够真实地反映出生物的生存与发展环境，也为环境的综合治理、调整和优化创造更好的条件。
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3　BDS 在生物多样性保护应用中需要注意的问题
3.1　需要重视BDS 与其它技术之间的衔接应用问题
伴随着BDS 的逐渐成熟，为其在生物多样性保护中的应用创造了良好的条件和机会。但是，从应用的角度来讲，在生物多样性保护上所用的技术有很多，包括的GPS、GIS、通信技术、信息技术等等，这些技术在实践中已经在技术上解决了彼此之间的衔接问题，并且在技术上已经非常成熟，这一点是GPS 技术的优势。就目前来看，BDS 建设已经步入尾声，但是离真正的技术成熟还有一段距离，尤其是在开发应用上，与其它生物多样性保护上的核心技术之间的技术衔接依然存在不少的问题。这一点，需要长期的技术实践才能加以解决，如果不能解决好这一问题，很难真正的将BDS 技术应用于生物多样性的保护实践。
3.2　做好BDS 程序及APP 开发应用工作
将BDS 应用于生物的多样性保护，需要解决的另外一个技术问题就是程序开发和APP 的开发。在前面的分析当中提到的GPS 之所以能够应用于蝴蝶观测，一个非常重要的原因就是基于GPS 的工具箱程序非常多，这些程序不仅仅可以安装在电脑上，甚至可以集成到手机当中，也可以集成到GPS 的终端设备当中，这无疑能够为GPS 的生物多样性保护当中的应用创造更好的条件和机会。但是，基于BDS 的工具箱开发应用，目前来看国内还比较少，真正可以用于商业以及生物多样性保护的更少，别说技
术成熟度，有关企业这方面的开发活动都比较少，这一点是限制BDS 在生物多样性保护当中应用的一个重要因素。解决这一问题的关键是鼓励科技企业加大这方面的科研投入力度，尽快地拿出一款比较成熟的程序或者是APP，为其在生物多样性保护当中的应用创造基本的条件。除此之外，芯片也是此项技术应用的关键，BDS 芯片虽然已经大量生产，并且就在汽车导航领域获得不错的应用效果。但是现有的芯片是否能够满足生物多样性保护工作的需要，尤其是在与其他芯片配合使用的过程中是否能够满足要求，依然存在一定的不确定性。这一点依赖于相关的开发企业，做好这一方面技术研发及试验工作，在充分论证的基础上加以运用。
4　结语
BDS 是中国国家安全战略的重要组成部分，经过多年的建设与发展技术上已经逐渐成熟，整个的网络建设已经基本完成，这无疑为中国生物多样性保护与发展提供更好的技术条件。当然，生物多样性保护当中，也应该注意生物安全，站在保护的角度来讲，不论是BDS 还是GPS 都是保护中的核心技术手段，
这种核心技术掌握在自己手中无疑更为安全。所以，各级政府及生态保护机构必须重视BDS 在生物多样性保护中的应用，真正利用好此项技术做好中国生物多样性保护工作。
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