【正文】 為定點多方面的實時監(jiān)測管理，有效解決草原管理工作復(fù)雜，草原生態(tài)環(huán)境治理艱難的草原難題。本課題研究意義在于能夠定點監(jiān)測草原牧草長勢動態(tài)、牧草產(chǎn)量及分布、草原旱蟲災(zāi)狀況等草原資源信息，構(gòu)建數(shù)字化草原資源動態(tài)監(jiān)測信息平臺，及時準確獲得草原資源變化的信息，實現(xiàn)草原資源實時監(jiān)測與預(yù)警，有效解決草原復(fù)雜性導(dǎo)致管理工作艱巨的難題。草原管理信息化將成為內(nèi)蒙古國民經(jīng)濟信息化的重要組成部分，它將會把內(nèi)蒙古草原畜牧業(yè)推進到其發(fā)展的最高階段，它是通過知識、信息技術(shù)的大量注入，使草原畜牧業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備現(xiàn)代化，草原畜牧業(yè)技術(shù)操作自動化，草原畜牧業(yè)經(jīng)營管理信息網(wǎng)絡(luò)化。我們要迎接世界信息經(jīng)濟時代的挑戰(zhàn)，開展新的草原畜牧業(yè)科技革命，發(fā)展信息草原畜牧業(yè)，推進草原畜牧業(yè)信息化進程。探討草原畜牧業(yè)信息化的有關(guān)問題，推進草原畜牧業(yè)信息化，對于促進內(nèi)蒙古草原畜牧業(yè)健康、持續(xù)、快速發(fā)展具有重要意義[2] [J].《前沿》, 2007年(第11期).。2. 問題定義與分析 待解決的具體問題近些年來，受氣候干旱、草場開發(fā)、超載過牧等因素影響，內(nèi)蒙古草原沙化、鹽漬化、石漠化較為嚴重。國家相繼出臺了一系列政策措施，不斷強化草原保護，大力推進草原重大生態(tài)工程建設(shè)，集中治理生態(tài)脆弱和嚴重退化草原?？傮w看近年來通過實施京津風(fēng)沙源治理工程，天然草原保護和建設(shè)工程、退牧還草工程等生態(tài)建設(shè)項目，以及建立和完善基本草原保護、草畜平衡、禁牧休牧輪牧等制度，草原生態(tài)環(huán)境的保護和建設(shè)取得了明顯成效。特別是項目區(qū)草原生態(tài)狀況呈現(xiàn)區(qū)域性好轉(zhuǎn)，草地植被覆蓋度、草層高度、產(chǎn)草量較建設(shè)前均有大幅度提高。但由于歷史與現(xiàn)實、自然和人為因素的干擾和影響，全區(qū)廣大草原的生態(tài)環(huán)境形勢仍然很嚴峻。目前處在改善與惡化并存，局部好轉(zhuǎn)、但整體惡化的趨勢還沒有得到根本性轉(zhuǎn)變。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是，草原數(shù)量逐年減少。內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國草原資源大區(qū)，上世紀80年代以前，%。據(jù)2001年遙感調(diào)查資料，近年來草原的面積仍在減少。草原面積逐年減少的主要原因：一是草原被墾為農(nóng)田，80年代以前經(jīng)歷了3次大開墾，80年代再一次開墾；二是由于草原退化，植被覆蓋度降低到5%以下，失去利用價值；三是適宜造林的草原變成林地；四是小城鎮(zhèn)、工礦及交通建設(shè)、旅游開發(fā)等占用草原。二是，草原質(zhì)量不斷下降。內(nèi)蒙古草原以水草豐美著稱于世，但由于自然和人為因素的共同作用，草原退化呈快速蔓延趨勢。據(jù)資料顯示，60年代中后期退化加速；到80年代退化面積達37555萬畝，%；到90年代末，草地退化面積達草地總面積的73%。草地退化，造成草地質(zhì)量下降。主要表現(xiàn)在草群中優(yōu)良牧草的種類和數(shù)量大幅度減少，有毒有害及不可食的植物種類和數(shù)量增多，草群平均高度和覆蓋度下降，草原的單位面積產(chǎn)草量大幅度降低.。根據(jù)內(nèi)蒙古草勘院資料，50年代內(nèi)蒙古草原平均產(chǎn)草量為127公斤/畝，%。，%，%。三是，草原生態(tài)環(huán)境變劣。據(jù)統(tǒng)計，本世紀初內(nèi)蒙古荒漠化土地面積達6224萬公頃，%；沙化土地面積4159萬公頃，%。土地荒漠化和沙漠化使地表失去了綠色植被的覆蓋，導(dǎo)致地下水位下降，大氣降水減少。與50年代相比，通遼市降水減少102毫米，錫林浩特市減少84毫米，巴音浩特減少59毫米，而年平均氣溫分別上升1度、。由于大氣干旱，降水減少，氣候干燥造成河水?dāng)嗔鳎纯s減或干涸。與80年代相比河流水量減少三分之一。呼倫貝爾草原上的克魯倫河2007年主汛期出現(xiàn)斷流，烏爾遜河至下游斷流干涸，著名的達賚湖（呼倫湖）水面縮減500平方公里，水位下降4米以上，周邊小型湖泊80%干涸，周圍近300平方公里的濕地消失，湖底泥沙裸露并嚴重威脅著湖邊的草原。四是，草原生態(tài)功能降低。草原退化、植被覆蓋度下降，稀疏的植被減少了對二氧化碳的吸收能力，增強了大氣的溫室效應(yīng)，使草地調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙、保持水土、凈化空氣的功能明顯減退。受草原生態(tài)環(huán)境變劣的影響，內(nèi)蒙古地區(qū)有些動、植物物種正在消失或減少。如草原上優(yōu)良牧草中的羊草、黃花苜蓿、山厘豆等數(shù)量銳減；藥用價值較高的內(nèi)蒙古黃芪、草麻黃也在明顯減少。綠色植物的減少，必然導(dǎo)致動物種類的衰敗和減少。野馬已在草原上消失，野巖羊、青羊、野駱駝數(shù)量銳減。五是，牧民生產(chǎn)和生活受到嚴重挑戰(zhàn)。長期以來，內(nèi)蒙古草原畜牧業(yè)的增長不顧草原承載力過分依賴牲畜頭數(shù)的增加，致使草原嚴重透支，人口和牲畜超載，致使草原畜牧業(yè)維系困難，牧區(qū)和廣大牧民正面臨生產(chǎn)和生活方式轉(zhuǎn)變的嚴峻挑戰(zhàn)。據(jù)自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)管站統(tǒng)計，近幾年我區(qū)牧民人均純收入的增速落后農(nóng)民增速，目前有不少牧民負債經(jīng)營。草原畜牧業(yè)、牧區(qū)和牧民等“三牧”問題突出。從總體上看，內(nèi)蒙古草原生態(tài)狀況仍不容樂觀，管理工作復(fù)雜，草原生態(tài)環(huán)境治理任務(wù)十分艱巨。 解決問題的重點和難點盡管國家出臺一系列政策措施，鼓勵和加強草原生態(tài)治理，但是由于草原覆蓋面大、生態(tài)環(huán)境復(fù)雜、草原管理工作不完善等因素，我國草原生態(tài)狀況仍不容樂觀。要解決草原生態(tài)問題，就要先解決草原生態(tài)實時監(jiān)測、草原管理統(tǒng)一化、草原問題及時發(fā)現(xiàn)及時解決等問題，這是現(xiàn)今草原治理過程的重點和難點。內(nèi)蒙古草原廣袤無垠，很難統(tǒng)一管理。在從地理地貌上看，內(nèi)蒙古高原東起大興安嶺和蘇克斜魯山，西至甘肅省河西走廊西北端的馬鬃山，南沿長城，北接蒙古國。海拔1000多米，地勢起伏微緩，有明顯的季相變化。，其中有效天然牧場6818萬公頃，占全國草場面積的27%，是我國最大的草場和天然牧場。內(nèi)蒙古草原大體上分為七大部分，呼倫貝爾、錫林郭勒、科爾沁、烏蘭察布、鄂爾多斯和烏拉特6大著名草原和阿拉善荒漠草原。目前各個草原都是由該地區(qū)的相關(guān)部門管理，而這些管理部門管理方式各異，相互之間的管理經(jīng)驗交流較少。 解決問題的技術(shù)領(lǐng)域與技術(shù)路線欲有效地解決草原生態(tài)問題，需要借助遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）等三大技術(shù)。這三大技術(shù)是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。他們是目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應(yīng)用的3大支撐技術(shù)，是現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測與防治等的重要技術(shù)手段，也是地學(xué)研究走向定量化的科學(xué)方法之一。這三者技術(shù)的集成運用也隨著科技的發(fā)展逐漸完善和實用。遙感技術(shù)（RS）是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線目標進行探測和識別的技術(shù)?，F(xiàn)代遙感技術(shù)主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環(huán)節(jié)。遙感技術(shù)廣泛用于軍事偵察、導(dǎo)彈、預(yù)警、軍事測繪、海洋監(jiān)視、氣象觀測和互劑偵檢等。在民用方面，遙感技術(shù)廣泛用于地球資源普查、植被分類、土地利用規(guī)劃、農(nóng)作物病蟲害和作物產(chǎn)量調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測、海洋研制、地震監(jiān)測等方面。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，GPS用于各類信息的空間定位，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。它具有全天候、全覆蓋、三維定點定速定時高精度、快速、省時、高效率等特點,且不受任何天氣的影響，應(yīng)用廣泛，可移動定位，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)勘測、車輛調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)、道路施工等。地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，從而為土地利用、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、經(jīng)濟建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設(shè)計和規(guī)劃、管理決策服務(wù)。技術(shù)路線：運用遙感技術(shù)對物體的電磁波的輻射、反射特性的遠距離的探測，并根據(jù)其特性對物體的性質(zhì)、特征和狀態(tài)進行分析，運用全球定位系統(tǒng)實時獲取草原空間數(shù)據(jù)，再由地理信息系統(tǒng)對多種來源的草原動態(tài)數(shù)據(jù)進行綜合處理、集成管理、動態(tài)存取。通過遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的聯(lián)合工作和相互補充，建立一個草原信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)定點多方面對草原進行監(jiān)測管理。地理信息系統(tǒng)（GIS）為系統(tǒng)核心技術(shù)，遙感技術(shù)（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）作為輔助技術(shù)，建立一個草原信息管理系統(tǒng)。其中地理信息系統(tǒng)（GIS）負責(zé)信息存儲、分析和綜合處理，遙感技術(shù)（RS）負責(zé)大面積獲取草原牧草長勢動態(tài)、牧草產(chǎn)量及分布、草原旱蟲災(zāi)狀況等草原資源信息，全球定位系統(tǒng)（GPS）負責(zé)快速定位和獲取草原某區(qū)域的空間數(shù)據(jù)，三者有機結(jié)合形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)各種技術(shù)的綜合。3. 參考文獻綜述 與擬解決問題相關(guān)的文獻綜述參考的相關(guān)文獻中提到了現(xiàn)今草原生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)性、不確定性和區(qū)域差異性等復(fù)雜性特征導(dǎo)致草原管理效率低、調(diào)控不及時等管理問題。造成草原退化、沙化和荒漠化的最主要原因就是對草地資源的管理失當(dāng)，而考究我國草地管理中采取了一些措施，如土地承包、草畜平衡、劃區(qū)輪牧、休牧禁牧等等依然存在著諸多問題。面對當(dāng)下形勢，適合我國國情的草原管理理論與模式迫切需要完善和創(chuàng)新。近些年來，受氣候干旱、草場開發(fā)、超載過牧等因素影響，內(nèi)蒙古草原沙化、鹽漬化、石漠化較為嚴重。國家相繼出臺了一系列政策措施，不斷強化草原保護，大力推進草原重大生態(tài)工程建設(shè)，集中治理生態(tài)脆弱和嚴重退化草原?？傮w看近年來通過實施京津風(fēng)沙源治理工程，天然草原保護和建設(shè)工程、退牧還草工程等生態(tài)建設(shè)項目，以及建立和完善基本草原保護、草畜平衡、禁牧休牧輪牧等制度，草原生態(tài)環(huán)境的保護和建設(shè)取得了明顯成效。特別是項目區(qū)草原生態(tài)狀況呈現(xiàn)區(qū)域性好轉(zhuǎn)，草地植被覆蓋度、草層高度、產(chǎn)草量較建設(shè)前均有大幅度提高。但由于歷史與現(xiàn)實、自然和人為因素的干擾和影響，全區(qū)廣大草原的生態(tài)環(huán)境形勢仍然很嚴峻。目前處在改善與惡化并存，局部好轉(zhuǎn)、但整體惡化的趨勢還沒有得到根本性轉(zhuǎn)變。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，草原數(shù)量逐年減少。內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國草原資源大區(qū)，上世紀80年代以前，%。據(jù)2001年遙感調(diào)查資料，近年來草原的面積仍在減少。草原面積逐年減少的主要原因：一是草原被墾為農(nóng)田，80年代以前經(jīng)歷了3次大開墾，80年代再一次開墾；二是由于草原退化，植被覆蓋度降低到5%以下，失去利用價值；三是適宜造林的草原變成林地；四是小城鎮(zhèn)、工礦及交通建設(shè)、旅游開發(fā)等占用草原。第二，草原質(zhì)量不斷下降。內(nèi)蒙古草原以水草豐美著稱于世，但由于自然和人為因素的共同作用，草原退化呈快速蔓延趨勢。據(jù)資料顯示，60年代中后期退化加速；到80年代退化面積達37555萬畝，%；到90年代末，草地退化面積達草地總面積的73%。草地退化，造成草地質(zhì)量下降。主要表現(xiàn)在草群中優(yōu)良牧草的種類和數(shù)量大幅度減少，有毒有害及不可食的植物種類和數(shù)量增多，草群平均高度和覆蓋度下降，草原的單位面積產(chǎn)草量大幅度降低.。根據(jù)內(nèi)蒙古草勘院資料，50年代內(nèi)蒙古草原平均產(chǎn)草量為127公斤/畝，%。，%，%。第三，草原生態(tài)環(huán)境變劣。據(jù)統(tǒng)計，本世紀初內(nèi)蒙古荒漠化土地面積達6224萬公頃，%；沙化土地面積4159萬公頃，%。土地荒漠化和沙漠化使地表失去了綠色植被的覆蓋，導(dǎo)致地下水位下降，大氣降水減少。與50年代相比，通遼市降水減少102毫米，錫林浩特市減少84毫米，巴音浩特減少59毫米，而年平均氣溫分別上升1度、。由于大氣干旱，降水減少，氣候干燥造成河水?dāng)嗔?，湖泊縮減或干涸。與80年代相比河流水量減少三分之一。呼倫貝爾草原上的克魯倫河2007年主汛期出現(xiàn)斷流，烏爾遜河至下游斷流干涸，著名的達賚湖（呼倫湖）水面縮減500平方公里，水位下降4米以上，周邊小型湖泊80%干涸，周圍近300平方公里的濕地消失，湖底泥沙裸露并嚴重威脅著湖邊的草原。第四，草原生態(tài)功能降低。草原退化、植被覆蓋度下降，稀疏的植被減少了對二氧化碳的吸收能力，增強了大氣的溫室效應(yīng)，使草地調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙、保持水土、凈化空氣的功能明顯減退。受草原生態(tài)環(huán)境變劣的影響，內(nèi)蒙古地區(qū)有些動、植物物種正在消失或減少。如草原上優(yōu)良牧草中的羊草、黃花苜蓿、山厘豆等數(shù)量銳減；藥用價值較高的內(nèi)蒙古黃芪、草麻黃也在明顯減少。綠色植物的減少，必然導(dǎo)致動物種類的衰敗和減少。野馬已在草原上消失，野巖羊、青羊、野駱駝數(shù)量銳減。在全球生態(tài)環(huán)境問題日益突出和可持續(xù)發(fā)展理念的背景下，生態(tài)服務(wù)功能及其評價的研究在全球得到了迅速的發(fā)展，國際和國內(nèi)基于各種時空尺度的自然資源價值評估工作以草地、森林、濕地、農(nóng)區(qū)、城市等不同類型的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、自然資本、生態(tài)資產(chǎn)、生物多樣性等角度開展了大量研究，在相關(guān)理論、方法和應(yīng)用的廣度與深度上取得了前所未有的進展。其中，在草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價值評估方面的研究，為人們認識草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要性，加強草原生態(tài)系統(tǒng)的保育、退化草原生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和生態(tài)資產(chǎn)的增值具有重要的作用。 與擬采用技術(shù)相關(guān)的文獻綜述3S技術(shù)即利用GIS的空間查詢、分析和綜合處理能力，RS的大面積獲取地物信息特征，GPS快速定位和獲取數(shù)據(jù)準確的能力，三者有機結(jié)合形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)各種技術(shù)的綜合。作為目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯、管理、更新、分析和應(yīng)用的3大支撐技術(shù)，它們是現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測與防治等的重要技術(shù)手段，被廣泛應(yīng)用于資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價，例如對城市生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、草原和荒漠生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測中。遙感技術(shù)RS是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線目標進行探測和識別的技術(shù)。現(xiàn)代遙感技術(shù)主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環(huán)節(jié)。遙感技術(shù)廣泛用于軍事偵察、導(dǎo)彈、預(yù)警、軍事測繪、海洋監(jiān)視、氣象觀測和互劑偵檢等。在民用方面，遙感技術(shù)廣泛用于地球資源普查、植被分類、土地利用規(guī)劃、農(nóng)作物病蟲害和作物產(chǎn)量調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測、海洋研制、地震監(jiān)測等方面。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，GPS用于各類信息的空間定位，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。它具有全天候、全覆蓋、三維定點定速定時高精度、快速、省時、高效率等特點,且不受任何天氣的影響，應(yīng)用廣泛，可移動定位，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)勘測、車輛調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)、道路施工等。地理信息系統(tǒng)GIS是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)