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广西以“人工智能+”天空地海监测筑牢近岸海域生态安全“智能防护网”

2025-06-06 10:01     来源: 广西壮族自治区海洋环境监测中心站     作者: 岑国林 彭小燕
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清晨,伴随着潮水逐渐退去,茅尾海的红树林慢慢浮出海面,一台无人机正从茅尾海立体智能综合监测基地的机巢中缓缓升起,不一会儿的工夫便飞到平陆运河(钦江)入海段——茅尾海区域红树林进行自主巡航监测监控,并将监测数据和画面实时传回数智监控中心……

无人机对平陆运河(钦江)入海段--茅尾海区域红树林进行自主巡航监测监控

近年来,广西壮族自治区海洋环境监测中心站(以下简称“广西海洋站”)紧跟党中央和生态环境部的决策部署,在广西壮族自治区生态环境厅的组织和国家海洋环境监测中心的指导下,积极探索天空地海一体化监测和数智化转型,以“人工智能+”破除海洋生态环境监测壁垒,为广西近岸海域污染防治决策、建立陆海协同的污染联防联控机制提供强有力的科技支撑,奋力谱写中国式现代化广西新篇章。

构建广西近岸海域水质自动监测网络,提升预警预报精准力

长久以来,海洋监测工作受天气影响非常大,传统的手工监测布设点位少、采样频次低,难以高效支撑近岸海域的环境保护工作。在《广西北部湾经济区发展规划》实施背景下,广西海洋站于2008—2010年在重点海域、敏感区域投放16个海水自动监测站,构建起当时全国生态环境系统覆盖范围最广、规模最大的海水自动监测网络。2016年,广西建设完成北部湾陆海统筹环境监控预警系统,此后不断升级改造海水自动监测设备,监测指标由8项参数拓展至14项,可对广西近岸海域进行全天候实时监控和预警预报,为近岸海域污染事故应急处置、环境污染防治管理和赤潮防灾减灾工作提供了技术支撑。

在广西近岸海域投放海水自动监测站

推进天空地海一体化监测,服务生态环境精准治理

针对立体智能监测中的关键性问题,广西海洋站集中力量潜心钻研天基、空基、地基和海基四基融合一体化的海洋环境智能监测和技术攻关,组织科研团队主持开展了《空天地立体协同的北部湾水产养殖面源污染智能监测与解析技术示范研究》《天空地海一体化海洋环境智能监测关键技术与应用》《北部湾海洋环境污染立体感知与预警模拟研究及示范应用》等多个重点研发项目,通过构建水质参数反演模型、研制智能化监测设备、创新监测手段等方式,解决了智能监测中的关键性问题,有效推动了生态环境监测自动化、立体化、数字化和智能化技术发展。牵头完成的《天空地海一体化海洋环境智能监测关键技术与应用》荣获中华环保联合科技进步奖一等奖。

同时,通过遥感技术,利用高分辨率卫星、低空无人机、地面监测的多源、多尺度遥感立体化协同监测技术,开展立体、智能化的生态环境分析、陆海多要素污染成因追踪溯源、典型水产养殖区和红树林面积提取等,实现对北部湾近岸海域全方位、多尺度、高精准的监测,建立“监测-溯源-预警-治理”的全链条管理模式,推动精准防污、治污。通过将卫星和无人机遥感广泛应用于广西海洋生态环境监测中,切实解决了传统监测的短板,提升了海洋环境智能监测水平,依托海水自动监测站、遥感技术,广西海洋站初步建成了天空地海一体化监测网络。

利用卫星遥感技术对铁山港进行监测

加快海洋监测数智化转型升级,赋能海洋生态环境高水平保护

为有效发掘利用自动监测数据,加快数智化转型,广西海洋站通过大数据、人工智能等技术,积极开展近岸海域水质预报预警技术研发。先后主持开展了《北部湾陆海统筹环境监控预警与污染治理技术研发及示范》《典型河口海湾生态环境评估体系与水质实时预报关键技术研究》《广西近岸海域赤潮的自动在线监测及预警模式研究》《广西近岸海域生态环境在线监测预报体系研发与平台建设》等省级科技项目,并基于广西近岸海域水质自动监控预警系统,2024年进一步优化水质预报平台,在国内海洋生态环境领域首次实现了未来7天的海水水质自动预报和智能预警。同时,牵头完成的《近岸海域水质自动监测成套技术研发及应用》荣获中国环境保护产业协会2024年度环境技术进步奖二等奖。

优化水质预报平台并在国内海洋生态环境领域首次实现未来7天的海水水质自动预报和智能预警

2025年,广西海洋站在平陆运河入海口成功建成茅尾海立体智能综合监测基地,开创国内首个在同一个站点实现天空地海一体化监测的样板。该基地集水质智慧监测预警和评估、红树林及其生境自动观测、海洋垃圾自动监测、池塘养殖排污监控、入海河流通量监测、滨海湿地鸟类监测等六大功能为一体,不仅可以实现智能无人机基站、塔式高光谱、岸基水质自动站和海上浮标等多手段对平陆运河入海口茅尾海的生物生态、环境质量及人为活动影响等进行全方位、多要素、持续性的在线自动观测和监控,还能及时反馈污染防治和生态保护工作措施的成效,助力平陆运河绿色工程建设。

建成茅尾海立体智能综合监测基地并投入运行

完善北部湾天空地海智慧监测与预警体系,筑牢生态安全智能防护网

依托茅尾海立体智能综合监测基地和广西近岸海域自动监测网络,广西海洋站创建了北部湾生态环境天空地海一体化智能监测与预警预报平台,建立了监测数据采集、传输、处理、分析及应用的智能化全链条流程。通过在线水质、预警预报、应急监测、一张图集成展示等功能模块,实现数据智能审核、智能质控、智能分析和应急监测指挥调度,及时了解近岸海域水质、入海河流和入海污染源的实时动态,并运用人工智能模型和多类图表工具进一步深化多源数据的深度融合,预测未来水质状况,突出预警分级,为开展陆海统筹生态环境治理、平陆运河绿色工程建设和污染事故应急指挥提供有力的技术支撑。

北部湾生态环境天空地海一体化智能监测与预警预报系统

同时,依托广西生态云平台、北部湾空天地海一体化生态环境智能监测预警系统等载体,全面整合广西近岸海域多源数据资源,包括入海河流与污染源在线监测数据、海洋潮汐气象实时观测数据、海洋保护区动态监管数据,以及海水环境质量人工监测数据,构建多维度、高精度的陆海统筹多源数据库,为大数据挖掘与人工智能模型训练提供标准化数据支撑。此外,还研发上线了应急监测系统,实现突发环境事件接警信息登记、监测方案快速编制、任务分配、采样关键信息及分析数据实时上传、报告一键生成等监测调度一条龙,凝练应急监测流程,高效支撑应急监测开展,提升了海洋生态环境风险联防联控能力。

未来,广西海洋站将继续以科技创新为驱动,构建陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络,打造生态环境天空地海一体化监测与数智化的样板,保障高质量监测数据,强化高水平支撑能力,全面提升海洋生态环境监测效能,为北部湾生态资源的有效保护,以及美丽广西建设和向海经济高质量发展提供科技支撑。

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