遗产监测：“天-空-地”立体化协同

世界遗产三十年

遗产监测：“天—空—地”立体化协同

项目名称：九寨沟世界自然遗产地“天—空—地”一体化监测项目

项目地点：九寨沟世界自然遗产地保护区

项目周期：2019年12月至2022年12月

项目主体：九寨沟管理局遗产修复恢复组

项目人员：李怡、安超（挂职）、高天雷（挂职）、杜杰、杨青霞、葛凤琼、肖维阳、朱忠福、王燕、王琴、何茂、友香、江丽君、曹玉桃、叶青

参与单位：中国科学院空天信息创新研究院

项目概述：2017年8月8日九寨沟地震的发生，对九寨沟世界自然遗产地造成了巨大的破坏。按照《“8·8”九寨沟地震灾后恢复重建生态环境修复保护专项实施方案》的要求，对九寨沟世界自然遗产地进行科学的监测工作，对世界自然遗产地遗产点的恢复和重建工作具有重要意义。本项目针对“天—空—地”一体化立体协同的多平台、多传感器高精度遥感监测和示范研究，包括对遗产地及周边地区的生态环境要素进行动态监测与评估，对遗产地核心区及受灾遗产点采取高精度航空遥感监测与评估，并为九寨沟大型遗产场景进行数字建模及虚拟服务。搭建国际合作平台，组织国内外权威专家和学者，为科学开展九寨沟世界自然遗产地保护与恢复提供技术支持，开展国际交流、人员培训、研究咨询等工作，做好与联合国教科文组织和世界自然保护联盟等国际组织的沟通与衔接工作，扩大九寨沟的国际影响，进一步推动九寨沟的国际化。

项目建设背景

九寨沟位于我国著名的南北地震带中段岷山断裂带与北西走向东昆仑断裂带最东端的交汇部位，构造变形强烈，构造背景复杂，强震频发，区域内发育的主要断裂有塔藏断裂、岷山断裂、虎牙断裂以及雪山断裂等，几者呈马尾状展布于岷山一带。区域内历史上大震频发，于2017年8月8日发生九寨沟7.0级地震。初步调查结果表明：九寨沟世界自然遗产地27个遗产点中，火花海视觉景观美观度发生重大改变；此外，箭竹海、熊猫海、五花海等景点周边滑坡、崩塌等次生灾害较多发育，珍珠滩瀑布也出现钙华崩塌等现象。

根据2008年汶川大地震灾后灾情评估和恢复重建的经验，灾后的滑坡、泥石流等灾害高发期会持续数十年，灾区地形地貌景观的恢复需要更长时间，因此，有必要对九寨沟世界自然遗产地的核心区及周边环境，特别是灾后视觉景观美观度发生重大改变的火花海遗产点及地质灾害隐患点的恢复和变化过程开展动态的高精度监测和评估，并开展相关国际咨询、评估和合作研究工作。

项目设计

对九寨沟世界自然遗产地的核心区及周边地区，特别是2017年8月8日九寨沟7.0级地震受灾严重遗产点的自然景观、水体环境、植被覆盖度、次生地质灾害及其时空变化特征，开展为期三年的“天—空—地”一体化立体协同的多平台、多传感器高精度遥感监测和示范研究，建设九寨沟世界自然遗产地保护与恢复空间信息监测系统，为九寨沟世界自然遗产地2017年7.0级地震灾后的恢复重建和保护管理提供重要科学数据和技术支撑。主要包括以下几方面：

虚拟卫星地面站系统

虚拟卫星地面站系统软件主要包括两个部分：一部分部署在地面站总部的系统中，另一部分部署在客户端。部署在地面站总部系统中的软件主要包括数据获取、数据处理、快视处理、数据分发等软件处理模块。这些模块将卫星下行数据进行快速实时处理，转换成易于用户观察的图像，在图像上叠加地理位置信息，并按照需求区域进行数据推送。

部署在客户端的软件主要包括数据获取、人机交互管理、显示处理等软件处理模块。无人机遥感系统硬件集成在重要遗产地局部监测中，需要更高的空间分辨率。

无人机遥感是无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥控技术和GPS定位技术等综合起来的技术，它是航空航天遥测技术和地面调查方法的有效补充，它的发展为遗产地的实时监测提供了更为现代化的手段，将成为遗产地恢复重建信息获取的重要途径。

本项目针对无人机九寨沟遗产地恢复重建监测应用，优化硬件软件设置，采用无人机遥感技术对遗产地进行监测，并针对图像处理中遇到的技术难题，提出有效的解决办法，构建无人机数据管理、处理与展示的软硬件平台，最终为遗产地监测提供丰富的高质量信息。

九寨沟大型遗产场景数字建模

针对九寨沟丰富的自然景观，利用三维激光雷达扫描技术，对重要的大型遗产场景进行全方位的空间信息采集；利用无人机航测技术，对遗产场景进行高分辨率成像，对遗产场景负载的纹理信息进行采集；综合雷达扫描数据和无人机航测影像，对遗产场景进行几何建模和纹理图像处理，结合基础背景数据、历史地理数据，完成遗产场景高精度数字模型的构建。

九寨沟世界自然遗产保护与管理国际科技咨询和培训基地建设

联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心（HIST）九寨沟工作站于2020年10月16日成立。中国科学院院士、HIST中心主任郭华东与阿坝州人民政府副州长丁明忠共同为工作站揭牌。郭华东院士希望通过应用大数据和空间信息技术促进可持续发展，加强团结协作，利用科学、技术、创新为九寨沟世界自然遗产地的保护和管理贡献力量，把九寨沟建成大数据促进世界遗产可持续发展示范区，以及全球自然遗产保护管理与利用示范区。

依托联合国教科文组织国际合作平台，打造九寨沟科研和培训基地，邀请联合国教科文组织和国际自然保护联盟的世界自然遗产专家不定期对九寨沟世界遗产地核心区、缓冲区及周边地区，特别是受灾严重的遗产点进行实地考察、咨询和研讨，分析地貌景观变化、水环境指标及植被指标的定量变化，科学评估世界遗产的自然恢复过程及灾后恢复重建项目对突出普遍价值、完整性的影响，并开展世界自然遗产地美学价值与科学价值的保护和管理方面的国际研讨会和国际培训班。

九寨沟世界自然遗产地监测情况

植被方面，2017年7月九寨沟世界自然遗产地植被覆盖率为82.66%，震后2017年9月植被覆盖率下降至80.21%，2019年8月植被覆盖率上升至81.86%，2020年8月植被覆盖率下降至80.29%。在2019—2020年间，经过震后生态恢复工程的积极实施，九寨沟世界自然遗产地全域植被覆盖度呈整体上升趋势，高、较高植被覆盖度区由86.63%增加至88.93%，变化率为2.3%，河谷区植被保护较好，山区植被恢复较好，高植被覆盖度区域显著增加，整体植被覆盖度得到了升级。

海子方面，经过灾后恢复重建，火花海溃决区钙化坝得到了很好的修复，坝体下方火花海水体恢复，同时于2020年国庆前对外开放。从2020年10月22日无人机获取的正射影像可以看出，修复后的火花海坝体稳定，上游来水充足，水体清澈，周边植被基本恢复，火花海已经恢复昔日美丽。

熊猫海处于丰水期，水位明显上升，水量充足，且相对于2017年地震后水体恢复清澈，西南部泥沙沉积减少，但海子周边滑坡严重，强降雨作用下泥石流极有可能冲入海子，不仅影响海子水体水色、水质等情况，而且对游客开放游览在一定的危险性。因此，在地震恢复重建过程中，建议景区内除了工程治理措施，生态工程治理也十分必要，包括植被恢复、生态固土等。除了从源头上减少地表径流携带大量沉积物，植被恢复、生态固土等生态措施也在保护海子，减少沙石跌落和泥土滑落，同时能加快恢复九寨沟昔日美丽山水林湖的和谐景观。

地质灾害方面，根据九寨沟“天—空—地”一体化监测项目的多源遥感数据影像，对九寨沟地区的滑坡利用SVM分类法初步分类，人工目视解译核实结合的方式进行提取，并对一些难以确定或是变化情况具有代表性的区域进行野外验证，提取九寨沟震后每年度滑坡数据。本项目共提取了3期滑坡图，具体包括：2017年震后滑坡4456处，面积13.7km²；2019年滑坡所造成的裸露基岩面4116处，面积14.9km²；2020年滑坡所造成的裸露基岩面3589处，面积16.5km²。

在空间上，滑坡区域包括以九寨天堂洲际大饭店为代表的景区外滑坡聚集区和以五花海、熊猫海—箭竹海段为代表的景区内滑坡聚集区。在景区内，五花海段的滑坡治理情况良好，熊猫海—箭竹海段治理进展相对缓慢，仍然不断有崩滑产生，是景区内新增滑坡的主要活动区。

关键区段地灾监测方面，随着灾后重建工作的不断推进，截至2020年10月，九寨沟游客中心已经基本修建完成。作为游客入沟人流量最为集中的景区基础设施，游客中心周边山体是否稳定，关系到大量游客的安全，本研究团队对九寨沟游客中心及周边山体进行高精度无人机飞行，获得2020年6月和2020年10月游客中心山体的两期三维图。

通过影像对比和实地考察，发现目前九寨沟游客中心两侧山体虽有部分裸露的基岩面，但是基岩面结构稳定，没有位移或面积扩大的迹象，因此现阶段游客中心处无新增滑坡风险。

九寨沟景区内大部分景点经过灾后恢复重建工作已得到了较好的治理，并向游客开放。箭竹海和熊猫海震后虽然一直处于不断地重建和治理过程中，但是到目前为止熊猫海—原始森林段虽然拥有多处景点，却并未向游客开放。熊猫海—箭竹海段受断裂的影响，两侧斜坡稳定性极差，崩滑风险性高，不断有落石滚下，其中滑坡的崩滑情况以青云隧道入口处单体滑坡体最大，清理坡积物的压力也最大，成为灾后滑坡治理工作的难点和重点。

为支撑灾后恢复重建现场施工的迫切精细化对地观测需求，项目对熊猫海段的青云隧道入口处的大型崩滑体进行了无人机贴近摄影测量，以陡峭的滑坡/崩塌面为测量对象，通过贴近摄影获取超高分辨率（毫米级）影像，高度还原地表和物体精细结构，精细化提取不稳定岩体、裂缝等信息，快速、安全地识别不稳定岩体，判断进一步崩滑的位置，并提前进行防护。初步结果发现该山体上部的大型岩体已经进行了锚网防护，但是锚网覆盖下的山体以及锚网的下方仍然有岩石风化破碎所形成的碎屑流发育，周边山体未被锚网防护部分仍有岩体崩塌的风险。

整体来看，自灾后恢复重建工作正式启动以来，通过遥感测评结果显示，九寨沟灾后3年的恢复重建已初见成效，九寨沟世界自然遗产地核心区水体环境正在逐步恢复往日风采，但遗产地的旅游活动仍需防范滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害。