“山水林田湖草”是一个生命共同体，构成了一个区域、国家乃至地球的景观综合体，其生态功能是该生命共同体质量的重要表征，而生物多样性是各系统生产和服务的基础和源泉。要揭示祁连山“山水林田湖草”系统的健康状态、变化趋势以及人类活动的影响，需首先建立天地空一体化的监测系统，集成多尺度、多过程、多要素的综合监测数据，对祁连山“山水林田湖草”系统生态功能和生物多样性现状进行评估与分析，从而为祁连山地区自然资源协同管理和优化配置提供数据支撑，服务于祁连山绿色发展途径制定和可持续发展决策。
依托于先导专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”子课题“祁连山“山水林田湖草”系统综合监测与评估”（XDA20100101）的支持，地表过程与资源生态国家重点实验室刘绍民教授、徐自为高级工程师等通过地面综合观测网与以无人机-高分卫星-中高分辨率卫星为主的空-天多源遥感监测系统的有机集成，构建覆盖祁连山地区天地空一体化监测网（图1），生成祁连山多源、多尺度、多要素的综合监测数据集。地面观测网的数据通过无线传输方式传到数据综汇系统。通过每日浏览无线传输的数据、每旬检查各站观测要素变化图、每月实地巡检以及春、秋季定期的仪器标定和检查以及每年数次不定期的仪器检修与更换等方式，保证综合观测网的正常运行（图2）。并制定了祁连山天空地一体化综合监测网的数据处理与质量控制流程以及数据汇交格式，以保证数据质量。
图1 祁连山地区天空地一体化综合监测网
图2 祁连山地区综合观测网的运行与维护流程
按照统一的观测规范及技术标准，采用改造（20个站点，图3中黄色站点）和新建（4个站点，图3中白色站点）的方式，初步构建了由24个站点组成、覆盖祁连山地区六个流域主要下垫面类型的地面综合观测网（图3）。基于物联网技术形成智能监测物联网，实现数据自动采集-远程传输-实时监控，并开展了协同观测。此外，以甘肃祁连山国家级自然保护区为监测区域，布设60台红外相机，构建了红外相机监测矩阵，开展了动物多样性组成和重点保护动物（如雪豹等）的分布与活动规律研究（图3）。在青海省天峻县新建了40 km× 36 km区域（60个节点）的土壤水分传感器网络，开展了大面积土壤水分、温度等的变化过程监测和微波土壤水分产品真实性检验研究（图3）。
图 3祁连山地区地面综合观测网
本研究分别以祁连山重点区域、人类活动区域/典型生态系统为监测对象，1）充分发挥高分卫星精细、实时，以及无人机快速响应等特点，开展上述区域基本参数、植被参数、水文参数和人类活动等4大类参数的米级、亚米级的遥感监测（图4）；2）面对祁连山全区域，发挥中高分辨率卫星长时序的特点，开展全区域、近40年以30米分辨率为主的遥感监测（图4）。2019年5-9月，祁连山天空地一体化综合监测网地面观测及祁连山区域多源遥感总计76个数据集在“国家青藏高原科学数据中心”（http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/）上陆续发布（图5）。
发布的数据包含以下三种类型：1） 2018年度祁连山地区20个站点的44个地面观测数据集（包括感热通量、潜热通量和碳通量等通量观测数据集；风温湿压、降水量、辐射、土壤温湿度廓线、土壤热通量、光合有效辐射和地表辐射温度等水文气象观测数据集；植被覆盖度、物候和叶面积指数等植被参数观测数据集；生物多样性调查数据集；2） 祁连山全区域长时间序列历史（1980年-2017年，每5年一期）/现状（2018年）中高分辨率生态环境遥感产品27个数据集，主要包括土地覆盖/利用、数字高程模型（空间分辨率30m）等基础产品，植被指数、植被覆盖度、叶面积指数、植被初级生产力等植被参数产品（30m），冰川分布（30m）、水体指数（30m）、土壤湿度（0.25°/0.05°）、地表蒸散发（0.05°/0.01°）、反照率（8km/1km）、地表温度（0.05°/0.01°）等水文产品和人类活动产品（30m）等；3） 高分卫星生态环境遥感产品主要以2018年祁连山重点区域现状为主的5个数据集，包括土地利用覆盖/利用（空间分辨率2m）、数字高程模型（5m））、植被参数（8m，包括归一化植被指数、植被覆盖度、植被净初级生产力、草地生物量、森林蓄积量）、水文产品（2m，冰川分布等）和重点区域典型性人类活动产品（2m，包括矿山开采、水电建设、旅游开发等。
图 4祁连山地区多源遥感监测
图5 祁连山天空地一体化综合监测网数据集的发布
祁连山地区天空地一体化综合监测网是泛第三极野外观测站网的重要组成部分，是国家青藏高原科学数据中心的主要数据来源之一，本研究将服务于第二次青藏科考。
自综合监测数据集发布以来，得到了广泛的关注，目前已有840+人次下载使用。数据发布的新闻9月27日在网站和微信公众号上发表，2天内就有3000+人次阅览，网友给予了不少积极的评论。相关数据和成果应用于甘肃与青海省生态环境厅生态环境综合监测平台的构建、自然资源部自然资源综合观测网络工程建设以及祁连山科考，支撑生态环境、自然资源、水塔与人类活动变化等监测。基于综合监测网数据，评估了2018年祁连山地区人类活动变化、生物多样性和生态功能现状，并已收录在2019年《祁连山生态系统发展报告》绿皮书中。
成果完成人：刘绍民、徐自为、赵长明、祁元、吴秀臣、仲波、朱忠礼、周纪、姚云军、柴琳娜、黄永梅、陈锡云、车涛、李佳
（供稿人：刘绍民、徐自为）
