草原健康智能評(píng)估：機(jī)器學(xué)習(xí)+多源數(shù)據(jù)揭示十年變化

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2026 年第 6期《機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的草原健康智能評(píng)估應(yīng)用》

草原健康評(píng)估是衡量草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、支撐生態(tài)安全與資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵技術(shù)手段。《科技導(dǎo)報(bào)》邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所張海燕副研究員團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)文章，提出一種基于多源時(shí)空數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)的草原健康智能評(píng)估方法，構(gòu)建了涵蓋“數(shù)據(jù)采集—特征提取—指標(biāo)構(gòu)建—健康評(píng)估—管理決策”的智能化研究框架。研究提出的智能評(píng)估方法具有良好的可操作性與可推廣性，可為不同區(qū)域草原生態(tài)健康診斷、退化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及可持續(xù)管理提供技術(shù)支撐，也為草原生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)邇?yōu)化與資源安全決策提供科學(xué)依據(jù)。

作為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，草原提供了水土保持、氣候調(diào)節(jié)、物種生境維持等多重生態(tài)功能，是中國(guó)防治沙漠化、荒漠化的天然綠色生態(tài)屏障，也是建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國(guó)的重要基礎(chǔ)。寧夏回族自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱寧夏）全域位于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展區(qū)，在全國(guó)生態(tài)安全格局中占據(jù)重要位置，其生態(tài)區(qū)位極其重要。

20世紀(jì)90年代起，草原健康狀況評(píng)估一直備受學(xué)界關(guān)注，評(píng)估主要基于野外調(diào)查數(shù)據(jù)與遙感植被指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行。為克服單一指標(biāo)的片面性，近20年來(lái)草原健康評(píng)估逐步轉(zhuǎn)向綜合評(píng)價(jià)框架，如基況?活力?組織力?恢復(fù)力（CVOR）、活力?組織力?恢復(fù)力?生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（VORS）、壓力?狀態(tài)?響應(yīng)（PSR）。盡管綜合評(píng)價(jià)方法在提升評(píng)估全面性方面取得了重要進(jìn)展，但仍存在依賴于有限的地面觀測(cè)數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)大尺度、高精度的空間連續(xù)性評(píng)估等問(wèn)題。

機(jī)器學(xué)習(xí)與多源時(shí)空數(shù)據(jù)的融合為突破上述瓶頸提供了技術(shù)路徑。機(jī)器學(xué)習(xí)方法在草原地上生物量估算、生產(chǎn)力預(yù)測(cè)等領(lǐng)域已展現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)模型的性能，并逐步拓展至健康評(píng)估與退化監(jiān)測(cè)應(yīng)用。整合機(jī)器學(xué)習(xí)方法與多源數(shù)據(jù)的智能評(píng)估框架不僅提高了評(píng)估的準(zhǔn)確性，而且能模擬草原健康狀況的時(shí)空演變規(guī)律，為草原退化早期識(shí)別與可持續(xù)管理提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

針對(duì)寧夏禁牧封育草原的區(qū)域特點(diǎn)與管理需求，綜合考慮草原本底狀況與政策情境，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建了專門(mén)適用于封育草原的健康評(píng)估指標(biāo)體系，彌補(bǔ)了通用評(píng)價(jià)框架在政策適配性上的不足；將隨機(jī)森林、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法系統(tǒng)集成嵌入“數(shù)據(jù)采集—特征提取—指標(biāo)構(gòu)建—健康評(píng)估—管理決策”全流程，實(shí)現(xiàn)了從定性分析向像元尺度定量反演的方法跨越，提升了評(píng)估精度與空間連續(xù)性；以寧夏回族自治區(qū)為典型案例區(qū)，開(kāi)展近10年寧夏草原健康狀況評(píng)估，結(jié)果表明該方法可以模擬關(guān)鍵指標(biāo)空間分布狀況，能夠有效識(shí)別草原退化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為不同區(qū)域草原健康評(píng)估與可持續(xù)管理提供可量化的技術(shù)范式與應(yīng)用依據(jù)。

01

研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

寧夏回族自治區(qū)（104°17′E~107°39′E，35°14′N(xiāo)~39°23′N(xiāo)）地處中國(guó)西北內(nèi)陸，屬于典型溫帶大陸性氣候，年均溫5.6~10.1℃，年均降水量167.2~618.3 mm，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)以草地生態(tài)系統(tǒng)為主，草原占比45.3％，區(qū)域內(nèi)草地類型包括溫性草甸草原、溫性草原、溫性荒漠草原、溫性草原化荒漠、溫性荒漠和山地草甸（圖1）。自2003年以來(lái)，寧夏開(kāi)展了禁牧封育等生態(tài)恢復(fù)措施。目前，在寧夏已有近3000萬(wàn)畝（1畝=666.67 m2）（含水土保持生態(tài)功能區(qū)）的退化荒漠（沙）地得到有效治理，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性顯著提升。

圖1 寧夏草原類型分布

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

我們研究中使用數(shù)據(jù)時(shí)間范圍為2012—2022年，其中樣地?cái)?shù)據(jù)2012—2016年以及2022年寧夏草原外業(yè)調(diào)查結(jié)果（調(diào)查方法見(jiàn)1.3.7），由國(guó)家林草局草原司提供；遙感數(shù)據(jù)包括2012—2022年歷年30 m分辨率年最大歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)；環(huán)境數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）提取出的各地形因子數(shù)據(jù)（如海拔高度、坡度等），分辨率為90 m；2010—2022年寧夏生長(zhǎng)季（5—9月）降水量（MAGSP）、年平均氣溫（MAGST）、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）空間分布數(shù)據(jù)，分辨率為1 km；中國(guó)土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）數(shù)據(jù)集，土壤濕度（SH）空間分布數(shù)據(jù)，分辨率為1 km。

1.3 研究方法

1.3.1基于機(jī)器學(xué)習(xí)與多源時(shí)空數(shù)據(jù)的草原健康智能評(píng)估框架

基于寧夏生態(tài)本底條件與草原類型特征，研究結(jié)合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)模糊層次分析法和專家知識(shí)構(gòu)建草地健康評(píng)估指標(biāo)體系。根據(jù)計(jì)算方法，分別計(jì)算植被群落特征指數(shù)（VCI）、 地表特征指數(shù)（LCI）、生物多樣性指數(shù)（BDI）、牧草生產(chǎn)性能指數(shù)（FPI）4個(gè)分指數(shù)，進(jìn)而綜合計(jì)算形成草地健康指數(shù)（GHI）空間分布。研究通過(guò)對(duì)比基準(zhǔn)期（2012—2016年）與評(píng)估期（2022年）草地健康指數(shù)的差值（ΔIGHI），評(píng)估研究區(qū)草地退化與恢復(fù)狀況（圖2）。

圖2 機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的草原健康智能評(píng)估框架

1.3.2 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建與空間化方法

依據(jù)草原健康的定義，以及獨(dú)立性、可獲取性、易操作性，綜合考慮了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與氣候地理特性，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)文獻(xiàn)資料以及《草原健康狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 21439—2008），構(gòu)建了包含植被群落特征、地表特征、生物多樣性狀態(tài)以及牧草生產(chǎn)性能共4個(gè)一級(jí)指標(biāo)、6個(gè)二級(jí)指標(biāo)（圖2），適用于寧夏草原健康程度評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，為考慮不同草原類型間的差異，分草地類進(jìn)行評(píng)價(jià)。

采用像元二分模型、類型賦值以及集成學(xué)習(xí)方法將草原健康評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行空間化，以實(shí)現(xiàn)草原健康狀況在空間尺度上的分析評(píng)價(jià)（圖2）。

1）植被覆蓋度。研究基于30 m分辨率年最大NDVI影像數(shù)據(jù)，采用5％置信度確定NDVI上下閾值，采用像元二分模型反演區(qū)域植被覆蓋度，實(shí)現(xiàn)區(qū)域草原植被覆蓋度數(shù)據(jù)的空間化。

2）裸地（斑）面積比例。研究基于2012—2022年樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)寧夏草原各草地類進(jìn)行賦值，獲得裸地（斑）面積比例的空間分布狀況。

3）物種豐富度。研究基于樣地調(diào)查獲得的植物種數(shù)計(jì)算物種豐富度，根據(jù)寧夏草原各草地類進(jìn)行賦值，得到物種豐富度空間分布狀況。

4）產(chǎn)草量。研究基于集成機(jī)器學(xué)習(xí)方法，將氣候、土壤等數(shù)據(jù)作為協(xié)變量，模擬寧夏草原產(chǎn)草量空間分布，并使用樣地調(diào)查進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證（見(jiàn)1.3.6）。

5）可食牧草比例。根據(jù)寧夏草原各草地類對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行賦值，獲得寧夏草原可食牧草比例的空間分布數(shù)據(jù)。

6）毒害草比例。研究在樣地尺度上統(tǒng)計(jì)毒害草比例數(shù)據(jù)，按照研究區(qū)內(nèi)各草地類進(jìn)行賦值，獲得寧夏草原毒害草比例的空間分布狀況。

1.3.3草原健康指數(shù)計(jì)算方法與分級(jí)

GHI是草原健康狀況的體現(xiàn)。草原健康指數(shù)由植被群落特征指數(shù)VCI、LCI、BDI、FPI 4個(gè)分指數(shù)構(gòu)成，分別表征植被生長(zhǎng)狀態(tài)、草原地表基況狀態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和牧草實(shí)際生產(chǎn)能力。

式中，IGHI為草原健康指數(shù)；IVCI為植被群落狀況指數(shù)；ILCI為地表特征指數(shù)；IBDI為生物多樣性指數(shù)；IFPI為牧草生產(chǎn)性能指數(shù)。

式中，V是植被覆蓋度（%）；Vr是植被覆蓋度的參照值（%）；IVCI>1時(shí)取1。

式中，B是裸斑面積比例（%）；Br是裸斑面積比例的參照值（%）；IVCI>1時(shí)取1。

式中，S是物種豐富度；Sr是物種豐富度的參照值；IBDI>1時(shí)取1。

式中，F(xiàn)是產(chǎn)草量（g/m2）；Fr是產(chǎn)草量的參照值（g/m2）；E是可食牧草比例（%）；Er是可食牧草比例的參照值（%）；P是毒害草比例（%）；Pr是毒害草比例的參照值（%）；IFPI>1時(shí)取1。

草地退化與恢復(fù)是根據(jù)評(píng)估期與基準(zhǔn)期IGHI的變化情況（ΔIGHI），判斷草地是否退化或恢復(fù)，并逐柵格計(jì)算退化或恢復(fù)程度。

式中，IGHI,a為評(píng)估期GHI，IGHI,r是基準(zhǔn)期GHI。若ΔIGHI為負(fù)值，判斷為草地退化；若ΔIGHI為正值，判斷為未退化或恢復(fù)。因此，依據(jù)ΔIGHI將草地健康變化劃分為3個(gè)草地退化等級(jí)、3個(gè)草地恢復(fù)等級(jí)以及1個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)類型（圖2）。

1.3.4草原健康參照系

研究基于20世紀(jì)80年代以來(lái)的寧夏歷史草原調(diào)查監(jiān)測(cè)結(jié)果與寧夏草原類型、等級(jí)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，按草原類型確定了6項(xiàng)指標(biāo)的參考值（表1），以作為評(píng)估寧夏草原健康狀況的基準(zhǔn)。

表1 寧夏草原健康評(píng)估指標(biāo)參考值

1.3.5草原健康分級(jí)

將草原健康指數(shù)值分為極不健康、不健康、亞健康、健康4個(gè)等級(jí)，分別將其標(biāo)為I、II、III和IV級(jí)（圖2）。

1.3.6 關(guān)鍵指標(biāo)空間化的機(jī)器學(xué)習(xí)方法

以產(chǎn)草量為例，研究采用基于集成機(jī)器學(xué)習(xí)的產(chǎn)草量空間模擬方法，以野外樣地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為建模基礎(chǔ)，融合多源遙感與環(huán)境數(shù)據(jù)，在100 m分辨率像元尺度上實(shí)現(xiàn)寧夏草原產(chǎn)草量的高精度空間化模擬。

使用的集成學(xué)習(xí)模型包括以下算法：隨機(jī)森林（RF）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）以及支持向量機(jī)（SVM）、多元自適應(yīng)回歸樣條（MARS）共4種算法。

模型訓(xùn)練過(guò)程中，采用10折交叉驗(yàn)證（k=10）評(píng)估各基礎(chǔ)模型性能，以各基礎(chǔ)模型預(yù)測(cè)結(jié)果為輸入，采用L?BFGS?B優(yōu)化算法通過(guò)最小殘差平方和（RSS）確定各模型最佳權(quán)重組合，將4種機(jī)器學(xué)習(xí)算法組合為集成學(xué)習(xí)模型，集成學(xué)習(xí)模型中的每個(gè)算法均具有權(quán)重（范圍0~100）。集成模型fe (x)表示為：

式中，fANN (x)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合結(jié)果，其權(quán)重為k1；fRF (x)隨機(jī)森林模型擬合結(jié)果，其權(quán)重為k2；fsvm (x)為支持向量機(jī)模型擬合結(jié)果，其權(quán)重為k3；fmars(x)為多元自適應(yīng)回歸樣條模型擬合結(jié)果，其權(quán)重為k4。

1.3.7 樣地調(diào)查方法

采用分層抽樣和隨機(jī)抽樣相結(jié)合的方法，于2012—2016年以及2022年，在溫性草甸草原、溫性草原、溫性荒漠草原、溫性草原化荒漠、溫性荒漠和山地草甸共6種草原類型設(shè)置樣地。

02

結(jié)果與分析

2.1 寧夏草原健康狀況時(shí)間動(dòng)態(tài)特征

2012—2022年，寧夏草原的GHI均處在健康水平，且狀況穩(wěn)定（圖3），其中2012年的GHI最高，而2016年的GHI最低；從2012—2016年，GHI略有下降，到2022年，GHI開(kāi)始回升。10年間GHI并未呈現(xiàn)顯著差異（P>0.05）。隨著近年來(lái)生態(tài)工程的逐步開(kāi)展，GHI在2022年開(kāi)始顯示出回升的趨勢(shì)，草原健康狀況有望進(jìn)一步提高。

圖3 2012—2022年寧夏草原健康狀況時(shí)間動(dòng)態(tài)

從草原各類組分看（圖4），2012年山地草甸類GHI均值最高，溫性草原化荒漠GHI均值最低，各草原類型GHI均值都達(dá)到了健康水平。2022年與2012年數(shù)值分布趨勢(shì)相同。

圖4 寧夏各草原類型草原健康指數(shù)均值

2.2 寧夏草原健康狀況空間分布特征

10年間，寧夏草原健康狀況的空間分布表現(xiàn)出明顯變化（圖5），研究區(qū)的草地健康在2012年至2014年間整體處于健康和亞健康狀況。2016年，草地健康狀況經(jīng)歷了一次明顯下降，不健康和亞健康面積增加。健康水平下降的趨勢(shì)在2016年后得到了有效遏制和逆轉(zhuǎn)。到2022年，草地健康狀況實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)，不健康區(qū)域已完全消失，亞健康區(qū)域也大幅縮減。在未來(lái)的草原保護(hù)和管理中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注中部和西南部地區(qū)的草原健康狀況。

圖5 寧夏草原健康狀況空間分布

對(duì)寧夏各市的 GHI 進(jìn)行分析（圖6），2012年固原市GHI均值最高，石嘴山市GHI均值最低；2022年固原市GHI均值仍是各市中的最高值，而中衛(wèi)市GHI均值最低。2022年與2012年相比，石嘴山市、吳忠市、銀川市草原健康有所改善，石嘴山市改善幅度最大；固原市和中衛(wèi)市草原健康狀況有所下降。

圖6 寧夏各市草原健康指數(shù)均值

2.3 寧夏草原退化空間分布特征

通過(guò)基準(zhǔn)期（2012年）與評(píng)估期（2022年）草原健康指數(shù)的變化情況（?GHI）判斷草原是否退化（圖7），2012—2022年寧夏草原整體呈現(xiàn)穩(wěn)定恢復(fù)狀況。空間分布方面，草原退化區(qū)域（中度退化和輕度退化）集中分布在寧夏西南部的中衛(wèi)市，其余地區(qū)均保持未退化或呈現(xiàn)恢復(fù)狀況。

圖7 寧夏草原退化恢復(fù)狀況空間分布

2.4 精度驗(yàn)證與分析

關(guān)鍵指標(biāo)以產(chǎn)草量為例，通過(guò)集成多源數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)處理的靈活性與可靠性。輸入數(shù)據(jù)包括遙感圖像、地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，輸出則為精細(xì)化的草地產(chǎn)量分布圖，提升了模擬產(chǎn)草量空間分布的精度和可操作性。將模型預(yù)測(cè)值與樣地實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖8所示，模型的擬合線接近1:1線，表明模擬值與實(shí)測(cè)值高度一致，模型能夠很好地對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行模擬，具有較強(qiáng)的泛化能力。

圖8 樣地實(shí)測(cè)值與模型模擬值對(duì)比（以產(chǎn)草量為例）

03

分析與討論

3.1 禁牧封育與草原健康

自2003年以來(lái)，寧夏開(kāi)展了禁牧封育等生態(tài)恢復(fù)措施，已有近3000萬(wàn)畝（含水土保持生態(tài)功能區(qū)）的退化荒漠（沙）地得到有效治理。通過(guò)分析歷年地面調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2012—2022年寧夏草原植被覆蓋度、植物種數(shù)以及產(chǎn)草量指標(biāo)均呈上升趨勢(shì)。全區(qū)禁牧封育有效防止了放牧對(duì)原生植被的破壞，在促進(jìn)原生植被自然恢復(fù)的同時(shí)，也提升了人工治理區(qū)植被的成活率與保有率。

2012—2022年寧夏草原生態(tài)系統(tǒng)健康狀況總體健康，各年草原健康指數(shù)值均在健康范圍內(nèi)，健康和亞健康等級(jí)的草原總面積超過(guò)90%，表明封育措施下的草原得到了休養(yǎng)生息，已度過(guò)了恢復(fù)初期的快速響應(yīng)階段，進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的演替階段。“整體向好、局部退化”的格局反映了草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的空間異質(zhì)性特征。一方面，禁牧封育政策在大部分區(qū)域取得了顯著成效，使退化草原得到有效恢復(fù)；另一方面，部分區(qū)域由于氣候條件變化、生態(tài)本底差異以及恢復(fù)措施針對(duì)性不足等因素，在研究時(shí)段內(nèi)仍呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)。

3.2 草原退化與恢復(fù)成因分析

寧夏草原呈現(xiàn)出退化與當(dāng)前恢復(fù)并存的特征，動(dòng)態(tài)變化過(guò)程主要受人類活動(dòng)和氣候變化的雙重影響。禁牧封育減輕了放牧壓力，使植被得以自然更新。同時(shí)，退化草原修復(fù)工程的實(shí)施，加速了退化草原的恢復(fù)進(jìn)程。局部區(qū)域的持續(xù)退化也與人類活動(dòng)密切相關(guān)，中衛(wèi)市等退化區(qū)域歷史上草畜矛盾突出，長(zhǎng)期超載過(guò)牧導(dǎo)致草地承載力透支。

從氣候變化角度看，2012—2016年寧夏草原健康指數(shù)的下降與該時(shí)期的氣候波動(dòng)密切相關(guān)。干旱事件的發(fā)生使得植被生長(zhǎng)受到抑制，特別是在生態(tài)脆弱區(qū)域，氣候脅迫的影響更為顯著。2016年后草原健康指數(shù)的回升，則得益于降水條件的改善以及溫度的適度升高。

因此，寧夏草原退化與恢復(fù)的空間格局是人類活動(dòng)和氣候變化共同作用的結(jié)果。未來(lái)的草原保護(hù)與管理應(yīng)充分考慮區(qū)域差異性，對(duì)恢復(fù)良好的區(qū)域繼續(xù)鞏固禁牧成果，對(duì)持續(xù)退化的區(qū)域則需要加強(qiáng)主動(dòng)修復(fù)措施，實(shí)施更具針對(duì)性的生態(tài)治理工程，以實(shí)現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)的全面恢復(fù)與可持續(xù)管理。

3.3 方法經(jīng)驗(yàn)性與適用范圍

研究遵循“文獻(xiàn)循證與專家知識(shí)相結(jié)合”的基本原則，通過(guò)系統(tǒng)梳理相關(guān)文獻(xiàn)確定指標(biāo)候選集，并依據(jù)AHP邀請(qǐng)草地生態(tài)學(xué)、草原監(jiān)測(cè)與管理領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行兩兩比較打分，構(gòu)建判斷矩陣，經(jīng)一致性檢驗(yàn)（CR<0.10）后確定最終權(quán)重。參考值則基于20世紀(jì)80年代寧夏歷史草原調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按草原類型分類整理，并經(jīng)專家核驗(yàn)后確定，保證了評(píng)估基準(zhǔn)的歷史可比性。

研究構(gòu)建的草原健康智能評(píng)估框架具有明確的應(yīng)用前提與邊界條件。就適用情境而言，該框架設(shè)計(jì)之初即針對(duì)寧夏禁牧封育草原的區(qū)域特點(diǎn)與管理政策背景，在具有類似干旱/半干旱氣候條件、實(shí)施全域或大范圍禁牧封育管理的溫性草原區(qū)域（如內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、青海省北部等）具有較好的參考價(jià)值和推廣潛力。研究以寧夏為典型案例，旨在提供一套可操作、可量化的技術(shù)范式，供其他地區(qū)在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合本地生態(tài)條件進(jìn)行合理調(diào)整與優(yōu)化。

機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的草原健康智能評(píng)估框架可以精準(zhǔn)量化禁牧封育成效并識(shí)別退化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。未來(lái)應(yīng)依托此技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建草原健康智能監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)評(píng)估向動(dòng)態(tài)預(yù)警、從宏觀管理向精準(zhǔn)施策的轉(zhuǎn)變，為草原管理提供高時(shí)效、高精度的決策支持。同時(shí)，草原可持續(xù)管理需健全的政策與科技支撐，建議將智能評(píng)估結(jié)果納入生態(tài)補(bǔ)償與成效考核體系，并持續(xù)研發(fā)與推廣相關(guān)智能技術(shù)和裝備，形成“監(jiān)測(cè)—評(píng)估—決策—管理”的閉環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)效穩(wěn)定與永續(xù)利用。

04

結(jié)論

研究基于生態(tài)系統(tǒng)健康理論，綜合考慮寧夏區(qū)域特點(diǎn)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了適用于寧夏草原健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，評(píng)估了2012—2022年寧夏草原健康狀況及其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，主要得出以下結(jié)論。

1）2012—2022年寧夏草原健康狀況良好穩(wěn)定。2012—2016年，草原健康指數(shù)略有下降，并在2016年達(dá)到最低值；然而到2022年，草原健康指數(shù)開(kāi)始回升，草原健康狀況有望進(jìn)一步提高。

2）2012—2022年寧夏草原健康狀況存在明顯空間差異。草原退化區(qū)域（中度退化和輕度退化）集中分布在寧夏西南部的中衛(wèi)市，在未來(lái)的草原保護(hù)和管理中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注寧夏西南部地區(qū)的草原健康狀況。

3）基于機(jī)器學(xué)習(xí)與多源時(shí)空數(shù)據(jù)的草原健康智能評(píng)估技術(shù)體系能夠有效提升禁牧封育成效的精準(zhǔn)量化與動(dòng)態(tài)預(yù)警。基于評(píng)估結(jié)果提出的“分區(qū)治理、智慧管理”對(duì)策，形成了“監(jiān)測(cè)?評(píng)估?決策”一體化管理閉環(huán)，為推進(jìn)草原生態(tài)修復(fù)與可持續(xù)利用提供了可靠的技術(shù)路徑和決策范式。

本文作者：朱炳淑、樊江文、范云豹、張海燕、王浩、田海靜、王林

作者簡(jiǎn)介：朱炳淑，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，博士研究生，研究方向?yàn)椴莸厣鷳B(tài)學(xué)；張海燕（通信作者），中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，副研究員，研究方向?yàn)樽匀毁Y源可持續(xù)利用。

文章來(lái) 源 ：朱炳淑, 樊江文, 范云豹, 等. 機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的草原健康智能評(píng)估應(yīng)用[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2026, 44(6): 35?47.

本文有刪改，

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