云南沿边境地带生态环境3S监测、评价与调控研究，本文主要内容关键词为：沿边论文,云南论文,生态环境论文,境地论文,评价论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 研究背景
我国拥有漫长的内陆边疆线，沿边境地带面临着复杂的跨境生态问题。云南省地处元江—红河、澜沧江—湄公河、怒江—萨尔温江和伊洛瓦底江4条国际大河的上游，与缅甸、老挝、越南相连，与泰国、柬埔寨和印度相近，既是未来中国—东盟的经济走廊，更是我国西南与东南亚极为重要的生态廊道。众多的国际河流和丰富的跨境资源，使云南沿边境地带的跨境生态问题更加突出、迫切和复杂。因此，开展云南省沿边境地带的生态环境与生态安全研究，既是面向国内外200多万
、2亿多人的可持续发展问题，更将为我国参与西南地区重大周边国际事务和制定重大跨境资源环境问题决策、减少跨境冲突、维护国家主权和边境稳定、保护跨境生物多样性和构筑国家跨境生态安全保障体系等，提供科学依据和决策支持，具有基础理论、工程应用、社会经济活动、外交实践等多方面的重大意义。
对于云南省沿边境地带生态环境的研究，来自云南省、全国乃至世界许多国家和组织的科学家们都做出了卓有成效的贡献。何大明等人长期以来在澜沧江流域进行水资源管理及其跨境生态安全的研究，取得了令世人瞩目的成就。以云南省科技厅和中国科学院为依托、以云南大学作为第一承担单位的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全”于2003年12月正式启动。该项目的研究内容之一，就是面向国家重大跨境资源环境问题和向南开放战略，探索陆疆沿边适度开发与跨境生态安全的协同关系，创建跨境生态安全综合调控体系，为我国西部沿边开放、重大国际区域合作和环境外交等提供决策支持。
本文就是以上述研究为背景，在上述973项目的资助下，通过理论与信息机理、方法技术手段、点线面案例等方面的研究，建立基于“3S”的云南沿边境地带的生态系统变化的监测、评价和跨境生态安全综合调控的理论、方法和技术体系（图1），为我国开展陆疆系统的同类研究提供成功的案例和较为成熟、可供推广的技术方法，以期既在国家科技发展层面上做出云南省的贡献，为我国西部沿边开放、重大国际区域合作和坏境外交等提供决策支持，更对云南省地方经济可持续发展做出贡献。
2 理论和信息机理研究
2.1 云南省沿边境地带生态环境的基本特征分析
图1 云南省沿边境地带生态环境监测、评价与综合调控研究总体框架
Fig.1 Research scheme of 3S based ecosystem monitoring,evaluation and adjustment along Yunnan border area
云南省沿边境地带的生态环境有四个重要特征：一是信息量巨大，因为该边境地带是一个长度上千公里（从西到南）、宽度数十公里（从边境线向内、向外至少各跨20km），自然环境类型十分复杂，可以说其生态环境信息为海量信息。二是空间信息上的多尺度和属性信息上的多层面叠置特征，即在空间上该地带既受地带性分异规律的影响，从北到南跨越亚热带常绿阔叶林带、热带季雨林、热带雨林带等多个自然带，在宏观上带有纬度地带性和经度地带性的烙印；又受非地带性因素影响，穿过山地、谷地、盆地、高原等多种地形区，多条国际河流的出境口均在此地带上，具有中尺度的环境分异和演变规律；同时在阴坡与阳坡、谷底与坡地、高海拔与低海拔等不同情形的对比中，存在着多种多样的小尺度生态系统的变化。在属性信息方面，该地带存在着从大气—植被—水域—土壤—地质体等多层面的属性叠加特征。三是该地带的生态环境受自然和人为活动两种因素的综合影响，动态时效性十分明显。四是该地带生态环境各要素之间相互关联，往往互为因果，错综复杂。因此仅仅依据常规手段进行生态环境的调查、监测和整理，将不但无法获取沿边境地带国外部分的信息，而且国内部分的监测也会耗费巨大的人力、物力和时间，因而难以掌握生态环境的全部信息，难以进行全面的动态监测、科学管理和进行与生态环境有关问题的科学决策，也难以在发生重大生态环境问题时采取及时的措施。
2.2 陆疆跨境生态系统变化的可监测和可调控理论研究
陆疆跨境生态系统变化的可监测和可调控理论研究又分为可能性、对象和途径三个层次展开研究与探讨。
2.2.1 生态环境监测和调控的可能性问题
这方面的研究就是从陆疆跨境生态系统特征、变化机制和规律来入手，研究它的变化能否被监测、能否被有效地调控的理论问题。
生态环境监测是指人类对某一地区因自然环境波动、人类活动及其它因素引发的生态环境变化，采用地面科学考察、定点观测、空中遥感监测等相结合的方法和手段，就人类关心的，可以反映生态环境变化的某些指标进行综合的、定期的和持续的观测研究，并通过建立模型对其发展变化趋势做出定量预测的过程。
生态环境能否被有效地监测？答案分为肯定和不确定两种。因为生态环境作为一个整体的概念，在要素分解的意义上由大气、水、地质、地貌、土壤、植物、动物等组成，在综合合成及系统论的层面上又是由上述各单项要素有机组合形成的不同等级生态系统构成；所以，如果是从要素分解的层面上来分析，大多数要素都是可被监测到的（通过直接的或间接的方式），但若从系统层面上来分析，则被监测的应该是输入、输出的物质和能量，以及这些物质和能量在生态系统内部的相互转化、分解、合成、能级跃迁等。恰恰上述系统层面上的生态环境监测是我们最关心的问题，但也是我们在“可监测”理论研究方面最感困难和复杂的问题，不能一概而论能否被有效监测。我们所面对的，不但是生态系统物质和能量的质的特征，还要考察量的特征，不但需要获取这些物质和能量的静态状况，更要获取它们的动态变化和转换过程；而这些方面的监测难度还要随生态系统的不同类型（森林生态系统、草地生态系统、城市生态系统、湿地生态系统等）发生变化。
就陆疆生态系统而言，已经把“海洋生态系统”排除在外，研究的对象变得相对简单。此外，由于中国的陆疆线生态系统的地域性非常明显：西北边境地带以沙漠、戈壁、裸岩、冰雪生态系统为主，东北边境以森林和湿地生态系统为主，青藏高原边境以高寒草甸和冰雪生态系统为主，云南省沿边境地带则以亚热带、热带森林生态系统为主，因此针对不同地段来分门别类地研究其生态环境的可监测性，是能够做到的。
相对于可监测性问题而言，生态系统的可调控性问题就显得更加复杂，是指采用生物措施、工程措施、环境保护措施、自然保护区措施、信息化措施、政策措施等方法和途径，改善或修复受损生态系统，或者控制和保持现有生态系统不受破坏和危害的可能性、可行性。从理论上讲，上述各种措施及其组合对于生态系统的调控终究是能够实现的，但目前还达不到、或者说还不能完全达到令人满意的效果。这一方面是因为生态系统的复杂性，许多内在机理需要研究，用人工的方法去调控自然界系统的内部运转状态，难度可想而知；另一方面则在于生态系统的调控有一个相当长的周期（少则1年，多到几十年、上百年），因此短期也不容易看到效果，甚至无法预测按理想状况去调控生态系统时，会发生怎样的变数。但相信只要我们深刻地理解和了解了生态系统内在的变化机理，对生态系统的调控还是能够收到效果的。上述结论对于陆疆系统的生态系统调控也是完全适用的。所不同的是跨境生态系统的调控需要国内、国外双方共同努力，但国外的调控措施能否与我国一致，必须要进行国与国间的联合科学研究与政府的决策协调。其中的有些内容已超出本国科研的范畴，需要通过全球性和区域性（东盟或东南亚）的联合科学行动与外交活动的共同努力才能取得成效。
2.2.2 生态环境监测和调控的对象问题
这里的“对象问题”就是指陆疆跨境生态系统的哪些方面、哪些要素、哪些因子能被有效地监测，其变化对跨境生态安全的影响在多大程度上、采用怎样的方式与模式能够被有效地调控。
谈到生态环境的监测问题，必须确定一个前提，就是在技术手段上我们应该确立以遥感(RS)为核心的“3S”技术在生态环境监测中的地位。因为所谓“监测”必须是用感知器官（人眼为主）或设备（探测器为主）去获取并记录对象的状态和发展变化过程，采用以“3S”技术为主、地面台站监测为辅、并结合科学考察中的人眼观察，是最佳的技术途径。这个问题将在3.1节中阐述。
从遥感影像上可直接监测的生态环境要素有地表固体物、地表液体地物等；不能直接监测到的生态环境要素是地表气体、被掩盖地物等；能够间接监测到的生态环境要素是通过云雾监测大气，通过间接标志和推理获取被掩盖地物。
此外，通过遥感影像来监测和识别地物，还与所采用的影像的波段差异特征及其组合有关。具体来说，遥感影像的波谱差异所适用的生态环境要素的监测与评价波段是：可见光波段适用于一般地物的识别和监测；近红外波段最适宜于水体、植被的识别；热红外波段最适宜于水体污染、固体污染、地下矿藏的识别和监测；微波波段适宜于地貌、砖混结构建筑物、金属体等要素。综合上述各波段特征，如果组合各波段构成假彩色合成图像，则TM（或ETM）数据应以2、3、4波段构成R、G、B假彩色影像，Spot数据则应以1、2、3波段合成标准假彩色影像为主，同时还需要结合上述卫星和QuickBird的热红外波段进行生态环境的监测和评价。
2.2.3 生态环境监测和调控的尺度问题
对这个问题的研究就是探讨生态环境要素在多大尺度能够被有效监测，即应采用怎样的多级空间尺度、多长的时间尺度才能实现对跨境生态系统的有效监测和评价，对跨境生态安全的综合调控适宜在怎样的时空尺度上完成。
遥感影像的生态环境监测与评价的空间尺度问题与影像分辨率密切相关。具体而言：
(1)TM（美国LANDSAT-5卫星）影像：1～5波段和7波段的分辨率是30m，适宜于识别和监测大、中尺度的水系流域水体、生态系统和植被群落，大、中城市，高速公路和国家主干道，大、中型工矿等生态环境要素；适用比例尺是1∶10万。TM-6波段的分辨率是120m，只适宜于识别和监测大尺度的生态环境要素。适用比例尺为1∶50万左右。
(2)ETM(LANDSAT7)影像：1～5波段和7波段的分辨率是30m，适宜识别和监测的生态环境对象空间尺度与TM相同；6波段的分辨率是60m，适宜于识别和监测大尺度和少数小尺度的生态环境要素，适用比例尺是1∶20万～1∶25万；8波段的分辨率是15m，适宜于识别和监测中尺度和少数小尺度的生态环境要素，适用比例尺是1∶5万～1∶10万。
(3)RADARSAT-1（加拿大）、JERS-1（日本）、ERS（欧空局）卫星均为SAR（侧视雷达）影像，具有10m、25m、30m、170m、300m、500m等多种分辨率，适用于全球环境和土地利用、自然资源、国土调查、农林渔业、环境保护、灾害等监测与评价。
(4)CBERS-1（中巴资源卫星）：提供了从20～256m分辨率的11个波段不同幅宽的遥感数据，能够满足国家与区域大尺度生态环境监测与评价。
(5)SPOT（法国）：多光谱部分是20m，可见光全色波段为10m，适用于中、小尺度（1∶5万左右）生态环境要素的监测和评价。
(6)Quick Bird（快鸟）（美－日联合卫星）影像：是目前世界上商业卫星中分辨率最高、性能较优的一颗卫星。其全色波段分辨率为0.61米，彩色多光谱分辨率为2.44米，适用于城市规划、中小规模生态群落、站点等生态环境监测和评价。
(7)结论：大、中尺度以TM、ETM为主，小尺度以Spot和Quick Bird为主。
2.3 跨境生态系统监测、评价与生态安全调控的信息机理研究
陆疆系统的跨境生态系统变化监测、评价和生态安全综合调控的信息机理，是指从监测到评价、预测再到综合调控的整个过程的信息流程，即从生态环境的光谱和其它电磁波信息通过发射、反射或散射后被遥感探测器接收并形成图像开始，到遥感图像数据的处理，再到提取出生态系统变化的信息，以及根据这些变化的生态评价，最后到跨境生态预测和调控方案的制定等各个环节。在这个过程中，生态环境的信息流动构成了有向的和互动的信息转换、信息派生、信息叠加和融合，以及信息深层次挖掘和调控机制。
上述过程实质上包含了遥感信息获取、地理信息系统信息分析和处理，以及决策支撑系统的决策分析等过程。其中遥感信息获取过程的机理是一个从生态环境地物原型到遥感信息模型，再从遥感信息模型分析还原到地物原型这两个过程中的信息记录、保存、传输、衰减、增强、信息的二次生成的内在规律，也是从客观信息到人工实物，再从人工实物到主观信息（知识），并解决主观信息与客观信息的冲突和矛盾的机理。其中涉及到遥感信息建模研究，以及如何综合数理统计、神经计算、符号逻辑等人工智能理论技术和地学处理分析模型，来解决生态环境的遥感智能识别和解译问题。
跨境生态安全调控的信息机理主要是从控制论和系统论的角度，解释从研究生态系统的结构、功能及稳定性，到探讨跨境生态环境动态容量、确定跨境生态安全阈值，再到建立其综合评价和预测预报模型，以及研究跨境退化生态系统的恢复重建模型和模式研究，最后做出决策方案等整个过程的信息流程和内在机理。该项机理研究是以跨境生态系统结构及人类决策的调整为出发点，以跨境生态环境结构和功能的分析与协调为突破口，以跨境生态环境预测为基础，在系统理论、控制理论和管理理论的指导下完成的。它涉及到后面将要阐述的跨境生态环境指标体系、生态环境综合调控模型、决策方案等关键问题的解决。
3 方法和技术体系研究
有关方法和技术体系方面的研究，即是探索和建立适用于陆疆跨境生态系统和生态安全的一整套监测、评价和调控的方法和技术体系，并解决其中的一系列关键科学和技术难题。主要研究内容包括：
3.1 多种方法和技术的综合比较研究
长期以来，由于技术发展的限制，生态环境的监测与评价工作多采用定位观测站点的观测，加上定期或不定期的野外实地科学考察等手段。由于生态环境监测与评价具有长期性、实时性、综合性和周期性等特点，且要求调查成果必须具有较高的精度和准确度，实践证明常规的科学考察、定位观察、实验测试、模型模拟等都禾法满足要求。进入21世纪以来，现代高新技术的飞速发展已经为跨境生态环境监测、评价和调控工作提供了强大的技术支撑。通过分析和比较，我们对常规的生态环境监测评价手段与基于3S技术的生态环境监测和评价手段进行了如下比较：
(1)常规的科学考察、定位观测、实验测试等手段，优点是方法比较成熟，投入较少，操作比较易于掌握，对于作业人员的知识和技能的要求不高，且能够根据具体情况灵活调整监测对象、范围、时间、频度等，适用于局部点上的生态环境变化的监测工作。缺点是更新速度相对较慢，很难将离散点上的生态环境数据内插并推广到整个面上，且空间分析、处理、计算等工作手段较落后，不能做到模型化、科学化和群决策优化。
(2)基于“3S”的生态环境监测与评价手段，具有信息视域广、监测速度快、更新及时，既能够对局部点上的生态环境要素进行监测和评价分析，更擅长于对整个面上的信息进行海量管理、处理、分析、评价以及做出决策分析。正因为如此，现代生态环境动态监测与评价均采用RS、GIS、GPS等手段及其集成系统来完成。它们具有常规手段不可比拟的优越性。
因此，对于云南省沿边境地带的生态环境动态监测、评价与综合调控工作，应该建立以3S技术为主、其它方法和技术为辅的技术方法体系。
3.2 基于“3S”的方法和技术体系研究
基于“3S”的跨境生态系统变化监测、评价和生态安全调控的方法、技术体系的基本模式是：
(1)采用遥感(RS)技术来快速、实时地获取生态环境的快速变化甚至突变现象的动态信息。在全面收集和整理以往大量生态环境观测研究资料的基础上，从Modis、MSS等较低分辨率的遥感图像上提取全地带大尺度的生态环境变化的背景信息，从TM和ETM等中等分辨率遥感图像上获取重点路线的中尺度、多时段的生态环境变化信息，从SPOT和Quick Bird（快鸟）卫星图像上获取重点口岸的生态环境典型样例信息，从而建立云南沿边境地带生态环境的“面—线—点”的多尺度遥感动态监测信息体系。
(2)采用全球定位系统(GPS)来快速、高精度确定地表各现象、要素和人类活动的分布位置和轨迹。例如在环境污染源调查与评价阶段，可以利用GPS技术获取环境监测站点的地面或地面上空的空间定位；可以动态、实时处理和采集环境数据，数据的连续性和准确性较好；还可以与摄影测量结合，确定生态环境质量评价区域，动态测量各类污染源（点状、线状、面状）的位置、范围和空间关系等。
(3)采用地理信息系统(GIS)技术来处理生态环境的海量信息并对其进行多要素叠加、多模型计算、群决策优化、虚拟仿真等分析、评价和预测。
(4)“3S”技术的集成化在生态环境监测、评价与综合调控中的应用。
总之，在上述模式中，立体式的生态系统变化监测网络和系统的建立、遥感图像的处理和判释、地理信息系统的信息处理、模型计算和决策分析是研究的重点。
3.3 指标体系建立
云南省沿边境地带生态环境监测和评价指标，不仅是指影响生态环境质量的量化指标，还要考虑人与自然的协调因素；不但指生态环境各分解因子的指标，更要建立该区域综合的生态环境评价指标；既考虑现状评价指标，还考虑了生态环境调控与管理的量化指标。因此本文将上述指标分为单项监测与评价指标、综合评价指标、跨境生态环境调控指标三类。
单项监测和评价指标包括边坡稳定度、地形起伏度、干燥度、降水变率、土壤侵蚀模数、水土流失率、受灾率、森林覆盖率、原生林所占比率、野生和珍稀动植物与微生物类别及存量（以县或乡为单位）、生物资源（生物量）变化率（10年和20年内按月或季度的变化）、污染物排放密度指数、污染物人均负荷指数、污染物抗逆指数（“三废”治理率）等；综合评价指标包括生态系统稳定度／脆弱度的系统阈值（上、下限）、生态环境安全度（即发生灾害的可能性和承受灾害的能力）、生态环境的可恢复度、生态经济的贡献率（即本区域的生态环境对社会－经济可持续发展的贡献程度）等。跨境生态环境调控指标主要描述和表征了项目区的生态环境人类干预度（低、中、高三级）、境外联系度等，同时结合人口、经济、社会、科技发展等指标，主要选取与生态环境紧密相关的、又能够综合衡量生态环境在该区社会经济发展中的地位和贡献，以及通过对它们的调控与管理，能够直接或间接地调控跨境生态系统。例如，云南沿边境地带的生态系统主要以森林生态系统、草地生态系统、农田生态系统、湿地生态系统为主，调控指标则主要是针对这些生态系统而设计，考虑自然保护区、自由贸易区、生态替代等自然、工程、政策等跨境生态调控措施如何能够增强可操作性和实施效果。
详细的指标体系结构将在另文中发表（邹秀萍等）。
3.4 多尺度效应与尺度转换方法和技术
生态环境的“尺度效应”，是指生态环境研究对象的结构、功能、状态等随空间尺度的变化而发生相应变化的现象或效应。这种生态系统的性状对空间尺度的依赖性又呈现出层次复杂性、多重性、变异性三方面的特征。由于空间尺度效应的存在，使得我们在从事生态系统监测、评价与综合调控时，必须经过认真的尺度分析，进而进行尺度选择。因为尺度选择的不同，可能会导致对空间格局和过程及其相互作用规律的不同程度的把握；选择最佳的空间尺度也能够减少误差，提高精确度，最终提高研究成果的科学性和实用性。为了便于全面把握研究对象的特征、规律及其细节，一般尺度选择都应该有层次性，即至少要包括核心尺度、小尺度组分、大尺度背景三个层次。例如云南省生态系统项目区的核心尺度是1∶5万比例尺，小尺度为1∶1万甚至更大比例尺，大尺度背景则是1∶25万甚至更小比例尺。
生态环境的尺度转换是指利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上的现象，或将某一尺度的信息转换为其它尺度下的信息，涉及到跨越不同空间尺度的辨识、推断、预测、推绎和转换。在本文所研究的跨境生态系统和生态安全的多尺度效应与尺度转换的两个层次的问题中，监测和评价的尺度适宜性（即确定的时空尺度下的生态系统适宜采用的对应的监测和评价技术）已在2.2.3中作过叙述；对于生态环境监测与评价结果之间尺度转换问题，我们采取的方法是：从小尺度的详细监测结果转化为大尺度简略信息时，采用的方法以制图综合以方法为主，以回归分析法、变异函数法、自相关分析法等为辅，此外，对于由多个点的信息内插为面状信息的转换，采用各种插值技术；从大尺度监测评价信息转换为小尺度信息时，所采用的方法以分形方法为主，小波变换方法为辅。同时，数据库的反加密技术也可用于这种转换中。在尺度上推和尺度下推中，我们都可以同时借助遥感和GIS技术来完成部分操作，即采用遥感图像增加处理、自动分类，以及GIS的空间聚类、缓冲等分析工具，实现空间信息的尺度转换操作。
3.5 数学模型研究和建立
对于云南省沿边境地带生态系统变化的跨境影响评价、趋势预测和综合调控的数学模型研究，我们主要采用变权评估模型、蒙特卡洛模拟、线性回归与多元回归模型、空间－时间序列预测模型等，来建立由纵向岭谷区自然环境变化导致的生态系统变化、人类活动导致的生态系统变化（包括土地利用格局变化的影响、森林资源的过度开采、大型工程建设的影响三个方面）所造成的跨境生态系统的变化的评价模型和预测模型。对于跨境生态系统的综合调控模型，则在跨境生态系统退化或恢复的预测模型基础上，集成生态环境质量综合评价指标与区域社会经济发展与规划综合指标，采用线性规划模型，以生态系统可恢复度和可调控度为目标函数，以生态环境预测值小于（优于）最低约束阈值、社会经济发展值大于（优于）最低于约束阈值为约束条件，同时计算生态环境与社会经济发展两大系统之间的耦合关系，在满足上述约束条件下，求得总体生态环境效益最大的优化模型。
具体的模型将在另文中发表（邹秀萍等）。
3.6 综合调控模式和决策方案研究
云南省沿边境地带跨境生态安全综合调控的模式、模型和决策方案研究以跨境生态系统管理（设置关键生态安全阈值）、工程措施、技术措施（建设口岸监控平台）为调控主体，结合政策法规和机构能力建设，建立多途径的跨境生态安全综合调控方法、模式和决策方案。综合调控模式包括跨境生态系统管理调控模式、技术措施调控模式、工程措施调控模式、自然保护区或自由贸易区调控模式、政策和法规调控模式、政府协调机构调控模式等。具体研究策略是以综合调控模型（线性规划、模糊约束条件下极值评判、多层权重决策分析决策等）为主，结合调控专家知识法则和知识库，实现陆疆跨境生态安全综合调控的模式、模型和决策方案的制定。上述综合调控模式和决策方案的实现都必须在地理信息系统和决策支撑系统的支持下完成。
4 案例研究
我们所做的案例研究分为以下几个内容和步骤：
(1)建立项目区的背景数据库。选取的案例区分三个尺度：大尺度的比例尺是1∶25，覆盖全省范围；中尺度的比例尺是1∶5万，范围是沿边境线内外20km地带；小尺度是沿边境地带的若干口岸。此外，还有时间尺度的要求：即把全区面上的大尺度监测所得出的“年－季－月”的常规时段与“工程建设前－建设中－工程建设后”的特殊专用时段生态环境监测结果加入到生态环境背景数据库中。背景数据库的内容结构是“基础地理数据库＋遥感影像库＋生态环境数据库＋社会经济数据库＋历史数据库”。除基础数据库外，背景数据库中还存储和管理了生态环境因子数据、土地覆被和土地资源数据、土地利用数据、土壤侵蚀数据、生态环境评价数据等。所采用的数据库模型是图形库与属性库分开存储、统一管理的模式；数据模型则分由“索引层－图层－地理编码－图素编码－属性编码”的层次结构；数据拼接、分割和派生模式：全区无缝拼接（包含矢量数据和遥感数据），同时具备按流域、按行政区域、按生态区、按重点区和带的任意切割和派生方式。所采用的GIS数据库管理系统是Oracle，并在MGE和ArcGIS两种系统中都能进行管理、分析、操作和表达。
(2)进行全地带的大尺度、长时段的生态系统背景和跨境生态安全现状评价研究，即以上述背景数据库为基础，进行从项目区核心地带到沿边境地带的宏观大尺度生态环境背景评价，以及内地核心区的生态系统变化对边境地带的整体跨境影响评价。研究的时间尺度为20年，即研究从20世纪80年代以来该地区的跨境生态系统和生态安全问题。我们首先分别研究了水资源状况、土地资源状况、人群社会状况和森林资源状况等生态环境主要要素，然后经过多要素叠加和加权分析，得出全省近20年来大尺度、长时段的生态环境现状评价。从研究结果可以看出：云南全省的生态环境状况以沿边境地带为最好，主要原因是原始森林环境受破坏较少，气候适宜，水资源充足。滇中、滇东的昆明、玉溪、曲靖、红河等地、州由于受人类大型工程和干热气候的影响，其生态环境较差；其余地区生态环境状况居中。从纵向岭谷项目区来看，核心区（图1中的红色普染区域）的生态环境普遍优于对比区（图1中的黄色普染区域）；对比区外的区域（图1中的兰色普染的云南省境内部分）则情况各不相同，东南角文山州生态环境保护较好，其余地区则属于中等状况。
(3)进行重点河道和重点路线的中尺度、多时段的生态系统变化的跨境影响评价研究，即在上述二步骤的基础上，我们选择澜沧江河道的梯级电站建设和航道开发工程地段，研究其下游湄公河流域的生态环境的影响；选取孟连－江城－段作为重点边境地段，研究中尺度的沿边境地带的跨境生态系统变化和生态安全的案例。研究的时间尺度为10年，分为20世纪80年代、90年代和2001～2008年三个时段。通过上述研究表明，澜沧江流域共修建了14个梯级水电站，最大限度地利用和开发了澜沧江流域的水能资源，云南省电力先行的措施无疑给当地的发展带来了契机，对生态环境的影响主要体现在鱼类的回游减少，河道泥沙有所淤积，对跨境生态环境影响主要表现在下游水量受到一定的限制，进而由水量的减少带来了相应的生态环境连带效应。通过对边境重点地区的研究表明，云南省沿边境地带生态环境资源优越，生物组合奇异，动植物物种非常丰富，特别是澜沧江下游地带是我国的动植物基因库，但多年来由于不合理的开发利用，造成了森林生态系统的一定程度破坏和改变，使部分珍稀濒危物种生境逐渐缩小。热带地区的生态环境特点是一经破坏就极难恢复，并由此导致其它条件恶化。因此如何解决发展与开发及保护生物多样性的关系，是云南省沿边境地带乃至全省面临的重要课题。
(4)进行重点口岸和监测站点的小尺度、短周期的跨境生态安全评价，即在上述三步骤的基础上，我们选择勐腊、景洪、中甸等重点口岸和监测站点，进行了云南沿边境地带的小尺度、短周期的跨境生态系统和生态安全案例研究，研究的时间尺度为1年，即从2000～2008年每年和每半年时段内的变化情况。根据上述研究的结果来看，勐腊、景洪和中甸三地的生态环境演化各有特点，可以说勐腊的生态环境保护最好，中甸次之，景洪来说变化较大。勐腊由于有著名的热带植物园和自然保护区，热带雨林的生态景观保持相当完整；相比之下，口岸对面的老挝对热带雨林的保护较中国要差，一方面出于发展经济的要求，该国政府采伐部分木材销售给中国，致使近两年来其生态环境有所破坏，另一方面，也由于两边经济发展的不平衡，对生态环境的保护经费和力度也大不相同。景洪市由于著名的旅游区“西双版纳”旅游景点资源的开发，宾馆、游乐场等人工设施的修建，以及旅游中的垃圾污染，致使该市的生态环境近年来向恶性方向发展，主要表现在生物多样性遭到破坏、水土流失严重、环境污染严重等三个方面的问题。中甸（现名为香格里拉）虽然也是著名的旅游区，但由于地处中高山，生态系统多为寒温带和温带中高山草甸生态系统，物质循环相对较慢，加之，有冰雪覆盖的保护，生态环境虽有变化，但不如景洪的热带雨林生态系统变化快。
(5)进行基于3S技术的全地带生态系统变化与跨境生态安全的趋势预测研究，即以上述研究为基础，我们采用遥感、地理信息系统和全球定位系统等高新技术，并在其中加入时空预测模型，针对正在建设中的澜沧江干流八个梯级电站、规划中的怒江与红河干流梯级电站、国际航道、中—泰、中—越、中—缅国际公路建设以及泛南亚国际铁路等重大建设工程对云南沿边境地带的生态系统和跨境生态安全的影响进行预测，做出了预测趋势图件。这将为整个项目区的跨境生态环境综合调控提供科学依据。
(6)进行典型路线和重点地区跨境生态安全综合调控模式和辅助决策方案研究，即在上述各步骤的研究结果基础上，选择澜沧江干流和孟连—江城一段作为重点路线和重点边境地区，以跨境生态系统管理、工程措施、技术措施、自然保护区、自由贸易区等作为备选措施和方案，采用GIS技术与模型库、方案库紧密结合的方法，做出了该跨境生态安全调控模式、模型和决策可选方案。
(7)进行典型地区动态仿真与虚拟表达案例研究，即在上述研究后，进行了以下两个方面的典型地区动态仿真与虚拟表达案例研究：一是现状与变化趋势的动态仿真与虚拟表达案例，即选择大、中、小三种尺度的典型地区、重点路线、重点地段，做出跨境生态系统变化的动态仿真和虚拟表达案例；二是综合调控模式和方案的信息图谱案例，即研究和开发出“云南沿边境地带生态系统变化和跨境生态安全综合调控信息图谱”，为项目研究提供新的方法论和高层次信息产品。
5 结论
(1)云南省沿边境地带生态环境监测与评价及跨境生态安全综合调控的理论、方法和技术体系，是对我国陆疆系统生态环境监测与跨境生态安全研究的一个重要贡献。(2)应用“3S”技术对陆疆跨境生态系统变化进行监测、评价和综合调控，在理论上是完全可行的，具有可监测性和可调控性。(3)通过与其它多种技术方法的比较，我们认为：基于“3S”的生态环境监测、评价与综合调控技术体系是迄今为止最为先进的技术，大大增强和延伸了人类感知和处理自然界的能力。(4)陆疆跨境生态系统监测、评价和综合调控是一个复杂的过程和体系，其中涉及许多地球信息科学领域的关键科学问题和技术。本文对这些问题的研究只是一个开始，尚有诸多方法和技术细节有待于今后的继续深入研究。(5)通过案例研究，我们认为本文所建立的理论、方法和技术体系是科学的、可行的，能够满足云南省沿边境地带的生态环境监测、评价和综合调控之用。
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