探索发现 · 交大智慧

上海交大团队Nature发文:中国“三北”工程为全球荒漠化治理提供借鉴

2023年6月6日,习近平总书记在主持召开加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设座谈会时强调,加强荒漠化综合防治,深入推进“三北”等重点生态工程建设,事关我国生态安全、事关强国建设、事关中华民族永续发展,是一项功在当代、利在千秋的崇高事业。科研工作者要把论文写在大地上,把实践中形成的真知变成论文。

无标题.png

北方防护林与农牧交错带协同防风固沙的景观格局

长期以来,上海交通大学设计学院及内蒙古研究院团队立足“三北”工程主战场,聚焦荒漠化监测、评估与治理等核心问题,推动新技术、新方法和新平台在防沙治沙中的集成应用,不仅在技术层面为荒漠化治理装上了“智慧大脑”,更在理论层面将中国治沙经验升华为全球可借鉴的治理范式,实现了从“技术赋能”到“智慧引领”的跨越。

近日,上海交通大学设计学院长聘教授、上海交通大学内蒙古研究院特聘教授陈睿山团队围绕中国防沙治沙经验及其全球启示,在国际顶级学术期刊《Nature》发表评论文章“Can China's Great Green Wall shape efforts to keep the world's deserts at bay?”(Nature 2026, 652: 565-568),再次将国际目光聚焦中国“三北”工程。《Nature》同期发表的社论“What China's Great Green Wall can teach the world”,高度评价中国“三北”工程的成果成效,并指出其可为全球荒漠化治理提供借鉴。

无标题.png

论文链接:https://www.nature.com/articles/d41586-026-01102-w

无标题.png

社论链接:https://www.nature.com/articles/d41586-026-01195-3

从“中国方案”到“全球启示”

全球变暖背景下,干旱区持续扩张,土地荒漠化和风沙灾害已成为制约区域可持续发展的共同挑战。研究团队基于对中国“三北”工程及国际相关项目的长期跟踪,提出荒漠化治理不能停留在“多种树”,而应转向以“降低沙化风险、维护生态稳定、增进民生福祉”为核心的系统治理路径。

无标题.png

全国尺度增绿与典型案例示意图展示了柯柯牙、库布其、八步沙和科尔沁等代表性治沙实践。

研究进一步总结了中国“三北”工程数十年的实践经验,提炼出具有推广价值的四个治理步骤:一是重构“成功”的定义,从“种了多少树”转向“解决了多少问题”;二是以因地制宜的技术组合替代“一套通用模板”;三是把短期工程转化为长效制度,把“项目资金”变成“治理投入”;四是建立“监测—评估—纠偏”闭环,把治理做成可迭代工程。

无标题.png

阶段性对比图显示,“三北”工程后期造林更趋精准,造林面积与保存面积的差距明显缩小。

无标题.png

草方格固沙实践。该技术通过固定流沙、降低近地风速,为后续植被恢复创造条件。

全球启示   |  “中国方案”的真正可贵之处,在于可借鉴而不必照搬

文章指出,“中国方案”的可贵之处,不在于简单复制某一种固定模式,而在于形成了一套“重构目标—技术适配—长期投入—动态监测”的系统方法论。对于长期而复杂的荒漠化治理而言,制度保障、地方化技术路径、与社区利益相协调的实施机制以及持续监测评估体系,比单纯扩大造林规模更为关键。

从“人海战术”到“算法驱动”

内蒙古是筑牢我国北方重要生态安全屏障的核心阵地。面对荒漠化治理面积大、点位分散、变化快的现实难题,上海交通大学内蒙古研究院确立“数字治沙”主攻方向,着力推动人工智能等新技术与防沙治沙深度融合,不断提升治理效能。

围绕科尔沁、浑善达克两大沙地歼灭战重点区域,上海交通大学内蒙古研究院团队联合上海交通大学设计学院、赤峰市林草局、赤峰市林科所、赤峰学院以及长光卫星、超图软件等单位,共同开展“荒漠化多模态遥感数据智能处理与监测治理平台示范应用”项目,综合运用卫星遥感、无人机、地面监测和人工智能等技术,构建“天—空—地”一体化监测与治理平台,推动防沙治沙由依赖人工巡查、经验判断,转向数据驱动、动态感知、精准施策的新模式。

无标题.png

陈睿山教授及团队在赤峰开展荒漠化防治野外调研

该项目通过整合卫星影像、无人机航拍、地面传感网以及气象、水文等多源数据,构建集“监测—评估—预警—决策”于一体的闭环治理体系,不仅提升了荒漠化治理的科学化、精细化水平,也为总结提炼内蒙古生态治理经验、形成可复制、可推广的“中国方案”提供了有力支撑。

技术突破   |  从“肉眼辨色”到“算法识变”

针对传统遥感监测样本量需求高、处理流程复杂等问题,陈睿山教授团队创新开发了“基于遥感云平台的地物时序变化监测方法”,并构建了基于样本点和相似度阈值的地物提取函数,通过计算嵌入向量,实现地物扩张与收缩区域的自动识别,将原本需要数周完成的人工解译工作压缩至毫秒级。

依托这一技术路线,平台能够及时识别沙地变化、植被恢复、风沙活动及工程实施成效,并借助数字孪生系统将静态治理过程转化为连续、动态、可追踪的数字图景,形成集监测、评估、预警、分析和辅助决策于一体的治理闭环,实现治沙范围可查、实施区域可见、管理流程可溯、治理成效可评。换言之,传统依赖人力经验的治理模式,正在向实时感知、智能分析、动态迭代的治理模式转变。

目前,该成果已在科尔沁和浑善达克沙地开展示范应用。系统监测准确率提升至95%以上,实现分钟级更新;生态退化风险预测准确率超过85%;示范区治沙效率提高30%,为防沙治沙工程高质量实施提供了坚实支撑。相关实践不仅展示了数字技术在生态治理中的应用前景,也表明人工智能、数字孪生等前沿技术正在加快嵌入国家生态治理重大场景。

无标题.png

无人机视角下科尔沁沙地植被恢复情况

从“单一治沙”到“全域生态智治”

展望未来,上海交通大学将进一步推动“数字技术+生态产业”深度融合,持续拓展荒漠化治理技术体系的应用边界。

一是拓展多维应用场景,构建生态治理“数字底座”。相关技术未来可广泛服务于沙漠治理、内陆湖泊及湿地恢复、矿山生态修复、智慧农牧业等领域,为废弃矿山复绿、草原牧场精准放牧等场景提供数据支撑,推动生态环境治理向全域数字化转型。

二是赋能“光伏治沙”新模式,推动“光伏+治沙+农业”协同发展。通过数字孪生技术优化光伏板布局,实现遮阴固沙、板下种植和绿色能源利用的多重协同,形成生态效益、经济效益与能源安全相统一的发展路径,推动“绿电+绿洲”模式不断深化。

三是输出全球“中国方案”,服务干旱区治理。依托长期实践积累和持续技术创新,上海交通大学的相关成果不仅将服务中国的荒漠化治理,也将通过技术转移和人才培养,为全球干旱区生态治理提供参考,为推动构建人与自然和谐共生的现代化贡献中国智慧。

从立项攻关到专利落地,再到在国际顶级期刊发声,上海交通大学正以“大设计”融合科技力量,积极服务国家战略需求,为防沙治沙这一全球性生态挑战贡献“交大智慧”。面向未来,依托学校多学科优势和内蒙古研究院区域实践优势,上海交大团队将持续推动生态治理、国土景观规划与数字智能技术深度融合,加快构建设计与治理一体化创新体系,为我国生态文明建设和全球生态治理贡献更多“中国智慧”和“交大方案”。

设计学院 内蒙古研究院
设计学院 内蒙古研究院