在人类活动和自然演替共同作用下，自然资源不断变化。当这种变化超过特定阈值，便可能引起资源短缺、生态环境恶化等。如何精准监测自然资源变化并及时预警潜在风险，对于保障人类社会的可持续发展、维护国家资源生态安全和美丽中国建设具有重要意义。

如何统一监测与预警全国自然资源？自然资源变化程度与监管效果应如何动态评价？不久前，主题为“自然资源开发利用与监测预警”的香山科学会议第756次学术讨论会召开，各领域专家围绕推动构建自然资源、生态系统一体化观测研究体系，贯彻落实山水林田湖草生命共同体发展理念，凝聚智慧与共识。

弄清基本问题

自然资源是自然环境中人类在技术上可以利用的部分。中国自然资源学会副理事长、中国科学院地理科学与资源研究所研究员封志明介绍：“构建自然资源监测和预警体系，首要问题是明确监测与预警的具体对象。”

自然界的事物一旦被看作自然资源，就必然涉及可得性及其度量问题，即人类可以利用的数量多少问题。在封志明看来，自然资源可得性需针对不同资源类型，使用不同的方法度量。

“全球热量平衡、水量平衡、气候资源、土地资源和生物资源等可更新资源可得性的度量已有较为成熟的技术方法体系，地球表面已基本处在人类监测之下。”封志明说，未来，这一领域的研究应聚焦于提升监测精度与速度、发展更先进的模型方法，以实现动态监测与实时度量。

相比之下，不可更新资源可得性的度量则面临更多挑战。在封志明看来，不可更新资源可得性的度量要求对地球物理过程有深入而准确的认识，需要有完善的地质构造与地球起源理论，还要发展深部探测技术。目前，该领域仍存在较大的不确定性，常通过探明储量、条件储量、远景资源与理论资源等概念进行评估。例如矿产资源藏量可以用探明储量预测资源寿命。

资源环境承载力是当前评估资源可得性的重要指标。但从水土资源承载力、生态环境承载力分类评价到综合集成研究，仍有许多问题有待解决。“缺乏统一的度量标准，就无法综合监测；缺乏明确的阈值，就无法科学预警。”封志明说，自然资源监测与预警研究的重点难点在于资源环境承载力的标准化及其综合计量、关键参数及其阈值确定，研究人员也一直在试图弄清楚这些问题。

树立系统观念

当前，国内外研究人员都希望通过观测试验进行模拟预测，构建地球系统监测预警框架，以研究地球过去、现在的演替规律，从而实现对未来状态的精准预测，并据此制定科学应对策略。

中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心研究员刘晓煌介绍，国际上，美国已提出《美国地质调查局21世纪的科学战略（2020—2030）》，欧洲有“哥白尼”地球观测计划。这些战略与计划凭借先进的装备与模型，实现了网格化服务与业务化运行，具备全球视野与统一标准，共享程度高。然而，它们也面临着空天地观测监测装备体系部署不足、定量化水平低及预警能力欠缺等挑战。

在我国，科技部牵头建立了国家生态系统观测研究网络，原国家林业局设立了中国森林生态系统定位研究网络，水利部专注于水文监测，中国气象局则致力于大气本底探测。然而，在刘晓煌看来，尽管我国在多个领域部署了专项监测网络，但跨网络协同研究能力薄弱，自然资源变化观测及风险预警体系仍面临碎片化问题。

“自然资源的科技创新需要考虑水文、土壤、气候、生物多要素的相互作用与系统演化。”中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源研究所研究员周成虎认为，自然领域的研究要围绕系统观、科学观、前沿观、全球观、发展观开展，控制自然资源开发利用强度，确保自然资源的持续供应能力。

善用智能手段

“传统上依赖专家经验、以过程划分为特征的自然资源建模方式的局限性日渐凸显，难以满足新时代大数据分析、大模型构建、大知识发现的自然资源变化风险预警需求。”南京师范大学地理科学学院教授陈旻认为，大数据、大模型、大知识时代的快速技术进步与迭代，正推动着自然资源风险监测服务平台向着更加智能与开放的方向发展。

中国科学院地理科学与资源研究所研究员冷国勇认为，以人工智能（AI）为代表的现代信息技术极大地增强了人们模拟预测自然和人文环境变化的能力，但在物理机制的解析方面仍有不足。“将AI技术融入物理过程模型，发展可解释的机器学习技术，构建物理过程模型与AI耦合的混合模型，是AI在自然资源模拟领域的重要应用方向。”冷国勇说。

中国科学院地理科学与资源研究所副所长、研究员江东认为，地理大数据与人工智能技术的发展为资源安全研究提供了新的工具，不仅在传统水土资源领域，还在战略性关键资源、清洁能源等新兴领域展现出越来越大的作用。

“粮食、关键矿产等战略性资源及清洁能源的生产、消费、贸易、风险等核心数据大多掌握在西方国家手中，我国缺乏资源流动全链条的有效监测及自主可控的数据。”江东说。

应从科学角度出发，深入剖析气候和地缘政治环境变化对战略性关键资源全生命周期流动的影响。此外，还应从全生命周期、多尺度、动态视角出发，开发实时监测、动态模拟、及时预警、智能决策的技术体系，以支撑供需平衡与安全治理政策的优化。如何做到这一点已成为当前国际科学研究的前沿和热点，也是AI与大数据驱动下的资源环境科学领域的重要研究方向。

文/宗诗涵

编辑/倪家宁