生物多样性保护是全世界面临的重大议题,建立自然保护区已成为就地保护珍贵动植物资源、生态系统最为有效的措施。我国建设自然保护区时间较晚,而且长期以来采取“抢救式保护”的策略,注重数量和面积的扩增,管理质量却一直处于落后水平,无法有效杜绝保护区内耕种、畜牧、偷采、盗猎、旅游、采矿等人为活动。随着现代科技技术的发展,安装视频监控系统监控保护区成为提高管理效力的途径之一。现阶段自然保护区内的视频监控系统主要应用于预警火灾、监测物种资源、监控人为活动,其中预警火灾是最为成熟且广泛的应用,而在近几年才开始有学者提出将其用于监控物种资源和人为活动。限制自然保护区建设视频监控系统的主要因素是资金成本,如何在有限成本下布控具有效力的视频监控网络,本质上是监控点的优化选址问题。目前的研究中,以监控人为活动为目的的视频监控点选址存在理论支撑不足,缺少科学性等问题。在此背景下,本文提出以防范偷采者为目的的视频监控点选址研究,以期为自然保护区管理提供决策支持,更好地用技术手段保护动植物资源。本文借鉴集合覆盖模型的思路和方法,设计了一款自然保护区最优化视频监控点选址模型,同时借助GIS技术辅助选址建模。本研究的创新点在于利用生态保护学中的电路理论模拟偷采者在景观阻力下可能行走的多条路径,预测偷采者可能出现的密集区域,将定量化的偷采者密度值引入到模型的目标函数中。模型要求监控范围尽可能多地覆盖偷采者经常出现的区域,同时考虑视频监控系统建设的成本,实现在有限的成本下达到监控效力最优的视频监控布局方案。将模型应用在广西雅长兰科自然保护区中,完成了以下两部分的研究内容:第一,以保护区及周边5公里范围作为研究区域,从相关图集中矢量化获取土地植被覆盖、水系、兰科植被资源分布数据,在地理空间数据云中获取保护区30米分辨率的DEM数据。以兰科分布点作为偷采者的目的点,在Google earth中提取居民点作为偷采者的潜在出发点,以土地利用和地形坡度作为偷采者行走时的景观阻力。以79个出发点作为电源点,19个目的点作为接地点,景观阻力数据作为电阻表面,输入到基于电路理论的Circuitscape软件中,得到模拟偷采者移动情况的电流栅格图,栅格单元中电流量的大小反映偷采者在对应地块中出现的可能性。电流图展示了出发点和目的点之间存在多条通路,表征各个居民点到各个兰科分布点之间偷采者可能行走的多条路径。在各个兰科分布点存在电流汇流的情况,汇流总量越大表示此处兰科资源受到的偷采威胁越大,应该重点监控。第二,筛选每个兰科分布点周围1公里范围内500米间隔的网格点作为备选监控点,计算每个备选监控点的可视域范围,叠加可视域范围与电流图得到每个监控点可以监控到的偷采者密度。以“监控范围内电流量最大化”和“监控点数量最小化”为双目标建立选址优化模型,设置系数权衡两个目标的比重,同时约束监控点数量的上下限。在R环境下,借助Rsymphony包求解此模型得到一组最优的视频监控点选址。在初步实验分析后,提出对目标函数的系数标准化以优化选址模型,实现不同数量的选址方案。选址方案中,选择出的最少监控点数量为19个,可以满足每个兰科植物资源均被分配到一个最优的监控点,此监控点的视域范围覆盖兰科点周围偷采者最可能出现的位置。在放宽监控点数量时,选址方案最多可以选择40个监控点,达到模型设置的数量上限。对比发现,40个监控点与19个监控点是包含关系。受到“监控范围内电流量最大化”目标的影响,在多增加监控点时,监控点会设置在可以监控到更多偷采者可能出现的位置。扩大监控域范围的同时,监控偷采者的可能性概率提高了35%,整体监控效力有所提高。本文为自然保护区设计的以监控偷采者为目的的视频监控点选址优化模型,特别适合应用于以山体为主的自然保护区,也可迁移应用至其他需要防范偷采者非法采集资源的研究区。而且本文中用到的数据是免费开放的,软件、工具均是开源的,提高了模型的推广应用价值。