寶雞秦嶺林區(qū)推進(jìn)智慧林業(yè)的探索

王小平，王芳玲，焦鐵柱，劉新慶，張 媛，喬莉莉

(寶雞市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，陜西 寶雞 721001)

生態(tài)文明建設(shè)中，林業(yè)發(fā)揮著重要的戰(zhàn)略支撐作用，具有不可替代的特殊地位。智慧林業(yè)是利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等最新信息技術(shù)，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務(wù)內(nèi)外一體的現(xiàn)代信息化發(fā)展新模式[1]，對生態(tài)文明建設(shè)具有重要的支撐、保障和引領(lǐng)作用。

2013年8月國家林業(yè)局在《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》中提出：以融合創(chuàng)新為動力，以重點工程為抓手，以新一代信息技術(shù)為支撐，全面啟動智慧林業(yè)建設(shè)。規(guī)劃到2020年，基本建成智慧林業(yè)框架結(jié)構(gòu)，建立起統(tǒng)一的林業(yè)下一代互聯(lián)網(wǎng)，滿足各類業(yè)務(wù)模塊和快速傳輸遙感影像、GIS數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)的需要；推進(jìn)我國重點林區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高林區(qū)通信能力及監(jiān)測管理水平；從林木感知、林區(qū)環(huán)境感知、智能監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)等方面展開林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)；建立林業(yè)遙感衛(wèi)星、無人遙感飛機(jī)等監(jiān)測感知天網(wǎng)系統(tǒng)；形成完善的應(yīng)急指揮監(jiān)控感知系統(tǒng)，為各級林業(yè)部門提供高效、精準(zhǔn)的應(yīng)急指揮服務(wù)[1]。

1 智慧林業(yè)在寶雞秦嶺林區(qū)的應(yīng)用現(xiàn)狀

寶雞地處陜西關(guān)中西部，總面積181.17萬公頃，其中林地面積126.86萬公頃，占到國土面積的69%，森林面積100.42萬公頃，活立木蓄積6 900萬立方米，森林覆蓋率55.26%，森林資源位居關(guān)中各市第一。

秦嶺林區(qū)是寶雞森林資源的重點分布區(qū)，也是陜西生物多樣性的富集區(qū)，涉及眉縣、岐山縣、鳳縣、太白縣、陳倉區(qū)、渭濱區(qū)等六個縣(區(qū))和市屬辛家山、馬頭灘兩個林業(yè)局。地域總面積98.91萬公頃，占全市國土總面積的54.6%；其中林地面積81.67萬公頃，占全市林地面積的81.3%；分布有國家、省級林業(yè)自然保護(hù)區(qū)4個、森林公園6個、國家濕地公園4個，是寶雞重要的天然生態(tài)保護(hù)屏障，在應(yīng)對氣候變化中起著至關(guān)重要的作用。

近年來，隨著數(shù)字林業(yè)技術(shù)日益成熟和快速發(fā)展，秦嶺林區(qū)在森林資源調(diào)查、森林管護(hù)、森林防火、有害生物防控、重點工程管理、森林資源管理等方面，廣泛應(yīng)用“3S”技術(shù)、移動網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、無人機(jī)遙控等信息化技術(shù)，在推進(jìn)智慧林業(yè)建設(shè)方面做了一些探索。

1.1 在森林資源調(diào)查方面

2007—2008年開展的全市森林資源規(guī)劃調(diào)查，首次采用“3S”技術(shù)(地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS)，利用高光譜性、高空間分辨率的SPOT5航天遙感數(shù)據(jù)[3](分辨率2.5 m)，結(jié)合人工地面輔助調(diào)查，在較短的時間內(nèi)查清了全市各縣(區(qū))的森林資源數(shù)量、質(zhì)量分布情況，初步建立了森林資源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了森林資源數(shù)字化管理，調(diào)查效率是過去人工作業(yè)的近十倍。

1.2 在林政資源管理方面

2013年采用“3S”技術(shù)和當(dāng)年最新衛(wèi)星影像圖，在對前期森林資源結(jié)果補(bǔ)充調(diào)查基礎(chǔ)上，基于ArcGIS軟件建立了秦嶺林區(qū)各縣級森林資源數(shù)據(jù)庫平臺和“林地一張圖”，實現(xiàn)了每一塊林地的網(wǎng)格化、數(shù)字化管理，可以即時查詢每宗林地的權(quán)屬、面積、土地類別、保護(hù)等級、事權(quán)等級、林地質(zhì)量、森林資源數(shù)量等屬性因子。

從2014年起，每年應(yīng)用前后兩期高空間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對比變化分析，并通過核實調(diào)查，形成各年度“林地一張圖”和林地變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫成果。

2015年開始，采用“3S”技術(shù)，對照林地變更數(shù)據(jù)庫平臺和“林地一張圖”，利用前后兩期衛(wèi)星影像圖，在秦嶺林區(qū)各縣開展了林地疑似變化圖斑執(zhí)法檢查，對室內(nèi)判讀的每宗變化地塊，利用平板電腦工作軟件和GPS現(xiàn)地引導(dǎo)，實地調(diào)查驗證，提高了林地執(zhí)法的針對性、時效性。

1.3 在森林資源管護(hù)方面

天然林資源保護(hù)工程實施后，秦嶺林區(qū)全面停止天然林資源采伐，林區(qū)工人、林農(nóng)由伐林人轉(zhuǎn)變?yōu)樽o(hù)林人，將林地按照管護(hù)面積落實到人，護(hù)林員通過徒步方式每天對責(zé)任區(qū)的林地開展巡護(hù)。由于秦嶺林區(qū)山大溝深、位置偏遠(yuǎn)、交通不便、自然條件惡劣,巡護(hù)難度大,效率不高。

2016年以來，秦嶺林區(qū)一些縣區(qū)探索利用電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)“外勤助手”具有的位置管理、信息上報、工作調(diào)度、移動考勤等功能，在護(hù)林員手機(jī)終端安裝“外勤助手”軟件，縣局和林場確定專人通過電腦端“外勤助手”實現(xiàn)對護(hù)林員進(jìn)行實時定位監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度、考勤管理、巡山軌跡查看、信息上報、統(tǒng)計分析等，提高了森林管護(hù)精細(xì)化、信息化管理水平。

1.4 在森林防火方面

2015年實施的寶雞市秦嶺森林重點火險區(qū)綜合治理項目，在秦嶺林區(qū)的鳳縣、太白縣、高新區(qū)、市屬辛家山、馬頭灘林業(yè)局等5個縣(區(qū)、局)各建設(shè)了一套森林防火視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)在縣區(qū)森林防火指揮中心設(shè)立后端視頻監(jiān)控管理平臺，在林區(qū)火災(zāi)易發(fā)區(qū)架設(shè)高塔，建立前端視頻監(jiān)控基站，通過高清智能化攝像機(jī)全天候監(jiān)控林區(qū)火情。每個基站覆蓋范圍5 km，利用太陽能供電，通過專用光纜或安裝的微波傳輸設(shè)備，實現(xiàn)監(jiān)控基站和管理平臺實時數(shù)據(jù)傳輸[2]。

目前，森林防火視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)可以實現(xiàn)林火、煙霧監(jiān)測和即時定位，能夠在第一時間智能識別林火，精確定位火點位置、自動報警、縣(區(qū))級和市級同步實時數(shù)據(jù)接收。下一步將開發(fā)火情推演、GIS專題繪圖、數(shù)據(jù)存儲、撲火預(yù)案、災(zāi)后損失評估等功能。

1.5 在有害生物防治方面

針對近年林區(qū)有害生物爆發(fā)突然、人工監(jiān)測難度大問題，2017年寶雞市森防總站組織秦嶺林區(qū)的太白縣、鳳縣、眉縣、渭濱區(qū)、陳倉區(qū)的基層森防站，應(yīng)用無人機(jī)遙感監(jiān)測和精準(zhǔn)防治技術(shù)，開展了森林病蟲害監(jiān)測、防治和成效調(diào)查。

在無人機(jī)上安裝的光譜相機(jī)，根據(jù)病蟲害造成的樹木葉片性狀變化在反射光譜上的差異反映，可以快速判定病蟲害發(fā)生范圍和危害程度。通過地面遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行藥劑噴灑作業(yè)，發(fā)揮無人機(jī)與樹冠距離近，其旋翼旋轉(zhuǎn)可向下產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流吹動樹葉大幅度不規(guī)則擺動的特點，使旋翼下噴灑的霧狀藥劑隨風(fēng)穿透整個樹冠，增大葉背和葉面部位的附藥面積，提高對食葉害蟲的防治效果。通過實驗，無人機(jī)防治技術(shù)具有防治效率高、面積大、成本低、安全性高的優(yōu)勢，噴灑效率是傳統(tǒng)人工防治的30倍。

1.6 在林業(yè)重點工程管理方面

為提高林業(yè)重點工程科學(xué)化管理水平，推進(jìn)信息化建設(shè)進(jìn)程，在秦嶺林區(qū)各縣(區(qū)、局)先后推廣應(yīng)用了天然林保護(hù)工程管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、退耕還林工程管理系統(tǒng)等林業(yè)重點工程管理系統(tǒng)，下設(shè)若干子系統(tǒng)，可以實現(xiàn)項目管理、信息查詢、統(tǒng)計上報等功能。以天然林資源保護(hù)工程管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)為例：包括“人員機(jī)構(gòu)和社會保障管理系統(tǒng)”“統(tǒng)計報表管理系統(tǒng)”“森林資源管護(hù)系統(tǒng)”“公益林建設(shè)管理系統(tǒng)”“中幼林撫育管理系統(tǒng)”等八個子系統(tǒng)，按照國家林業(yè)局統(tǒng)一部署，“人員機(jī)構(gòu)和社會保障管理系統(tǒng)”、“統(tǒng)計報表管理系統(tǒng)”已建成并逐年或逐月更新，可以實現(xiàn)國家、省、市、縣四級信息共享。

1.7 在林業(yè)辦公信息化建設(shè)方面

利用新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了市縣林業(yè)政府門戶網(wǎng)站，通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽可以查詢林業(yè)政策、林業(yè)發(fā)展規(guī)劃、學(xué)習(xí)培訓(xùn)等。建立了省市縣聯(lián)網(wǎng)的桌面辦公系統(tǒng)，如林地申報審批、行政許可、事務(wù)辦理、綜合管理等，通過專用程序，利用權(quán)限登錄訪問駐留在服務(wù)器端的個人桌面以及各種應(yīng)用，實現(xiàn)隨時隨地辦公，提高了辦事效率。

2 寶雞秦嶺林區(qū)在智慧林業(yè)推進(jìn)上存在的問題

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施落后，感知體系不完善

秦嶺林區(qū)山大溝深、交通不便，無線網(wǎng)絡(luò)在人煙稀少、森林茂密的中高山地帶難以覆蓋，智慧林業(yè)建設(shè)必需的移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)難以實現(xiàn)，制約了智慧林業(yè)的深度發(fā)展。

2.2 信息共享程度低，呈現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象

目前，智慧林業(yè)在秦嶺林區(qū)多為淺層次的應(yīng)用，建立的森林資源管理、森林管護(hù)、森林防火、工程管理等系統(tǒng)也以單機(jī)版或孤立應(yīng)用為主。林業(yè)數(shù)字化中的地形圖、衛(wèi)星影像圖、數(shù)字高程線等屬于測繪地理信息保密范疇，在沒有脫密處理前不能做到數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)有信息化數(shù)據(jù)多為部門、縣區(qū)獨立使用，呈現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象。

2.3 新技術(shù)應(yīng)用能力不足，制約智慧林業(yè)推進(jìn)

智慧林業(yè)涉及到云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，市縣林業(yè)技術(shù)人員知識層次普遍較低，缺少專業(yè)人員，新技術(shù)應(yīng)用能力差。

2.4 資金投入不足，信息數(shù)據(jù)更新速度慢

林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫、林業(yè)地理空間信息庫和林業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫是智慧林業(yè)建設(shè)的三大基礎(chǔ)[1]，由于林區(qū)地域遼闊、山高坡陡、交通不便、資金投入不足，數(shù)據(jù)采集難度大，信息數(shù)據(jù)不能及時更新，時效性較差。

3 寶雞秦嶺林區(qū)推進(jìn)智慧林業(yè)的對策和建議

3.1 強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，健全工作機(jī)制

智慧林業(yè)建設(shè)是一項長期性、系統(tǒng)性工作，涉及到多部門數(shù)據(jù)融合和協(xié)作，在秦嶺地區(qū)各縣(區(qū))組建智慧林業(yè)建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組和辦公室，統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)智慧林業(yè)建設(shè)工作，及時研究、解決智慧林業(yè)建設(shè)中的重大問題，加強(qiáng)與上級機(jī)關(guān)和基層實施單位的工作聯(lián)系，積極推進(jìn)智慧林業(yè)建設(shè)。

3.2 注重人才引進(jìn)培養(yǎng)，加強(qiáng)合作交流

智慧林業(yè)集多項高新技術(shù)于一體，科技含量高，建設(shè)難度大。市、縣林業(yè)技術(shù)單位要定向招聘一定數(shù)量的高端專門人才，選派有一定基礎(chǔ)的專業(yè)技術(shù)人員參加國、省林業(yè)信息化新技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，提高智慧林業(yè)建設(shè)工作者業(yè)務(wù)素質(zhì)。加強(qiáng)與省級專業(yè)技術(shù)單位和專業(yè)院校的合作，尋求技術(shù)支持，積極開展與其他地市、其他行業(yè)的技術(shù)交流，吸收先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗，不斷提高智慧林業(yè)建設(shè)的水平。

3.3 加大資金投入，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

智慧林業(yè)建設(shè)是一項基礎(chǔ)性工程，涉及面廣，省、市、縣要加大財政資金投入力度，在年度投資預(yù)算中安排智慧林業(yè)建設(shè)專項資金，用于支持智慧林業(yè)各工程項目建設(shè)。積極吸納社會投資，鼓勵和引導(dǎo)具有管理、技術(shù)和資金優(yōu)勢的企業(yè)、社會機(jī)構(gòu)參與智慧林業(yè)建設(shè)項目投資或提供運行維護(hù)服務(wù)，加快秦嶺林區(qū)移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和云計算、大數(shù)據(jù)工作平臺建設(shè)力度，積極為智慧林業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好的配套服務(wù)環(huán)境。定期開展秦嶺林區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查，提高林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫、林業(yè)地理空間信息庫和林業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫等三大林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的時效性、可靠性，為宏觀決策提供及時有效的技術(shù)支撐。

3.4 融合現(xiàn)有平臺，促進(jìn)信息共享

深入融合現(xiàn)有林業(yè)數(shù)據(jù)庫、信息系統(tǒng)和服務(wù)平臺，增加秦嶺林區(qū)濕地資源數(shù)據(jù)、荒漠化土地資源數(shù)據(jù)、生物多樣性數(shù)據(jù)信息，加快涉密信息的脫密技術(shù)處理，促進(jìn)信息共享。建立涵蓋日常監(jiān)管、信息反饋、風(fēng)險防控、資源利用和政務(wù)工作實時信息共享機(jī)制，為林業(yè)資源監(jiān)測、應(yīng)急指揮、智能診斷等提供平臺化的支撐服務(wù)和智能化的決策服務(wù)。發(fā)揮秦嶺地區(qū)現(xiàn)有森林資源管護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系的功能，并與寶雞市秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)網(wǎng)格化平臺進(jìn)行銜接，增強(qiáng)信息共享和監(jiān)管聯(lián)動機(jī)制，實現(xiàn)秦嶺地區(qū)森林管護(hù)、生態(tài)保護(hù)無縫對接、全面覆蓋。

3.5 推廣應(yīng)用新技術(shù)，提高智慧林業(yè)建設(shè)水平

在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋林區(qū)設(shè)置遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)實時監(jiān)控林區(qū)森林、道路、人員活動等情況，及時對重點目標(biāo)進(jìn)行跟蹤、定位、放大,為日后分析提供圖像資料，為森林資源管護(hù)提供可靠的依據(jù)。

在人為活動和野生動物活動的重點區(qū)域設(shè)置一定數(shù)量的紅外線抓拍設(shè)備，定期、定點回收監(jiān)拍的圖片和影像資料，實現(xiàn)全天候監(jiān)控監(jiān)視森林。

推廣應(yīng)用無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)，在秦嶺林區(qū)各縣配置一定數(shù)量的無人機(jī)，發(fā)揮其機(jī)動快速、使用成本低、維護(hù)操作簡單等特點，及時監(jiān)控森林病蟲災(zāi)害、非法侵占林地、亂砍濫伐林木、木材運輸檢查等情況，配合大數(shù)據(jù)工作平臺，保護(hù)秦嶺林區(qū)森林資源安全，提高智慧林業(yè)建設(shè)水平。

3.6 加強(qiáng)運維管理，保障信息安全

智慧林業(yè)與網(wǎng)絡(luò)安全息息相關(guān)，要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)站、應(yīng)用系統(tǒng)的運行維護(hù)管理，全力做好信息安全和等級保護(hù)工作，開展信息安全保護(hù)培訓(xùn)，強(qiáng)化安全意識，加快信息安全維護(hù)隊伍建設(shè)，提高網(wǎng)站防護(hù)能力，防止信息泄露事故發(fā)生[1]。