北斗系統(tǒng)在林業(yè)和草原行業(yè)應(yīng)用及思考

文 | 劉鵬舉

中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所

一、引言

林業(yè)和草原行業(yè)是生態(tài)文明建設(shè)的主體，在2018年的國務(wù)院機構(gòu)改革中，國家林業(yè)和草原局正式組建，形成了對森林、草原、濕地、荒漠等自然生態(tài)系統(tǒng)和陸生野生動植物資源進行統(tǒng)一監(jiān)管和系統(tǒng)治理，對國家公園等各類自然保護地進行統(tǒng)一管理的新格局。目前，全國擁有林地、草地、濕地、沙地等自然生態(tài)系統(tǒng)面積超過100億畝，各類自然保護地達1.18萬處，占國土面積70%以上，還有豐富的野生動植物資源，這些自然資源是我國重要的生態(tài)資源，是保障國家綠色發(fā)展的戰(zhàn)略資源，在維護國家生態(tài)安全、促進經(jīng)濟社會發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。

按照黨中央、國務(wù)院的系列決策部署，著力構(gòu)建系統(tǒng)完備、科學(xué)規(guī)范、運行有效的林草制度體系，全面提升系統(tǒng)治理、依法治理、綜合治理、源頭治理的能力，為林草事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供堅實保障，更好地推動生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)。為促進林草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，2020年3月，國家林業(yè)和草原局發(fā)布了《國家林業(yè)和草原局關(guān)于在林業(yè)草原行業(yè)推廣北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的意見》（簡稱《意見》）?！兑庖姟分兄赋?，在林業(yè)草原行業(yè)推動北斗系統(tǒng)應(yīng)用，是落實國家安全戰(zhàn)略和促進經(jīng)濟社會發(fā)展的重要舉措，是新時期推進林草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的迫切需要。到2022年，建成林草北斗系統(tǒng)應(yīng)用綜合服務(wù)平臺，形成標準化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的林草北斗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)支撐體系；到2025年，實現(xiàn)林草重點領(lǐng)域北斗系統(tǒng)應(yīng)用全覆蓋，推進林草行業(yè)北斗系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模和管理水平大幅提升。

本文介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在林草行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題，指出林草行業(yè)有望實現(xiàn)北斗應(yīng)用全覆蓋，并為林草行業(yè)提升系統(tǒng)治理、依法治理、綜合治理、源頭治理提供更高精度、更為可靠、更加多樣的服務(wù)和保障。

二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在林業(yè)和草原行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為林業(yè)和草原管理的基本工具得到廣泛應(yīng)用，尤其在我國林業(yè)工程的測繪、資源調(diào)查、林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測與應(yīng)急處理等工作中發(fā)揮了非常重要的作用。近年來以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在林業(yè)和草原業(yè)務(wù)中應(yīng)用廣泛，并且發(fā)展迅速，用戶量已達到10萬以上。林業(yè)當(dāng)中涉及到導(dǎo)航功能的業(yè)務(wù)主要有野外調(diào)查、勘界測量、野外巡護、動物跟蹤、機載導(dǎo)航、火情跟蹤監(jiān)測和林產(chǎn)品跟蹤等。

2015年國家林業(yè)局實施了“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在林業(yè)中的示范應(yīng)用工程項目”，針對林業(yè)需求，在廣西、湖北、新疆三個省（自治區(qū)）示范區(qū)開展了森林資源調(diào)查、森林管護、森林防火監(jiān)控和應(yīng)急指揮、森林病蟲害防治等方面的應(yīng)用。2017年國家林業(yè)局批準實施“林業(yè)生態(tài)建設(shè)與保護北斗示范應(yīng)用系統(tǒng)工程建設(shè)項目”，在全國10個示范?。ㄗ灾螀^(qū)）開展森林資源監(jiān)管、森林防火監(jiān)控與應(yīng)急指揮和野生動植物保護三大業(yè)務(wù)，涉及林業(yè)手持巡護型終端、林業(yè)手持智能型終端、林業(yè)勘界測量型終端、林業(yè)車載型終端、林業(yè)應(yīng)急指揮型終端和北斗林業(yè)RD通信終端六類終端。通過該項目的建設(shè)，建立了基于云平臺架構(gòu)的北斗林業(yè)和草原應(yīng)用體系，為進一步應(yīng)用推廣與業(yè)務(wù)擴展奠定了基礎(chǔ)（圖1）。

圖1 林業(yè)北斗示范應(yīng)用通信鏈路圖

根據(jù)林業(yè)各種業(yè)務(wù)的需求不同，業(yè)務(wù)應(yīng)用中采取對北斗定位導(dǎo)航、北斗短報文通信以及移動互聯(lián)網(wǎng)等多種技術(shù)進行組合的方式，以實現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在林業(yè)應(yīng)用中的多種應(yīng)用模式。第一種模式為林業(yè)調(diào)查類應(yīng)用，這類應(yīng)用主要是使用北斗導(dǎo)航定位，采集數(shù)據(jù)無需通過實時回傳，保存本地即可。此類應(yīng)用包括林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測、有害生物調(diào)查、野生動植物等專項調(diào)查等。在一些要求更為嚴格的業(yè)務(wù)中，如一類、二類、三類森林資源調(diào)查，以及森林資源更新調(diào)查，其數(shù)據(jù)需要與互聯(lián)網(wǎng)隔離，這類業(yè)務(wù)系統(tǒng)更需采用此種方式。第二類為基于移動通信的巡護類應(yīng)用，這類應(yīng)用需要將野外采集的數(shù)據(jù)實時回傳，并記錄軌跡，如森林資源管護、自然保護區(qū)巡護。森林資源管護是林業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)，野外巡護移動端獲取終端經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)巡護監(jiān)控和基于位置的數(shù)據(jù)采集，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)實時將數(shù)據(jù)回傳給數(shù)據(jù)中心，系統(tǒng)按照優(yōu)先級進行處理，如火警會第一時間發(fā)送給森林防火指揮中心服務(wù)平臺，其他數(shù)據(jù)接收存貯后進行統(tǒng)計分析與展示。第三類為應(yīng)急指揮類應(yīng)用，對數(shù)據(jù)的實時性要求嚴格。這類應(yīng)用主要用于突發(fā)事件的處置與救援，特別是森林火警、森林火災(zāi)撲救、森林旅游中的傷員救治等。由于這類應(yīng)用的特殊性，需要在地面移動互聯(lián)網(wǎng)通信狀況不好，或者無網(wǎng)的情況下，也要與相隔很遠的指揮中心進行通信，所以采用北斗短報文通信的功能，可以實現(xiàn)在地面無移動互聯(lián)網(wǎng)通信情況下的實時通信，將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)回傳或者發(fā)送撲救指令。以上三種應(yīng)用模式在林業(yè)生態(tài)建設(shè)與保護北斗應(yīng)用示范系統(tǒng)中均已實現(xiàn)（圖2）。第一種模式的示范應(yīng)用為林地年度更新應(yīng)用，第二種模式的示范應(yīng)用為自然保護區(qū)巡護與林政執(zhí)法應(yīng)用，第三種模式為森林火災(zāi)撲救與應(yīng)急指揮應(yīng)用。

圖2 林業(yè)生態(tài)建設(shè)與保護北斗示范應(yīng)用系統(tǒng)

三、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在林業(yè)和草原應(yīng)用中存在的問題與思考

北斗雙模導(dǎo)航在我國林業(yè)中的應(yīng)用具有極大潛力，在上述三種應(yīng)用模式中都能滿足業(yè)務(wù)需求。特別是北斗短報文應(yīng)用，相對于GPS彌補了在地面無移動互聯(lián)網(wǎng)通信的缺陷，使救援等突發(fā)事件能得到及時處置，拓展了應(yīng)用范圍。盡管北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在林業(yè)中的應(yīng)用能方便實現(xiàn)，但仍然有許多問題需要解決。

1）進一步提高北斗終端的接收能力和容錯能力，即在應(yīng)用系統(tǒng)層面上，通過軟件的過濾等功能，剔除無效數(shù)據(jù)，以提高定位精度。

2）林業(yè)和草原行業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用仍然面臨應(yīng)用分散、不成規(guī)模、沒有統(tǒng)一的用戶管理維護、缺少北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在林業(yè)和草原應(yīng)用的標準規(guī)范的問題。

3）林業(yè)各業(yè)務(wù)對導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用模式與要求各異，各業(yè)務(wù)之間相對獨立又彼此存在一定的關(guān)聯(lián)性，存在大量重復(fù)購置。

4）業(yè)務(wù)系統(tǒng)彼此獨立，大量公共、基礎(chǔ)信息難于共享。

5）各類測量設(shè)備之間以及業(yè)務(wù)流程涉及業(yè)務(wù)協(xié)同時，信息互動效率低。

針對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在林業(yè)和草原應(yīng)用中存在的問題，提出以下幾點思考。

1.統(tǒng)籌規(guī)劃

國家林業(yè)和草原局已經(jīng)成立北斗衛(wèi)星林業(yè)草原應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負責(zé)林業(yè)草原行業(yè)北斗系統(tǒng)應(yīng)用的推廣、建設(shè)、協(xié)調(diào)和管理工作。主持開展林業(yè)草原行業(yè)北斗系統(tǒng)應(yīng)用頂層設(shè)計，加快編制林業(yè)草原北斗系統(tǒng)應(yīng)用建設(shè)方案，切實增強應(yīng)用建設(shè)方案的科學(xué)性、實用性和前瞻性。通過加強行業(yè)統(tǒng)籌，形成指導(dǎo)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)、信息資源整合、應(yīng)用安全和運維體系建設(shè)的技術(shù)指南。

2.制定標準

針對林業(yè)和草原行業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用缺少標準的問題，國家林業(yè)和草原局已經(jīng)加強林業(yè)草原北斗系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)標準制修訂工作，制定了《林業(yè)草原北斗綜合服務(wù)平臺建設(shè)標準》，《北斗林業(yè)終端-平臺數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議》《北斗林業(yè)巡護業(yè)務(wù)APP接口》等標準研制工作已經(jīng)立項。同時隨著林業(yè)北斗示范項目的完成，服務(wù)平臺建設(shè)、終端技術(shù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)交換和信息服務(wù)標準將逐步形成，建立行業(yè)北斗系統(tǒng)應(yīng)用標準體系，指導(dǎo)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在全行業(yè)的推廣應(yīng)用。

3.建立一體化北斗服務(wù)體系

傳統(tǒng)林業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用缺少整體規(guī)劃，部門間業(yè)務(wù)缺少溝通問題比較突出，導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)與低效建設(shè)。通過升級完善現(xiàn)有林業(yè)草原北斗服務(wù)平臺，整合其他平臺和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，建立由國家、省、市、縣等多級用戶構(gòu)成的一體化北斗服務(wù)體系，開發(fā)北斗導(dǎo)航、定位、通信和數(shù)據(jù)分析服務(wù)功能，實現(xiàn)各層級信息資源的縱向聯(lián)通及各部門數(shù)據(jù)資源的共享集成，形成有效的運行與服務(wù)機制，為林業(yè)草原行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、公眾用戶提供高效的北斗系統(tǒng)導(dǎo)航信息服務(wù)，從而解決林業(yè)和草原行業(yè)“信息孤島”的弊端，為大數(shù)據(jù)時代公共管理問題提供支撐，實現(xiàn)政府理念的創(chuàng)新、政府職能的轉(zhuǎn)變、政府流程的再造。

4.技術(shù)融合，協(xié)同發(fā)展

林業(yè)和草原各業(yè)務(wù)部門應(yīng)用分散，導(dǎo)致目前林業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用數(shù)量快速增加的同時應(yīng)用廣度與深度滯后，難于適應(yīng)林業(yè)大量業(yè)務(wù)對衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的迫切應(yīng)用要求。通過充分利用北斗系統(tǒng)的位置服務(wù)信息，與現(xiàn)有林業(yè)草原行業(yè)中成熟應(yīng)用的遙感、地理信息技術(shù)等深度融合，鼓勵多種技術(shù)的集成創(chuàng)新，培育新型應(yīng)用技術(shù)體系，拓展應(yīng)用服務(wù)模式，促進各種技術(shù)協(xié)同發(fā)展，共同服務(wù)林業(yè)草原業(yè)務(wù)應(yīng)用。

通過與其他行業(yè)合作，利用其他行業(yè)已有的基準站、參考站等設(shè)施，提高北斗系統(tǒng)在林業(yè)草原行業(yè)的應(yīng)用精度。針對部分地區(qū)偏僻和信息傳輸不暢等狀況，借鑒其他行業(yè)成熟的北斗應(yīng)用經(jīng)驗，共同開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，提高林業(yè)草原行業(yè)定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)的連續(xù)性和準確性。建立行業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域基于北斗系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)共享機制，打破各部門間的數(shù)據(jù)隔閡，促進生態(tài)保護修復(fù)、林業(yè)草原改革發(fā)展等各項工作對位置數(shù)據(jù)的共建共用。

四、結(jié)語

隨著《國家林業(yè)和草原局關(guān)于在林業(yè)草原行業(yè)推廣北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的意見》的發(fā)布和北斗林業(yè)示范系統(tǒng)建設(shè)的實施，未來不僅需要深化北斗系統(tǒng)在森林資源監(jiān)測、管護、防火、病蟲害防治、公益林管理、重大生態(tài)工程監(jiān)測中的全面應(yīng)用，還可推廣到整個林業(yè)與草原生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)管、保護及開發(fā)利用，包括草原、濕地、荒漠、陸生野生動植物、自然保護地監(jiān)測和管理中的應(yīng)用，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的高效監(jiān)管與保護。