森林資源信息化技術(shù)在秦嶺林區(qū)的應(yīng)用

張海鋒 黃金福 魏蓬勃 田瑞選

作者簡(jiǎn)介：張海鋒（1972.10-），男，中共黨員，大專(zhuān)，林業(yè)工程師，長(zhǎng)期從事森林資源管理、森林防火工作。

摘要：建立秦嶺林區(qū)森林資源管護(hù)信息化系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)新型信息化、數(shù)字化林業(yè)管理新模式。森林資源是人類(lèi)賴以生存的基礎(chǔ)資源，具有維護(hù)地球生命，改造人類(lèi)生存空間的生態(tài)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信息化技術(shù);應(yīng)用;成效

【中圖分類(lèi)號(hào)】F326.2【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.028

引言：由于環(huán)境變化和人為破壞，森林一直受到火災(zāi)、林業(yè)有害生物、盜伐、毀林開(kāi)墾、亂占林地、亂捕濫獵野生動(dòng)物等人為因素的威脅，因此加強(qiáng)森林管護(hù)工作就顯得尤為重要。

傳統(tǒng)森林管護(hù)工作普遍采用的人工巡視、手工介質(zhì)記錄的工作方式，該方式存在的缺陷主要包括如下：人為因素較多、信息反映不及時(shí)、無(wú)法有效監(jiān)督巡山人員的工作狀態(tài)。在林木及植被發(fā)生病蟲(chóng)災(zāi)害下，相關(guān)管理人員及專(zhuān)家無(wú)法及時(shí)獲取第一手影像資料;在發(fā)生林木盜伐情況下無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證;在森林發(fā)生火災(zāi)情況下，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位，以便組織火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)附近護(hù)林人員進(jìn)行滅火及救援。因此傳統(tǒng)管護(hù)工作存在很多弊端，火災(zāi)頻繁、盜伐不止、林業(yè)有害生物不能及時(shí)得到控制，森林資源的管理與可持續(xù)經(jīng)營(yíng)已成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

近年來(lái)隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展和成熟，本項(xiàng)目考慮通過(guò)綜合利用近年來(lái)快速發(fā)展的云計(jì)算技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等信息化手段來(lái)有效解決上述問(wèn)題，盡可能杜絕人為因素的影響，通過(guò)GPS、GIS和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)跟蹤，定位森林巡護(hù)人員的準(zhǔn)確位置，查詢相關(guān)人員的行進(jìn)軌跡，便于管理森林巡護(hù)人員，通過(guò)巡護(hù)人員上傳的現(xiàn)場(chǎng)圖片或視頻，實(shí)現(xiàn)相關(guān)專(zhuān)家對(duì)災(zāi)害的遠(yuǎn)程診斷，從而提高林區(qū)巡檢管理的工作效率，完善巡檢人員的監(jiān)督機(jī)制。最終達(dá)到一方面高效完成森林巡護(hù)任務(wù)，有效的減少和預(yù)防森林各種災(zāi)害，另一方面即時(shí)、定性、定量、客觀的考核森林管護(hù)人員的工作。

1建立森林資源信息化

陜西省龍草坪林業(yè)局和山西森軟科技有限責(zé)任公司合作開(kāi)發(fā)森林資源管護(hù)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)由信息采集、信息處理和信息管理三大部分構(gòu)成。

信息采集系統(tǒng)主要由森林巡護(hù)終端信息采集、GPRS信號(hào)傳輸和云信息存儲(chǔ)三部分構(gòu)成。該部分首先基于巡護(hù)終端的硬件和軟件完成包含經(jīng)緯度、海拔高度、地理位置信息、現(xiàn)場(chǎng)照片、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音、告警信號(hào)、人工編輯文字信息等多維多媒體信息的全方自動(dòng)采集和預(yù)處理，并發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求。然后，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)以及可擴(kuò)展的自適應(yīng)局部信號(hào)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)完成信息的傳輸，該數(shù)據(jù)將進(jìn)入公共網(wǎng)絡(luò)并最終到達(dá)阿里云以及本地服務(wù)器。在此過(guò)程中，巡檢器和衛(wèi)星實(shí)時(shí)交互，以便獲取當(dāng)前護(hù)林人員的經(jīng)緯度和行進(jìn)速度，巡檢器中的實(shí)時(shí)信息，包括經(jīng)緯度、速度、影像資料和附近的基站進(jìn)行交互，通過(guò)GPRS信號(hào)傳輸至搭載在云平臺(tái)的森林管護(hù)GPS巡檢信息系統(tǒng)，通過(guò)云平臺(tái)的統(tǒng)一發(fā)布，以方便相關(guān)管理人員通過(guò)WEB方式進(jìn)行查看。

信息處理系統(tǒng)主要依托本地服務(wù)器、阿里云服務(wù)硬件和管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理軟件完成。在數(shù)據(jù)采集完成以后，本地服務(wù)器上的數(shù)據(jù)處理模塊將首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分類(lèi)和處理：對(duì)不同報(bào)警級(jí)別的數(shù)據(jù)按照優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理并進(jìn)入對(duì)應(yīng)的應(yīng)急處理流程。對(duì)于非報(bào)警類(lèi)信息，將完成多維信號(hào)的分類(lèi)處理和融合，并將其與現(xiàn)有的其他數(shù)據(jù)體系進(jìn)行融合處理。在此過(guò)程中實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的性能：（1）融合性，必須將多維的信息在提取和處理中進(jìn)行智能的融合和處理，才能提供權(quán)衡各種因素后的最佳的評(píng)判結(jié)論，因此本系統(tǒng)中將基于圖層嵌入、信息排隊(duì)優(yōu)先處理等技術(shù)對(duì)地理信息、人員信息、植被信息、氣象信息、以及對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)多維信息進(jìn)行全面的融合和再處理。（2）智能化信息提取，存儲(chǔ)于阿里云當(dāng)中的海量信息數(shù)據(jù)庫(kù)必須通過(guò)合理方式提取為用戶需求的信息，因此在信息的提取過(guò)程中，必須堅(jiān)持智能化的方式，保障提取信息的正確性和可擴(kuò)展性。（3）數(shù)據(jù)信息的顯示方式和管理人員的處理方式。信息顯示方式采用虛擬可視化操作方便管理人員對(duì)信息的理解和處理，從而大大降低對(duì)管理人員專(zhuān)業(yè)性的要求。

信息管理系統(tǒng)主要依托運(yùn)行于本地服務(wù)器的管理平臺(tái)結(jié)合云服務(wù)完成自動(dòng)預(yù)警、人員考勤、應(yīng)急處理等方面的主要功能。在人員考勤方面可以實(shí)時(shí)可靠的完成對(duì)人員行進(jìn)距離、日達(dá)標(biāo)情況月達(dá)標(biāo)率等方面的自動(dòng)處理。在自動(dòng)預(yù)警方面需要借助數(shù)據(jù)挖掘和智能化處理方式，對(duì)局部地區(qū)的多維信息進(jìn)行綜合處理，結(jié)合本年度氣候、當(dāng)?shù)刂脖惶匦?、周邊村落分布、森林火險(xiǎn)歷史等多種信息給出全局和局部的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估和告警信息。應(yīng)急處理主要完成在不同級(jí)別的報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)時(shí)采用怎樣的最優(yōu)處理方案，并形成自動(dòng)化分級(jí)報(bào)警、人員通知、資源調(diào)度等智能化自適應(yīng)處理。

2森林資源管護(hù)信息特點(diǎn)

2.1自動(dòng)化全面數(shù)據(jù)采集

本項(xiàng)目通過(guò)智能終端的使用，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、視頻、圖片、短信等全方位的現(xiàn)場(chǎng)信息采集。同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)將地理信息系統(tǒng)、氣象記錄、本地森林災(zāi)害歷史記錄、本系統(tǒng)的報(bào)警記錄、救災(zāi)物資配置和使用記錄等全面進(jìn)行采集，形成豐富的全面信息以供使用。

2.2高可靠性數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)

本系統(tǒng)采用GPRS系統(tǒng)和阿里云組合，并結(jié)合終端的緩沖機(jī)制，形成了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。

2.3智能化信息分析和處理

系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)融合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和處理提高到智能化的水平，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的單純數(shù)據(jù)堆積。

2.4可視化顯示、數(shù)據(jù)嵌入式調(diào)用和推送

對(duì)于輸出結(jié)果采用可視化顯示方式，大大提高了系統(tǒng)的人性化特性，與此同時(shí)，各種數(shù)據(jù)的嵌入式調(diào)用和依據(jù)用戶習(xí)慣的推送大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

2.5自動(dòng)化預(yù)警和應(yīng)急處理

系統(tǒng)所形成的自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)將大大減小森林災(zāi)害的發(fā)生概率，并將發(fā)生災(zāi)害時(shí)的危害降低到最低水平。

2.6智能化自適應(yīng)演進(jìn)

本系統(tǒng)的智能化水平收到其訓(xùn)練樣本的制約，隨著系統(tǒng)的推廣和使用，系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)信息將使本系統(tǒng)向著更高的方向不斷演進(jìn)。

無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)支持脫機(jī)工作，到有信號(hào)時(shí)自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，緩存記錄提示系統(tǒng)有多少條信息沒(méi)有上報(bào)。

2.7實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合架構(gòu)，支持千萬(wàn)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)查詢，查詢1年歷史數(shù)據(jù)2分鐘以內(nèi)。

3森林資源信息化應(yīng)用成效

3.1人員實(shí)時(shí)定位跟蹤。在電子地圖上準(zhǔn)確標(biāo)注出護(hù)林人員的當(dāng)前位置，發(fā)生事件時(shí)方便調(diào)度和派遣?？蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并跟蹤護(hù)林人員的運(yùn)行速度、軌跡等信息。

3.2軌跡記錄查看。軌跡記錄功能可以對(duì)多人歷史軌跡調(diào)閱，并且直觀到達(dá)某個(gè)位置的時(shí)間、時(shí)速、精度等信息。

3.3歷史軌跡查看。無(wú)需專(zhuān)人盯防，可隨時(shí)在電子地圖上調(diào)閱某護(hù)林人員某時(shí)段的巡檢軌跡線路圖，方便后期巡檢信息有據(jù)可查。

3.4巡檢現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。采集功能可以通過(guò)APP端自帶的相機(jī)、文字等功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況開(kāi)展文字描述、拍照、錄像等操作，將巡護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況記錄下來(lái)，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將這些內(nèi)容實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器當(dāng)中。處理中心可以對(duì)該次事件進(jìn)行登記、處理，方便后期調(diào)閱，巡檢信息有據(jù)可查。

3.5隱患處理。采集功能可以幫助護(hù)林人員發(fā)現(xiàn)隱患、事件（如火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)）進(jìn)行記錄留存并上報(bào)到處理中心。讓管理中心直觀有效的了解現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，方便統(tǒng)一指揮、派遣工作及時(shí)做出相應(yīng)的處理。

3.6實(shí)時(shí)報(bào)警響應(yīng)。實(shí)時(shí)報(bào)警功能可以以最快的速度通知調(diào)度指揮中心（聲音報(bào)警）或相關(guān)負(fù)責(zé)人，緊急處理各種安全隱患事故.

3.7巡檢考核記錄。在系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)護(hù)林人員真實(shí)的巡護(hù)區(qū)域進(jìn)行電子圍欄的劃分，劃分完畢后，巡檢系統(tǒng)可以對(duì)護(hù)林人員進(jìn)行限制性考核。將預(yù)設(shè)的工作指標(biāo)提前進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，錄入完畢后，系統(tǒng)將嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)的條件來(lái)自動(dòng)識(shí)別每位護(hù)林員的工作情況。

3.8巡檢考核匯總。利用巡檢記錄當(dāng)中所記錄的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，分析護(hù)林人員考核數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算護(hù)林人員的考核完成率，可以按照年、月、季度生成報(bào)表，并保存打印。

3.9圖層管理。支持第三方影像圖層的導(dǎo)入，可將每位護(hù)林員的管護(hù)區(qū)域地形圖覆蓋到對(duì)應(yīng)電子地圖上，在電子地圖上可以直觀的看到護(hù)林人員在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的巡檢片區(qū)內(nèi)的行走軌跡情況。

3.10巡檢器電量監(jiān)控。定時(shí)采集巡檢器的電量使用情況，檢測(cè)在巡檢過(guò)程中的電量變化情況，防止巡檢人員惡意關(guān)機(jī)的發(fā)生。

3.11面積測(cè)算。通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊，形成閉環(huán)圖形，系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)計(jì)算其面積，也可以使用APP端實(shí)時(shí)測(cè)量任何地方的面積，然后將測(cè)量的區(qū)域、面積數(shù)值上傳至服務(wù)器，管理員可以通過(guò)后臺(tái)查看護(hù)林員所測(cè)量的面積值。

4結(jié)論

通過(guò)建立森林資源管護(hù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)秦嶺林區(qū)森林資源的監(jiān)督管理、資料收集保存、信息查詢?nèi)灰惑w，形成一套具有完整、高效、實(shí)用的新型信息化、數(shù)字化林業(yè)管理新模式。

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