日本推進智慧林業(yè)建設的實踐案例

恭映璧

在少子化、老齡化趨勢急速發(fā)展導致的人口減少的背景下，以經(jīng)營林業(yè)為主的日本山區(qū)和林區(qū)，青壯年人口流失情況更為嚴重，這又進一步加劇了林業(yè)從業(yè)人員不足、森林經(jīng)營意愿減弱等問題。為應對這些挑戰(zhàn)，日本政府于2019年6月通過的《發(fā)展戰(zhàn)略跟蹤》中，明確提出將促進智慧林業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，同年11月又進一步制定推進智慧林業(yè)的十年目標：到2028年基本實現(xiàn)讓有意愿和有能力的林業(yè)經(jīng)營者都能使用智慧林業(yè)技能。

日本林野廳從2018財年（2018年4月～2019年3月）開始實施智慧林業(yè)建設實踐項目，石川縣等5個地區(qū)的智慧林業(yè)振興協(xié)會參與了項目實施，2019財年擴大到福島縣等7個地區(qū)。

實踐案例一：森林信息的高級化和共享化

實施單位：熊本縣球磨地區(qū)中央林業(yè)振興協(xié)會

林業(yè)作業(yè)：森林資源調查

關鍵技術：無人機調查森林資源

實施目的：日本的主伐通常是通過木材生產(chǎn)企業(yè)等林業(yè)服務實體從森林所有者處購買活立木來實施采伐作業(yè)，通過無人機激光測量獲取森林資源信息，能夠提高每木調查和森林資源評估效率，降低林業(yè)實體的前期生產(chǎn)成本，有助于達成合理采購價格，同時也能促進森林所有者實施采伐跡地的更新造林。

作業(yè)概況：林業(yè)振興協(xié)會對一處4.45公頃森林的主伐區(qū)同時進行了每木調查和無人機激光測量，得出活立木材積數(shù)據(jù)：每木調查1650立方米、無人機激光測量1800立方米。以每木調查結果為基數(shù)、比較兩種方法調查的材積，無人機激光測量數(shù)據(jù)的誤差為+9.1%，目前設定目標值允許的誤差范圍是±10%，實證結果表明無人機激光測量數(shù)據(jù)是準確有效的。

效益分析：采用傳統(tǒng)方法對4.45公頃森林進行每木調查，需4人作業(yè)2.5個工作日，合計人工工資8864.7元，人工費用1991.6元/公頃;采用無人機激光測量方法，節(jié)約了外業(yè)調查人工費用，但需要支付內業(yè)人工工資，按照2人2.5天計算，需要人工工資4432.35元，比每木調查節(jié)約人工工資50%。作業(yè)面積越大，激光測量節(jié)省的比例越高。另外，激光測量和數(shù)據(jù)分析費用177.3元/公頃，4.45公頃需支付789元。合計無人機激光測量比傳統(tǒng)方法節(jié)約成本40%以上。

實踐案例二：森林信息的高級化和共享化

實施單位：山口縣智慧林業(yè)實踐對策協(xié)會

林業(yè)作業(yè)：森林資源調查

關鍵技術：地面激光掃描儀調查森林資源

實施目的：利用地面激光掃描儀實施激光測量，比傳統(tǒng)每木調查更省力且能獲得高精度的森林資源信息和地形信息。通過使用木材采伐規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃編制系統(tǒng)對這些森林資源數(shù)據(jù)進行分析和計算收支等情況，可以實現(xiàn)“立木庫存可視化”的目標。同時，林業(yè)規(guī)劃設計單位通過平板電腦等設備上的施工作業(yè)提案系統(tǒng)，將精準的收支計劃應用于向森林所有者編制的施工作業(yè)方案和計劃之中，以提高集約化施工作業(yè)的效率。

作業(yè)概況：對協(xié)會會員的項目實施地（7處，共11.2公頃），利用地面激光掃描儀測量森林資源并與傳統(tǒng)方法進行比較。經(jīng)林業(yè)實踐對策協(xié)會實地對比驗證，地面激光掃描儀測量由3人作業(yè)，作業(yè)效率為7.4小時/公頃，合計22.2公頃，包括為保證測量效果對標準地進行適當清理的作業(yè)時間;每木調查由3人作業(yè)，作業(yè)效率為20.1小時/公頃，合計60.3小時。地面激光掃描儀測量森林資源比傳統(tǒng)方法節(jié)約人力63%。

效益分析：地面激光測量的工作效率是每木調查的2.72倍;地面激光測量的用工成本為1985.7元/公頃，每木調查為5318.82元/公頃，地面激光測量節(jié)約人工成本64%。

實踐案例三：提高經(jīng)營效率和利潤率

實施單位：愛知縣木材生產(chǎn)與流通協(xié)會

林業(yè)作業(yè)：林區(qū)的道路建設

關鍵技術：林區(qū)路網(wǎng)設計與支持軟件

實施目的：愛知縣自古就是優(yōu)質木材產(chǎn)區(qū)，但受木材價格持續(xù)低迷的影響，森林所有者投資回報減少，木材生產(chǎn)意愿下降。為保障原木的穩(wěn)定供應，愛知縣木材生產(chǎn)與流通協(xié)會利用航空激光測量獲得了詳細的森林資源信息和地形信息，引入了林區(qū)路網(wǎng)設計軟件以提高設計效率，目的是降低生產(chǎn)成本，促進木材生產(chǎn)。

作業(yè)概況：在項目實施的候選地（3處，共8公頃）進行了作業(yè)道路（長為1530米，寬為3米）設計，并制定了施工作業(yè)建議書（需要運出柳杉、扁柏間伐材約650立方米）。引入了利用航空激光測量地形數(shù)據(jù)的路網(wǎng)設計支持軟件，在模擬林區(qū)路網(wǎng)布置（林區(qū)道路、林業(yè)專用道路及林業(yè)作業(yè)道路三級路網(wǎng)）的同時，能夠看到真實的木材資源分布狀況和地形等效果。在運輸間伐項目區(qū)（約4公頃）進行了林業(yè)作業(yè)道路（長為1230米，寬為3米）的設計，并用于合理施工的線形研究。林業(yè)作業(yè)道路并行開通，并開始了木材生產(chǎn)（柳杉700立方米）。

效益分析：利用路網(wǎng)設計支持軟件對林業(yè)專用道（長為1900米）試行了總體規(guī)劃調查，對建議線形進行了比較研究。1900米林業(yè)專用道路用傳統(tǒng)方法和軟件設計的成本分別為：37.13萬元、29.13萬元，設計費由195元/米降至153元/米，下降21.6%，節(jié)約設計費42元/米。

實踐案例四：提高集約化作業(yè)的效率和節(jié)約人力項目

實施單位：長野縣智慧林業(yè)推進協(xié)會

林業(yè)作業(yè)：木材檢驗

關鍵技術：木材驗收系統(tǒng)

實施目的：長野縣擁有全國屈指可數(shù)的豐富森林資源，但由于缺乏穩(wěn)定的木材供應體系，森林資源未能充分利用，無法滿足日趨增長的市場需求。智慧林業(yè)推進協(xié)會在準確調查森林資源信息的基礎上，將主要林業(yè)實體的原木庫存情況導入木材驗收系統(tǒng)，以提高管理效率和生產(chǎn)力。依托木材驗收系統(tǒng)，可在集材場利用智能手機應用程序對原木材積進行無紙化檢驗，實現(xiàn)木材產(chǎn)量的即時化管理，并能夠向木材需求方分享集材場木材的樹種、數(shù)量、規(guī)格等信息。

作業(yè)概況：利用林業(yè)機械將樹木伐倒、造材并集材后，傳統(tǒng)的木材驗收方法是公司派專人到集材場協(xié)助檢尺，采用木材驗收系統(tǒng)替代人工檢尺和紙媒記錄檢測數(shù)據(jù)后，僅由集材場的工作人員即可完成檢尺作業(yè)，具體方法是：將相同材長的原木分類集材碼放，用智能手機拍攝分類碼放原木的端面照片并上傳到木材驗收系統(tǒng)，云端服務器會通過照片判讀原木的數(shù)量、直徑等信息，并據(jù)此計算原木材積。

成效分析：數(shù)字化驗收提高了木材檢尺的工作效率，減少用工量，與傳統(tǒng)方法對比，每個集材作業(yè)現(xiàn)場（平均10公頃）的用工量由20小時/月/人減少到3小時/月/人，減少85%，節(jié)約用工2.1人/月，扣除系統(tǒng)安裝和軟件使用年費等開支，每年可節(jié)約成本1.06萬元。

實踐案例五：木材供需匹配便利化項目

實施單位：長野縣智慧林業(yè)推進協(xié)會

林業(yè)作業(yè)：木材銷售與流通

關鍵技術：供應需求匹配相關（SCM）系統(tǒng)

實施目的：長野縣的目標是開發(fā)一個木材供需匹配和流通便利化系統(tǒng)，構建具有競爭力的林業(yè)縣的體制框架。通過生產(chǎn)商和消費者等共同合作建立木材供應鏈（SCM）管理系統(tǒng)，加強對產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)量和集材場庫存的即時管理，提高中游木材流通的效率，實現(xiàn)生產(chǎn)、庫存、交易、流通的一體化管理，減少流通環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本。

作業(yè)概況：供需匹配系統(tǒng)同時接收采伐現(xiàn)場木材產(chǎn)量等供應方信息及木材加工廠等需求方信息，木材SCM系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)、需求等信息進行一體化管理并匹配供需，在系統(tǒng)內完成交易后，由系統(tǒng)安排運材車輛將木材從集材場直接配送至木材加工廠等地。這種管理模式，不但提高了木材匹配的效率，而且省去了傳統(tǒng)生產(chǎn)流通方式中的轉運木材至貯木場重新裝卸的環(huán)節(jié)，提高了木材流通效率并降低了物流成本。

效益分析：一是使木材流通管理的用工效率提高了26%，在即時掌握木材供給量信息、調整木材裝車地點、協(xié)調運輸車輛等方面，用工時間由50小時/月減少到37小時/月;二是木材從集材場直接送貨數(shù)量提高了20%，僅此一項就節(jié)約費用54.37萬元，降低木材成本38.41元/立方米。

啟示

伴隨著智能化時代的到來，智慧林業(yè)必將得到快速發(fā)展。日本的智慧林業(yè)建設尚處于實證推廣階段，借鑒日本發(fā)展智慧林業(yè)的實踐案例，我們可以從中得到一些啟示。

1、統(tǒng)一的組織領導有利于智慧林業(yè)的有序化推進。智慧林業(yè)建設是一項巨大的系統(tǒng)工程，涉及到多領域、多學科、多專業(yè)的技術集成，在統(tǒng)一的組織領導和總體設計下開展有序的實踐驗證與推廣應用，不僅可以促進智慧林業(yè)建設循序漸進、全面推進，還可以防止重復，事半功倍。日本政府在智慧林業(yè)實踐項目中雖然框定了“森林信息的高級化和共享化”“提高集約化作業(yè)的效率和節(jié)約勞力”“提高經(jīng)營效率和利潤率”“木材供需匹配便利化”等4個方向，但各地從實際出發(fā)，選擇了適合本地區(qū)的技術路線，相同的項目，產(chǎn)生了不同特色和效果。

2、多元的組織結構有利于智慧林業(yè)的協(xié)調性發(fā)展。7個試點縣的智慧林業(yè)實踐項目均由省級智慧林業(yè)促進協(xié)會牽頭，其成員大多來自三個方面：一是省市級的政府林業(yè)主管部門和基層政府，二是森林組合聯(lián)合會、木材生產(chǎn)、加工與流通企業(yè)等，三是大學或科技公司多為特別會員。這種縱向從頂?shù)降?、橫向極限到邊的縱橫交織的組織架構有利于形成合力，發(fā)揮各自優(yōu)勢，促進智慧林業(yè)建設高效協(xié)調發(fā)展。政府、協(xié)會、企業(yè)與科研單位各司其職，國家的政策法規(guī)能夠快速貫徹落實，項目進展和存在的問題能夠及時反饋，實施的項目緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，取得的科技成果和技術專利能夠迅速轉化為生產(chǎn)力，實現(xiàn)市場化運作、商業(yè)化運營。

3、量化的成效分析有利于智慧林業(yè)的自覺性應用。所有的實踐案例都將新技術方法與傳統(tǒng)方法進行了比較，并量化分析了項目的成效，讓提高的效率、節(jié)約的成本和增加的收益一目了然。這種直觀、量化的分析方法，可以讓林業(yè)企業(yè)，特別是林農(nóng)增強感性認識，增加企業(yè)、林農(nóng)推廣應用智慧林業(yè)技術的自覺性和內生動力。還可以根據(jù)量化分析結果，及時調整智慧林業(yè)建設的政策方向、實施項目和支持力度，引導智慧林業(yè)按照市場化模式實現(xiàn)良性循環(huán)發(fā)展。