太白山保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)探索與思考

李崇實(shí) 何強(qiáng)利

(陜西太白山國家級(jí)保護(hù)區(qū)，陜西 楊凌 712100)

21世紀(jì)，人類社會(huì)進(jìn)入了信息化時(shí)代,信息化技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)和林業(yè)發(fā)展進(jìn)行融合，發(fā)展以信息化技術(shù)為支撐的現(xiàn)代林業(yè)，建立適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代林業(yè)體系，成為未來林業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。自然保護(hù)地作為保護(hù)生物多樣性、改善環(huán)境作用的主力軍，在涵養(yǎng)水源、保持水土、改善環(huán)境和保持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要作用。推動(dòng)自然保護(hù)地信息化建設(shè)，建立資源立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價(jià)值凸顯的自然保護(hù)新模式，對(duì)促進(jìn)林業(yè)科學(xué)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 太白山保護(hù)區(qū)概況

太白山保護(hù)區(qū)位于秦嶺西部，地處周至縣、眉縣、太白縣3縣交界處，總面積為56325hm2，主峰拔仙臺(tái)海拔3767.2m，是我國大陸E105°以東地區(qū)的最高名山。太白山保護(hù)區(qū)是秦嶺生物多樣性的代表，共有種子植物1783種，蕨類植物110種，苔蘚植物325種；有獸類72種(亞種)，鳥類218種(亞種)，兩棲爬行類36種，森林昆蟲1991種。是大熊貓?jiān)谖覈植嫉淖畋苯纾澜缰纳锒鄻有蕴烊弧盎驇臁?。發(fā)源于太白山的河流有10條，其中湑水河、黑河、石頭河、霸王河等主要河流都是漢中及關(guān)中地區(qū)工農(nóng)業(yè)及生活用水的重要補(bǔ)給水源地。

2 太白山保護(hù)區(qū)信息化實(shí)踐

2.1 信息化建設(shè)背景

太白山自然保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)最早始于1996年全球環(huán)境基金(GEF)項(xiàng)目，建立了BIMS管理系統(tǒng)，因系統(tǒng)偏重于人物的管理，應(yīng)用面窄，目前已棄用。保護(hù)區(qū)日常野外巡護(hù)工作主要是實(shí)施手持GPS野外巡護(hù)管理，確保巡護(hù)員野外巡護(hù)監(jiān)測(cè)到位。2011年開發(fā)了GIS生物多樣性地理信息系統(tǒng)單機(jī)版，由于野外信息來源較少，應(yīng)用效果不佳，隨著電腦操作系統(tǒng)的快速升級(jí)，目前該系統(tǒng)已無法使用。2015年以來，持續(xù)開展了以大熊貓分布活動(dòng)為重點(diǎn)的感應(yīng)式紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)，盡管相機(jī)數(shù)量不足，但也取得了豐富的監(jiān)測(cè)資料。2017年相繼在高海拔區(qū)域建立了5處視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于森林防火和高山區(qū)人為活動(dòng)監(jiān)測(cè)。通過20a多的探索，太白山保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)和應(yīng)用總體水平低，沒有整合監(jiān)測(cè)、巡護(hù)、項(xiàng)目等數(shù)據(jù)信息搭建一個(gè)集約化、統(tǒng)一化的管理平臺(tái)，各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，存在數(shù)據(jù)“孤島”，數(shù)據(jù)之間無法共享，使用效率低，無法發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。直到2019年，太白山保護(hù)區(qū)在有關(guān)項(xiàng)目的支持下，信息化建設(shè)才走向新的階段。

2.2 建設(shè)思路及目標(biāo)

通過信息化建設(shè)，保護(hù)區(qū)加強(qiáng)轄區(qū)內(nèi)各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備及應(yīng)用終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，建立以數(shù)據(jù)庫建設(shè)為主的核心，科學(xué)整合科研監(jiān)測(cè)、野外巡護(hù)、生態(tài)旅游、公眾教育、森林防火等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)地立體化感知、數(shù)據(jù)信息共享交互的信息化管理平臺(tái)，對(duì)全轄區(qū)生境和動(dòng)植物資源進(jìn)行精細(xì)保護(hù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)管，為保護(hù)區(qū)科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3 信息化建設(shè)內(nèi)容

太白山保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)主要分為前端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、局指揮系統(tǒng)及分控中心建設(shè)和局中心決策系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)4個(gè)部分，見圖1。

圖1 信息化建設(shè)總體結(jié)構(gòu)圖

2.3.1 前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由野外視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外相機(jī)系統(tǒng)、手持移動(dòng)終端、生態(tài)環(huán)境因子自動(dòng)采集系統(tǒng)模塊構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全信息、主要保護(hù)物種監(jiān)測(cè)信息、生態(tài)環(huán)境因子和人為活動(dòng)等數(shù)據(jù)的采集，見表1。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

由于保護(hù)區(qū)山大溝深，大部分轄區(qū)屬于無人區(qū)，沒有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，因此信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)主要采取5.8GHZ頻段無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，個(gè)別區(qū)域采用光纖傳輸模式。在保護(hù)區(qū)關(guān)鍵物種分布區(qū)域的制高點(diǎn)架設(shè)9個(gè)塔點(diǎn)作為骨干節(jié)點(diǎn)，在低山區(qū)域建立8處高山數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)。塔點(diǎn)與前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、塔點(diǎn)之間使用無線或者光纖傳輸，塔點(diǎn)通過無線將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)，數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)通過光纖將數(shù)據(jù)從運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)傳至管理局指揮中心，再由指揮中心將數(shù)據(jù)傳輸至各保護(hù)站(分控中心)，見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 指揮中心及分控中心

指揮中心主要分為視頻監(jiān)控中心及中心機(jī)房2部分。建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、指揮中心服務(wù)器及存儲(chǔ)系統(tǒng)、資源數(shù)據(jù)庫和決策系統(tǒng)平臺(tái)等。

在保護(hù)站部署接入交換機(jī)、操作平臺(tái)及LCD液晶顯示屏等設(shè)備，建立分控中心。通過部分監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳和數(shù)據(jù)變動(dòng)回傳的方式，將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)傳輸至分控中心，完成對(duì)各保護(hù)站轄區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3.4 管理局中心決策系統(tǒng)

管理局中心決策系統(tǒng)主要包括自然保護(hù)區(qū)信息化管理平臺(tái)建設(shè)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

2.3.4.1 自然保護(hù)區(qū)信息化管理平臺(tái)

平臺(tái)緊緊圍繞保護(hù)區(qū)資源調(diào)查、巡護(hù)監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究、宣傳教育、社區(qū)共管等核心業(yè)務(wù)，建立了生物資源管理、生物多樣性監(jiān)測(cè)管理、巡護(hù)數(shù)據(jù)采集與管理、生境監(jiān)測(cè)管理、人為干擾監(jiān)測(cè)管理、地理空間管理與展示、視監(jiān)控融合、救援與指揮管理、宣教管理、公眾信息管理與發(fā)布、大數(shù)據(jù)分析等模塊。

2.3.4.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

圍繞保護(hù)區(qū)保護(hù)生物多樣性、自然景觀、第四紀(jì)冰川遺跡、古文化遺產(chǎn)和重要的水源涵養(yǎng)地的總目標(biāo)，分析保護(hù)區(qū)各業(yè)務(wù)科室數(shù)據(jù)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)流程，結(jié)合主管部門和公眾對(duì)保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)的共享需求，通過規(guī)范林業(yè)信息分類、采集、存儲(chǔ)、處理、交換和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，為保護(hù)區(qū)管理人員提供轄區(qū)資源狀況查詢、瀏覽和可視化展現(xiàn)。同時(shí)為相關(guān)行業(yè)和社會(huì)提供多元化信息服務(wù)。

3 安全系統(tǒng)建設(shè)

保護(hù)區(qū)綜合業(yè)務(wù)信息和系統(tǒng)服務(wù)類型，將保護(hù)區(qū)信息化系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)定為第二級(jí)(S2A2G2)，整體信息化平臺(tái)按照三級(jí)進(jìn)行建設(shè)。按照國家信息安全等級(jí)保護(hù)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，通過滿足物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全5個(gè)方面，利用密碼代碼驗(yàn)證、可信接入控制等核心技術(shù)，在“一個(gè)中心三重防御”的框架下完成信息系統(tǒng)的全面防護(hù)。同時(shí)，建立健全了組織機(jī)構(gòu)、規(guī)章制度，加大對(duì)工作人員安全管理和培訓(xùn)，確保為信息化系統(tǒng)提供立體、全面的安全保障防御體系，保證了信息化系統(tǒng)整體安全保護(hù)能力。

4 存在的問題和挑戰(zhàn)

太白山保護(hù)區(qū)信息化系統(tǒng)因起步早，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較低，雖然2019年起項(xiàng)目投資建設(shè)、信息化規(guī)范管理進(jìn)程加快,但是對(duì)標(biāo)林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)還存在短板。

4.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施依然薄弱

保護(hù)區(qū)轄區(qū)主要在中高山區(qū)域，公共電力、通訊設(shè)施無法覆蓋整個(gè)轄區(qū)，因此，轄區(qū)野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)在覆蓋率、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性與及時(shí)性還不夠完善。如，紅外相機(jī)系統(tǒng)雖然基本做到了重點(diǎn)區(qū)域覆蓋，但與信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性較小，無法通過無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸至局指揮中心，需要人工進(jìn)行回收數(shù)據(jù)及更換電池。

4.2 信息化系統(tǒng)模塊功能偏弱

新形勢(shì)下，保護(hù)區(qū)日常及業(yè)務(wù)工作日益繁雜，信息化系統(tǒng)功能固定，不能滿足工作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化需求，亟需對(duì)信息化系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，擴(kuò)展模塊功能，增加自定義模塊功能，提升信息化系統(tǒng)效能。

4.3 林業(yè)智慧化水平有待提升

信息化系統(tǒng)已經(jīng)基本建立，能夠滿足保護(hù)區(qū)業(yè)務(wù)工作的需要，但是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息資料偏少，系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析模塊應(yīng)用水平較低，對(duì)數(shù)據(jù)的深入挖掘、關(guān)聯(lián)性分析還不足。如，保護(hù)區(qū)建區(qū)50a有余積累的大量專業(yè)數(shù)據(jù)和檔案文件，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員整理校對(duì)錄入，工作量非常大。

4.4 信息化系統(tǒng)專業(yè)化人才缺乏

保護(hù)區(qū)工作人員主要是林業(yè)方向?qū)I(yè)技術(shù)人員，雖然在信息化系統(tǒng)建設(shè)啟動(dòng)后，經(jīng)過多次培訓(xùn)，基本上掌握了信息化系統(tǒng)的使用和管理，但是由于信息系統(tǒng)技術(shù)含量高、維護(hù)比較復(fù)雜，亟需開發(fā)和維護(hù)信息系統(tǒng)的專業(yè)性人才。

5 對(duì)策及建議

針對(duì)太白山保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)的問題和難點(diǎn)，提出如下建議。高度重視信息化建設(shè)工作。新形勢(shì)下，做好信息化建設(shè)，加快推進(jìn)保護(hù)區(qū)治理能力現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)從傳統(tǒng)管理到自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變，對(duì)提升保護(hù)區(qū)管理水平有著重要的意義。加強(qiáng)技術(shù)人員交流培訓(xùn)。積極鼓勵(lì)培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和鉆研信息化專業(yè)知識(shí)，采取“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”的方式，及時(shí)邀請(qǐng)專家教授講課培訓(xùn)，同時(shí)抓住各種機(jī)會(huì)，組織人員外出學(xué)習(xí)，提高專業(yè)技術(shù)人員信息化水平。加大后期項(xiàng)目資金投入。積極爭(zhēng)取項(xiàng)目資金，加強(qiáng)課題研究協(xié)作，統(tǒng)籌兼顧，穩(wěn)步提升信息化系統(tǒng)。