5G“贛林通”護江西綠水青山
——江西省5G智慧林業(yè)管理創(chuàng)新應用

張夢圓 張健 朱玲紅 李龍

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司江西省分公司 南昌市 330096

0 引言

5G“贛林通”平臺屬于北斗應用、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等多種科技手段高度融合的創(chuàng)新型科技產(chǎn)品，以北斗/GNSS實時精密定位及AI大數(shù)據(jù)分析結(jié)合地理信息等技術(shù)手段，整合共享相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)成果，以國家和省級系統(tǒng)平臺框架為核心基礎(chǔ)，建設(shè)統(tǒng)分結(jié)合、各有側(cè)重、上下聯(lián)通的林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”平臺。采用“一朵云、一張圖、四平臺、N子應用”即（1+1+4+N）的設(shè)計模式，構(gòu)建了“空天地”一體化全面監(jiān)測體系，對江西全省森林資源“一張圖”“一套數(shù)”“一體化”進行管理，實現(xiàn)林長制管理范圍全覆蓋、工作過程全監(jiān)管、業(yè)務(wù)信息全支撐等功能?！摆M林通”云平臺可實時監(jiān)控記錄護林員巡山護林軌跡，便于護林員將發(fā)現(xiàn)的破壞森林資源違法事件及時準確上報，實現(xiàn)了涉林違法問題的快速發(fā)現(xiàn)、快速處理，提升了對護林員監(jiān)管的水平，實現(xiàn)了江西林業(yè)的數(shù)字化治理。

1 平臺建設(shè)需求

江西省是我國南方重點集體林區(qū)和重要生態(tài)屏障，自然稟賦良好，到處青山綠水。全省現(xiàn)有林地面積1.62億畝，占國土面積的64.69%；森林覆蓋率63.35%，居全國第2位。2016年和2019年，習近平總書記兩次視察江西時均指出：綠色生態(tài)是江西最大財富、最大優(yōu)勢、最大品牌，要做好治山理水、顯山露水文章，打造美麗中國“江西樣板”。

以人力巡查為主的林業(yè)生態(tài)治理形式，難以適應生態(tài)文明治理體系數(shù)字化、現(xiàn)代化治理的需要。為提升片區(qū)森林資源的保護效率，進一步加強源頭管理，提升護林工作質(zhì)量，林長制信息化改革勢所必然。另一方面，數(shù)字經(jīng)濟是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的重要組成部分，構(gòu)建數(shù)字化信息平臺，利用北斗、AI、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、空天地遙感等先進技術(shù)實現(xiàn)行政、經(jīng)濟與社會治理精準化是大勢所趨。

江西省政府辦公廳印發(fā)《江西省數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展三年行動計劃（2020-2022年）》，把數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展作為加快江西省新動能培育的“一號工程”。規(guī)劃提出，加快構(gòu)建全省數(shù)字經(jīng)濟生態(tài)體系，促進智慧生態(tài)推進工程，實施生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)項目，逐步實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境要素的實時監(jiān)控、預測預警、應急指揮，提升生態(tài)資源數(shù)字化管控能力。江西省委辦公廳省政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于全面推行林長制的意見》也明確提出：探索建立“互聯(lián)網(wǎng)＋”森林資源實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，及時掌握森林資源動態(tài)變化，逐步建成全省森林資源管理“一張圖”“一套數(shù)”的動態(tài)監(jiān)測體系。

在上述背景下，江西省林業(yè)局對林長制與護林工作進行信息化與數(shù)字化改革，實現(xiàn)林業(yè)生態(tài)數(shù)字治理是可行且必要的。以廣域的移動互聯(lián)網(wǎng)動態(tài)信息為根基，以北斗巡護+AI大數(shù)據(jù)分析為手段，結(jié)合實地巡查，實現(xiàn)“巡林有蹤、護林有眼、管林有據(jù)”，不斷提升護林工作效率，全面助力江西省生態(tài)文明建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展，打造極具特色的生態(tài)文明建設(shè)“江西樣板”。

2 總體思路

總體思路以“林長制管理制度”為基礎(chǔ)，以林業(yè)生態(tài)數(shù)字治理為核心，通過與林業(yè)信息技術(shù)的有機結(jié)合，以有效整合森林治理信息、打破地域限制、提高林長工作效率、快速推進林長制工作為目的，最終實現(xiàn)“林長治”目標。依據(jù)國家林業(yè)和草原局、江西省“林長制”工作開展相關(guān)文件要求，在遵循“需求導向、功能實用，統(tǒng)分結(jié)合、各有側(cè)重，資源整合、數(shù)據(jù)共享，方便實用、確保安全”的原則下，充分利用現(xiàn)有林業(yè)信息化資源，并根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)實際需要，以北斗/GNSS實時精密定位及AI大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，整合共享相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)成果，以國家和省級系統(tǒng)平臺框架為核心基礎(chǔ)，建設(shè)統(tǒng)分結(jié)合、各有側(cè)重、上下聯(lián)通的林長制管理信息平臺。采用“一朵云、一張圖、四平臺、N子應用”即（1+1+4+N）的設(shè)計模式，構(gòu)建“空天地”一體化全面監(jiān)測體系，對全省森林資源“一張圖”“一套數(shù)”“一體化”進行管理，實現(xiàn)林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”工作管理范圍全覆蓋、工作過程全監(jiān)管、業(yè)務(wù)信息全支撐等功能。

圖1 空天地一體化林長制平臺建設(shè)架構(gòu)

3 技術(shù)方案

3.1 技術(shù)路線

3.1.1 嚴格遵循江西省《關(guān)于全面推行林長制的意見》進行平臺設(shè)計

以“互聯(lián)網(wǎng)+林長制”為設(shè)計理念，以“一張圖”“一套數(shù)”的動態(tài)監(jiān)測為核心，以涉林事件為主線，以各級林長工作內(nèi)容為導向，以日常巡查和公眾監(jiān)督為抓手，通過“北斗+AI”的深度應用，以移動終端和微信公眾號為前端工具，搭建以“云（林業(yè)政務(wù)云、聯(lián)通沃云）、端（各種物聯(lián)傳感采集端、智能終端設(shè)備、北斗終端、視頻監(jiān)控終端設(shè)備）、庫（林長制數(shù)據(jù)庫）、網(wǎng)（電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）、臺（林長制管理信息平臺）”為重點的林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”基礎(chǔ)設(shè)施。建設(shè)了“移動巡查、公眾監(jiān)督、云端管理”的空天地一體化林長制管理信息平臺，提供省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級林長管理的一站式服務(wù)，實現(xiàn)林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”精細化、現(xiàn)代化。整體框架如圖2所示。

圖2 林長制管理信息平臺整體框架圖

3.1.2 建設(shè)面向林業(yè)巡護的GNSS基準站網(wǎng)絡(luò)和北斗/GNSS高精度數(shù)據(jù)服務(wù)中心

按照全省、全市及全林區(qū)三級開展GNSS基準站網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)型設(shè)計、站點選址與觀測環(huán)境測試、基建施工以及設(shè)備安裝與調(diào)試。各站點采用可接收北斗/GPS/GLONASS多系統(tǒng)信號的扼流圈天線以及相應的參考站接收機設(shè)備等，站點有穩(wěn)定電源供電，并保障在-40℃～70℃的環(huán)境下可以正常工作。

在基準站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時，江西省內(nèi)建設(shè)了北斗/GNSS高精度數(shù)據(jù)服務(wù)中心。同時在各重點林區(qū)所轄地市構(gòu)建了3-4個數(shù)據(jù)服務(wù)分中心，其中1-2個并發(fā)運行，剩余部分作為備份服務(wù)中心。數(shù)據(jù)服務(wù)中心接收各基準站實時觀測數(shù)據(jù)與導航星歷，用戶使用數(shù)據(jù)處理中心播發(fā)的軌道與鐘差數(shù)據(jù)，可以在任意位置實現(xiàn)高精度實時定位解算。在中心建設(shè)中，主要研究內(nèi)容是國內(nèi)外基準站數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲控制與數(shù)據(jù)同步技術(shù)，并提出整網(wǎng)數(shù)據(jù)匯集方案，保證各站平均延時時間在500ms以內(nèi)，實現(xiàn)林區(qū)內(nèi)定位達到米級（10米以內(nèi)）精度。

3.1.3 開發(fā)廣域?qū)崟r精密服務(wù)軟件

基于接收的廣域GNSS基準站與區(qū)域GNSS基準站數(shù)據(jù)，研究多系統(tǒng)聯(lián)合精密定軌、軌道鐘差預報、電離層DCB生成、基于CORS精細大氣誤差建模等多項核心技術(shù)并實現(xiàn)工程化，開發(fā)多系統(tǒng)廣域?qū)崟r精密服務(wù)軟件，從而實現(xiàn)全球高精度差分定位服務(wù)。

3.2 建設(shè)內(nèi)容

建設(shè)主要內(nèi)容包括全省林業(yè)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建庫、智慧林長制管理信息平臺信息系統(tǒng)建設(shè)、智慧林業(yè)感知監(jiān)測平臺三大部分。

3.2.1 林長制管理信息平臺數(shù)據(jù)庫建設(shè)

按照國家和江西省林業(yè)信息化數(shù)據(jù)庫建設(shè)相關(guān)標準規(guī)范及指南，在全面理清現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)上，進行科學合理的規(guī)劃，建設(shè)林長制空間數(shù)據(jù)庫、林長制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、林長制屬性數(shù)據(jù)庫和林長制動態(tài)數(shù)據(jù)庫，打造形成全省“林業(yè)資源一張圖”，逐步建成全省林業(yè)資源管理“一張圖”“一套數(shù)”的動態(tài)監(jiān)測體系。按照林長制對象生命周期和屬性有效時間設(shè)計全時空的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，保障各種信息歷史記錄的可追溯性，建立健全森林資源數(shù)據(jù)更新機制，利用空天地一體化體系獲取更為全面且深入的信息，將遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、林長制數(shù)據(jù)、林業(yè)資源一張圖數(shù)據(jù)、森林督查數(shù)據(jù)、空天地監(jiān)測數(shù)據(jù)、督導考核數(shù)據(jù)以及生態(tài)評價數(shù)據(jù)等綜合起來，建設(shè)江西省林長大數(shù)據(jù)中心，為林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”提供數(shù)據(jù)支撐與一張圖服務(wù)。

3.2.2 林長制管理信息平臺信息系統(tǒng)建設(shè)

以林長制任務(wù)為核心，以林業(yè)生態(tài)治理的數(shù)字化、精細化為重點，以社會化參與為補充，結(jié)合森林資源管理和林長制實際特點，利用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息、衛(wèi)星應用等新興技術(shù)，開發(fā)林長制管理信息平臺（包括林長制綜合管控平臺〔電腦PC端〕、林長制管理系統(tǒng)APP端〔贛林通〕、林長制管理系統(tǒng)微信公眾號、林長制大數(shù)據(jù)綜合展示平臺），實現(xiàn)森林資源的精細化管理，全面構(gòu)建發(fā)現(xiàn)及時、處理及時、監(jiān)管透明及可量化的林長制管理保護體系。通過電腦PC端、手機APP和微信公眾號三種形式，實現(xiàn)“三端服務(wù)”。

圖3 林長制大數(shù)據(jù)綜合展示平臺示意圖

3.2.3 智慧林業(yè)感知監(jiān)測平臺

智慧感知監(jiān)測平臺是北斗技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合應用體現(xiàn)，在大數(shù)據(jù)、云計算的支持下，以其物聯(lián)、自動的特性而具有自動感知的能力，進而使林業(yè)的監(jiān)控與開發(fā)更加智能化。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)傳感、紅熱成像視頻監(jiān)控、無人機巡查等技術(shù)，結(jié)合衛(wèi)星遙感、基于北斗/GNSS實時精密定位林業(yè)巡護服務(wù)系統(tǒng)，自動采集環(huán)境參數(shù)、氣象參數(shù)、植物生長參數(shù)及圖片信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)處理方法進行動態(tài)感知和智能決策，實現(xiàn)林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”的智能監(jiān)測、病蟲害及林火早期預警，為提升巡護人員的監(jiān)督機制、防止森林病蟲害、盜砍盜伐現(xiàn)象的發(fā)生、提高森林資源調(diào)查效率、完善珍貴物種保護機制、改善林木撫育水平等方面提供支持。

圖4 智慧林業(yè)感知監(jiān)測平臺示意圖

4 應用效果

5G“贛林通”云平臺上線以來，基本實現(xiàn)了林業(yè)生態(tài)數(shù)字化治理，重點滿足了林長制信息數(shù)據(jù)化、可視化以及規(guī)范化管理的工作要求，實現(xiàn)了從“林長制”到“林長治”的發(fā)展目標，有效支撐了林長制的組織體系、制度體系和責任體系落地，形成了“統(tǒng)一治林平臺、行業(yè)部門協(xié)同、線上線下結(jié)合、全民共同參與”的林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”新格局。平臺應用效果主要包括以下幾方面：

（1）全國首個省市縣鄉(xiāng)村五級統(tǒng)一部署的林長制信息化平臺：在全省統(tǒng)一標準、制度規(guī)范下，通過電腦PC端、手機APP和微信公眾號“三端服務(wù)”，對全省各地市、區(qū)縣實現(xiàn)全類別數(shù)據(jù)的收集、分析、展示，實現(xiàn)上通下聯(lián)，在統(tǒng)一平臺下，注冊使用的各級林長、護林員、監(jiān)管員等用戶8萬余人；全省每天自動上報、收集的全類別數(shù)據(jù)達2萬余條。全面提高了林長制工作規(guī)范化管理水平。

表1 項目平臺輻射情況國內(nèi)對比表

（2）通過5G網(wǎng)絡(luò)采集傳輸巡林數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了各級林長巡林AI智能化、標準化管理。巡山護林是林業(yè)生態(tài)治理工作的重要內(nèi)容，平臺基于先進的北斗技術(shù)，以“5G+贛林通APP”為手段，結(jié)合AI智能算法，精確助力林長、護林員的巡山護林工作。

表2 平臺應用前后巡護效果對比

（3）對我省的森林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”提供了全過程、全閉環(huán)式的事件管理機制，截至目前全省累計上報涉及森林資源人為破壞、病蟲害破壞、森林火災、林地糾紛等10大類型事件共計27000余起，對保護我省森林資源、及時制止林地破壞起到了積極的作用。

表3 平臺應用前后事件處理效果對比

（4）提升了林長制監(jiān)督服務(wù)能力，為全省各級林長提供全面科學的考核數(shù)據(jù)支撐。省林業(yè)局每年基于本項目研發(fā)成果，通過平臺收集的各類大數(shù)據(jù)，結(jié)合先進的算法，對全省8萬余名林長、護林員、監(jiān)管員進行了全面的考核，有力壓實了林業(yè)生態(tài)治理中各級林長的責任。

表4 平臺應用前后考核效果對比

（5）實現(xiàn)了森林資源信息數(shù)字化并進行了統(tǒng)一化管理：累計完成數(shù)據(jù)量超20TB，主要包含全省林地網(wǎng)格化數(shù)據(jù)、林業(yè)專題數(shù)據(jù)、林長專題數(shù)據(jù)、基于北斗的巡查數(shù)據(jù)等。同時，增量數(shù)據(jù)以每個月約800M-1GB在進行累積。

表5 項目數(shù)據(jù)處理量國內(nèi)對比表

（6）實現(xiàn)了林區(qū)高精度米級定位：解決了在高遮擋區(qū)域，GNSS衛(wèi)星原始信號飄移或缺失的問題，將人員巡護設(shè)備精度提升至了米級，便于人員進入林區(qū)后相互協(xié)同作業(yè)；同時也實現(xiàn)了巡護過程中事件的高精度定位，相關(guān)問題的位置信息可以隨圖片進行保存及回傳，為治理人員快速到達現(xiàn)場提供了可能，減少尋找時間及人員在林區(qū)的安全隱患。

（7）5G“贛林通”云平臺在林業(yè)巡護和林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”中的創(chuàng)新應用推動森林資源保護管理更加精細。

表6 平臺應用前后森林違法數(shù)量對比

（8）5G“贛林通”云平臺在林業(yè)巡護和林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”中的創(chuàng)新應用推動森林增綠提質(zhì)步伐明顯加快。江西智慧林長平臺推廣并應用后，全省林業(yè)工作人員育林護林的積極性與有效性明顯提高。

表7 平臺應用前后森林增綠提質(zhì)對比

（9）5G“贛林通”云平臺在林業(yè)巡護和林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”中的創(chuàng)新應用帶動綠色生態(tài)紅利得到充分釋放。

表8 平臺應用前后林下經(jīng)濟產(chǎn)值對比

5 結(jié)束語

江西聯(lián)通5G“贛林通”云平臺重點建成了基于5G+北斗技術(shù)結(jié)合空天地立體化監(jiān)測的智能管理平臺，滿足了林長制信息數(shù)據(jù)化、可視化以及規(guī)范化管理的工作要求，基本實現(xiàn)了林業(yè)生態(tài)“數(shù)治”為逐步實現(xiàn)從“林長制”到“林長治”的發(fā)展目標，提供了實用、方便、高效的服務(wù)管理平臺。同時拓展了江西省智慧林業(yè)建設(shè)，有效支撐了林長制的組織體系、制度體系和責任體系落地，基本形成了“統(tǒng)一治林平臺、行業(yè)部門協(xié)同、線上線下結(jié)合、全民共同參與”的新格局。