清研智談 | 數字化推動森林智慧監管

中央網絡安全和信息化委員會印發《“十四五”國家信息化規劃》,明確指出“提升林草生態網絡感知能力,完善生態系統保護成效數字化監測評估體系”,為數字化系統建設引領了方向,中國林業信息化建設邁入了新的階段,全國各地相繼推出數字林業發展規劃。2020年,國家林業和草原局調查規劃設計院研發的“國家森林資源智慧監測和數字管理平臺”發布,為我國的森林資源監測、管理提供了定量、高效、精準的智能化服務,進一步完善了我國數字林業整體架構。截至目前,全國多個省份建立了集災害數據采集、管理、監測、遠程診斷、預報預警等功能為一體的智能化綜合管理平臺。
何為“數字林業”
數字林業是指以林業多信息源網絡數據庫為基礎,以“3S”技術、智能技術、虛擬現實技術等為特征、具有三維顯示和無縫多級數據共享的開放系統。它的建成將為林業建設提供一個更廣泛、更形象化的信息處理環境及支撐系統,推動林業生產各個環節的信息化進程,為林業和全社會提供信息服務,保障林業的健康快速發展。在建立歷史檔案、現狀展示、預測森林發展動態、分析決策和精準林業方面都具有廣泛的應用。

數字林業助力森林資源監管的實施路徑
森林防火
通過新興數字技術實現林火風險指數GIS計算、重點防火地帶GIS區劃與設計、火險火情預測預報、滅火方案及災后損失評價、搭建林火精準防控平臺等功能。建立天地空一體化的林火智慧預測預警系統,實現森林火災的科學防控。同時為森林防火三維地理信息數據可視化及智能分析提供基礎底圖,針對森林火災撲救過程中林區路網不完善、路徑規劃不合理的問題,提出林火撲救道路選線模型。

森林防火應急指揮系統
病蟲害監測
通過設置監測站配置監控裝置、紅外傳感器等,對區域內的溫度、濕度等因素進行監測,掌控病蟲害發生的動向并進行科學預測,以便對有害生物采取全方位、多角度地防控措施,最大程度上切斷傳播源和傳播途徑,以減少病蟲害對林地帶來的直接影響。

林業有害生物遠程診斷智能平臺
野生動物保護
通過給野生動物身上貼傳感器,記錄其相關數據,例如年齡、名稱、品種和習性,并制成電子檔案和電子標簽,來對野生動物進行實時監控,如果監測到生命體征或者行動軌跡有異常,林業管理人員能夠及時采取措施。還可以在林地安裝攝像頭收集野生動物的詳細畫面信息,能夠幫助其進行人工培育,有助于珍稀動物的繁衍,用這種方式來更好地保護野生動物,促進生物多樣化發展。

野生動物巡護系統
森林資源監測與管理
通過利用感應器、電子標簽等裝置對森林環境實施監測,可以更加準確定位樹木的樹齡、高度和寬度等信息,有利于樹木的管理。與此同時,還可以對樹木周邊環境進行實時監測,掌握林木的生長發育環境、林木養分吸收狀況及繁殖情況,實現森林資源的高效監管。此外,將傳感器或者攝像頭安裝至樹木上,可以全面監測林地內環境污染,有效監控亂砍濫伐的現象,加強森林資源管護。

森林資源遙感智能監測平臺
數字林業的各地實踐
北京市:開啟“人防+技防”數字化監管護林新模式
北京市搶抓大數據發展機遇,通過科技賦能“林長制”工作,形成了分片管理、聯巡聯防、互通林情的工作機制,創新建立了一種“人防+技防”的數字護林新方法。
一是以林業藥物防治用藥數字化監管平臺為基礎搭建的“北京林木智能保護基站”,涵蓋了病蟲害防治、平原林地防滅火、林下經濟數據服務等多領域的林業信息化數字化物聯網系統。病蟲害巡查測報人員同時可以進行防火巡查,觀測塔在監測林地火災同時可以監測林木病蟲害情況;蓄水池可以滿足冬季防火和夏季防蟲的用水需要;在發生火災時,病蟲害防治車輛可以立即轉為林地消防車輛,投入滅火過程中,資源共享帶來了便捷性。智能基站在病蟲害防治方面的作用尤為重要,通過智能自動混藥系統和施藥系統實現節藥,減少農藥浪費,實現綠色精準防治。同時自動混藥可以避免人與農藥接觸和污染環境,減少危害。此外智能基站的數據監控功能可以實現林地區域用藥精準統計,形成林地用藥大數據,為病蟲害防治提供指導服務。
二是建立林業信息化管護智能系統。采用“智慧眼”與“和對講”,利用終端傳感器設備,通過物聯網、遙感等技術,精確采集森林資源變化即時數據和生產經營相關數據,實現實時定位、錄制視頻、自動作業、一鍵報警等功能,包括巡林時長、路線、軌跡、點位都可以被實時記錄,實現“一目了然”。結合防火滅火物聯網平臺、病蟲害防治、林下經濟數據服務等多領域為一體的林業信息化管護系統,實現平原林地網格化管理。

林木智能保護系統

林業信息化管護智能系統
貴州省貴陽市:打造數字林業監管云平臺
貴陽市緊跟數字化發展大勢,搭建了數字林業云平臺,加快林業信息化建設步伐,助推林業精細化管理目標。一是構建了林業生態保護空間數據“一張圖”。通過對林業各類業務數據的集成、共享、分析和利用,實現了全市森林資源動態更新和“一張圖”管控,極大地提高了林業工作效率和林業要素保障水平。二是實現林業“一張網”科學防控。結合建設森林防火遠程視頻監控體系、野生動植物監測體系和林業有害生物防治體系,通過應用3S、視頻監控、衛星遙感、無人機、移動終端等技術,建成集空天地監測為一體的林業災害防控“一張網”。三是建立古樹名木“電子戶口”。對全市古樹名木實行100%掛牌保護,管理保護實現數字化,并建立古樹名木資源空間數據庫,及時更新數據信息,實施動態化管理。

貴陽市營造林信息管理系統
浙江省開化縣:建設“數字孿生智慧林業”場景
開化縣順應數字智能發展潮流,率先打造“數字孿生智慧林業”場景,進一步提升空間治理能力。一是“實時+史料”,建立數字孿生本底模型。利用先進設備,對重要數據進行點云成像,通過與森林資源本底歷史數據比對、核查及導入,完成數字孿生本底數據模型建立。實現林業資源概況數字化、全景化、實景化展示。二是“共建+共享”,打通部門數據信息壁壘。與浙江省內多家單位針對環境因子、林木因子、管理因子及林下經濟等4大類120余張基礎數據表進行資源共建共享,打通空間治理大數據庫,構建跨部門治理“一張圖”。三是“科研+實用”,搭建數字化應用場景。與多家科研單位、專業院校開展深度合作,進行病蟲害防治、碳儲碳匯、林下經濟發展等深化研究,科學制定場景模型。

開化共富林業應用
目前,數字林業的應用不斷加強,為林業工作的發展提供了強勁動力,但我國林業資源數據量大、林業數字化建設進程緩慢、發展不平衡不充分等問題仍然突出。隨著大數據產業的快速發展,高新技術和林業行業深度融合,林業數字化的深入將會持續進行,因此在數字林業的發展過程中,要全程做好行業監管工作,并及時對數字林業工作開展信息化的評價、分析和研究,有效提高林業的生態功能、社會功能和經濟功能,讓我國的林業始終堅持走可持續發展的道路。
撰稿 | 孟令春 清研集團自然資源園林研究部研究員
編輯 | 陳澤璽
圖片 | 網絡