楊 城

（廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州510520）

2016年3月，在國家林業(yè)局發(fā)布的《“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)行動計劃——全國林業(yè)信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，“十三五”時期林業(yè)信息化發(fā)展要全面融入林業(yè)工作全局，“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)建設將緊貼林業(yè)改革發(fā)展需求，有力提升林業(yè)資源保護、生態(tài)修復、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等各項事務現(xiàn)代化管理水平，全面支撐引領“十三五”林業(yè)各項建設。到2020年，全國林業(yè)信息化率要達到80%的目標。

“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)是互聯(lián)網(wǎng)跨界融合創(chuàng)新模式進入林業(yè)領域，利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，推動信息化與林業(yè)深度融合，建立智慧化林業(yè)發(fā)展長效機制，形成林業(yè)高效高質(zhì)發(fā)展新模式?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”林業(yè)也是國有林場改革和發(fā)展的歷史機遇及最佳切入點，是當前林業(yè)發(fā)展的熱點問題。

本文立足于“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，以林業(yè)信息化為出發(fā)點，對廣東省國有林場智慧化建設進行分析，提出“智慧林場”建設思路和系統(tǒng)設計方案以供探討。

1 智慧林場

2013年8月，國家林業(yè)局印發(fā)了《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》，明確指出，智慧林業(yè)是指充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，通過感知化、物聯(lián)化、智能化等手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務內(nèi)外一體的林業(yè)發(fā)展新模式[1-7]。提出到2020年智慧林業(yè)框架基本完成，有力支撐林業(yè)改革發(fā)展，標志我國林業(yè)信息化開始從數(shù)字林業(yè)步入到智慧林業(yè)的發(fā)展階段。

2015年9月，廣東省委、省政府出臺了《廣東省國有林場改革實施方案》，明確改革將圍繞保護生態(tài)、保障職工生活兩大目標，明確國有林場保護培育森林資源、維護國家生態(tài)安全的職責，推動政事分開，實現(xiàn)管護方式創(chuàng)新和監(jiān)管體制創(chuàng)新，推動國有林場健康持續(xù)發(fā)展，建立有利于保護和發(fā)展森林資源、有利于改善生態(tài)和民生、有利于增強林業(yè)發(fā)展活力的國有林場管理機制，為全面推進新一輪綠化廣東大行動、建設生態(tài)文明作出更大貢獻。同時也指出，要加大對國有林場供電、飲水、森林防火、管護站點、生態(tài)監(jiān)測用房、有害生物防治等基礎設施建設的投入。完善國有林場信息網(wǎng)絡建設，提高森林資源管護、森林防火信息化水平。

“智慧林場”就是智慧林業(yè)在我國林場信息化創(chuàng)新發(fā)展中的應用實踐?！爸腔哿謭觥背浞掷矛F(xiàn)代信息技術成果，集成應用計算機與網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、3S技術、移動互聯(lián)網(wǎng)、林場大數(shù)據(jù)中心、應用系統(tǒng)平臺等決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)林場可視化資源管理、遠程監(jiān)控、災害預警等智能化管理。

依托布設在林場內(nèi)固定的各數(shù)據(jù)采集節(jié)點、傳感節(jié)點（視頻監(jiān)控、災情監(jiān)測）及移動巡護節(jié)點，通過無線或有線網(wǎng)絡傳輸?shù)焦芾砜刂浦行模Y合林場數(shù)據(jù)庫及信息管理系統(tǒng)，構建一個統(tǒng)一的信息共享與應用服務平臺，實現(xiàn)對林場的智慧感知、智慧管理、智慧決策和智慧傳播[2]。

2 建設思路與目標

2.1 廣東省國有林場信息化建設現(xiàn)狀

現(xiàn)階段廣東省國有林場信息化建設及應用水平低。林場基礎設施建設不完善，數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡安全沒有保障，沒有相應的基礎軟硬件建設，沒有機房、服務器及監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)等；林場的業(yè)務專題數(shù)據(jù)大都為紙質(zhì)檔案，沒有整合形成“一張圖”數(shù)據(jù)管理，存在數(shù)據(jù)“孤島”；各業(yè)務數(shù)據(jù)（如森林資源二類調(diào)查、公益林小班、生態(tài)紅線等）標準不統(tǒng)一，信息無法共享與交換；網(wǎng)絡沒有統(tǒng)一規(guī)劃及布局，沒有相應的專題業(yè)務信息化管理系統(tǒng)的建設，無法滿足林場對林業(yè)資源監(jiān)測與管護的應用需要，無法滿足林場日益增長的民生服務需求。

2.2 智慧林場建設思路

智慧林場建設，以計算機軟硬件、感知采集終端及網(wǎng)絡通信平臺等基礎設施為依托，安全保護及維護管理體系為保障，標準規(guī)范體系為依據(jù)，大數(shù)據(jù)中心建設為核心，公共服務管理平臺為支撐，建設以信息管理、共享和服務為目標的林場核心業(yè)務應用系統(tǒng)[3]。

2.3 智慧林場建設目標

通過智慧林場建設，有效提升國有林場的信息化應用水平。整合林場各種業(yè)務數(shù)據(jù)，有效實現(xiàn)林場不同業(yè)務之間的信息共享與交換。依靠布設在林場規(guī)劃的各種數(shù)據(jù)采集節(jié)點，通過對林場業(yè)務信息的綜合分析和數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)林場“一張圖”智慧管理。

3 系統(tǒng)設計方案

智慧林場系統(tǒng)建設可以分為3個層面：基礎平臺、大數(shù)據(jù)中心、應用系統(tǒng)（圖1）。

3.1 基礎平臺

智慧林場基礎平臺建設，主要依托于物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、通訊網(wǎng)絡基礎，構建全方位的智慧林場基礎設施環(huán)境，是智慧林場實現(xiàn)智慧化管理的根本，包括機房服務器設施層、林場網(wǎng)絡設施層及信息感知采集終端層3部分（圖2）。

機房服務器設施建設主要有機房及配套工程建設；服務器、交換機及監(jiān)控器等基礎硬件建設；操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、地理信息軟件等為核心的基礎軟件建設。

林場網(wǎng)絡建設主要是構建覆蓋林場各科室的內(nèi)網(wǎng)及外網(wǎng)建設；林業(yè)專用網(wǎng)絡建設；林場無線網(wǎng)絡建設，實現(xiàn)林場林區(qū)范圍內(nèi)無線寬帶全覆蓋。

信息感知采集體系建設主要有各種傳感設備（土壤傳感器、溫濕度傳感器、CO2傳感器、水位傳感器、煙感傳感器等）、監(jiān)控設備（攝像頭、追蹤器等）、移動設備（GNSS、平板電腦、手機等）的布局設計及配置應用。

3.2 大數(shù)據(jù)中心

智慧林場大數(shù)據(jù)中心建設是信息化的數(shù)據(jù)核心。數(shù)據(jù)主要來源包括林場歷年各類資源管理及業(yè)務應用積累的數(shù)據(jù)、林業(yè)專題數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等。在整合林場各類數(shù)據(jù)資源的基礎上，建立以林場空間地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫、林場專題數(shù)據(jù)庫和公共信息數(shù)據(jù)庫為核心的智慧林場大數(shù)據(jù)中心，為智慧林場提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務，為智慧林場應用服務系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務支撐。

圖1 智慧林場系統(tǒng)結構圖Fig.1 Smart forestry farm system structure

圖2 智慧林場基礎平臺結構圖Fig.2 Smart forestry farm basic platform structure

空間地理數(shù)據(jù)庫主要包括基礎地理數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地形圖數(shù)據(jù)及數(shù)字高程數(shù)據(jù)等地理空間數(shù)據(jù)內(nèi)容。

林業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫主要包括森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)、森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)、生態(tài)公益林數(shù)據(jù)及林業(yè)生態(tài)紅線數(shù)據(jù)等。

林場專題數(shù)據(jù)庫主要包括野生動植物監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、森林病蟲害數(shù)據(jù)、森林防火數(shù)據(jù)、古樹名木數(shù)據(jù)及巡護數(shù)據(jù)等。

公共信息數(shù)據(jù)庫包括辦公自動化支持數(shù)據(jù)庫、公共信息發(fā)布數(shù)據(jù)庫等。

3.3 應用系統(tǒng)

智慧林場應用系統(tǒng)平臺的建設，將以實現(xiàn)林場的精細化、可視化、智能化管理為目標。依托智慧林場大數(shù)據(jù)中心及基礎設施平臺，集成數(shù)據(jù)庫技術、3S技術、智能技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，深入整合林場業(yè)務，構建智慧林場業(yè)務應用系統(tǒng)平臺，解決林場資源管理、資源監(jiān)測、野生動植物保護、災害應急指揮、智能決策支持等業(yè)務。

應用系統(tǒng)軟件分3個層次，第1層為各類數(shù)據(jù)處理、決策庫處理存儲層，存儲林場中各類信息采集設備的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、林業(yè)專家知識庫、決策規(guī)則庫、林場空間地理數(shù)據(jù)庫等；第2層為軟件支持平臺，由自動控制平臺、地理信息處理平臺、信息發(fā)布平臺、專家會話平臺、視頻監(jiān)控平臺、決策支持平臺等軟件系統(tǒng)組成；第3層為基于地理信息系統(tǒng)的統(tǒng)一操作平臺[8]，應用系統(tǒng)軟件以林場的“一張圖”為基礎而形成操作系統(tǒng)界面（圖3）。

跟據(jù)林場的具體業(yè)務需求，可以設計開發(fā)各類信息化管理應用系統(tǒng)軟件，下面是幾個業(yè)務系統(tǒng)軟件介紹。

3.3.1 森林資源信息管理系統(tǒng) 基于林場大數(shù)據(jù)中心的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)庫、空間地理數(shù)據(jù)庫和高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，在綜合管理森林資源信息的基礎上，針對森林資源的變化情況，實時完成更新和管理，并對森林資源信息進行分析統(tǒng)計、專項查詢、瀏覽和制圖輸出。從而實現(xiàn)對森林資源在“一張圖”上綜合展示資源現(xiàn)狀、輔助分析、經(jīng)營狀況、統(tǒng)計圖表等管理功能。

圖3 智慧林場應用軟件系統(tǒng)結構圖Fig.3 Smart forestry farm application software system structure

3.3.2 森林生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 對林場重點監(jiān)控區(qū)域以及保護動植物周邊設置生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測站、土情水情監(jiān)測點、紅外相機監(jiān)測儀等感知設備體系，對生態(tài)環(huán)境相關的因素和保護動植物進行監(jiān)控。監(jiān)測點自動采集數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)及移動網(wǎng)絡實時上傳至監(jiān)測中心服務器。從而實現(xiàn)對諸如空氣質(zhì)量監(jiān)測、土壤監(jiān)測、野生動物監(jiān)控等監(jiān)測分析及管理功能。

3.3.3 護林員巡護管理系統(tǒng) 通過配置給護林員隨身攜帶的移動設備采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對護林員基本信息、巡護工作進行規(guī)范化管理，科學合理地安排巡護工作。可以實現(xiàn)管理員和護林員在同“一張圖”上進行熱點標繪、標注等操作，使信息實時交互共享；還應具有地圖離線功能，可以進行地圖瀏覽、信息查閱、巡護實時監(jiān)控、巡護軌跡查詢、績效考核等功能；管理員能夠第一時間掌握護林員的實時狀況，可最大限度保障護林員的安全。

3.3.4 森林防火應急指揮系統(tǒng) 森林防火指揮系統(tǒng)，可以實現(xiàn)森林火險災前、災中、災后的一體化、可視化、智能化防火。在林場空間地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫、防火數(shù)據(jù)庫支持下，以森林資源二、三維一體化平臺為基礎，應用物聯(lián)網(wǎng)及3S技術，通過各種監(jiān)控手段，實現(xiàn)三維場景下的森林火災全過程、全方位、可視化動態(tài)管理控制系統(tǒng)，可實時數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、視頻監(jiān)控和應急指揮等。為森林火險預測、火情定位、火災撲救、撲火指揮和災后評估提供技術支撐和決策依據(jù)。

3.3.5 智能決策支持系統(tǒng) 智能決策支持系統(tǒng)是基于林場大數(shù)據(jù)中心的空間地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、公共信息庫，構建二維和三維的基礎地理信息環(huán)境，在二、三維框架下，實現(xiàn)林場森林資源、動植物資源等林場資源的“一張圖”綜合展示的決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過林場資源現(xiàn)狀、專題信息、地理信息、數(shù)據(jù)分析及綜合展示等管理功能，把數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識庫結合起來，為決策者提供決策所需的數(shù)據(jù)、信息和背景資料，建立或修改決策模型，提供各種備選方案，并且對各種方案進行評價和優(yōu)選，為正確的決策提供依據(jù)及信息支撐服務。

4 結論與討論

目前我省國有林場生產(chǎn)方式傳統(tǒng)、管理落后、基礎設施薄弱、信息化水平低，無法適應現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的要求。智慧林場的建設，充分利用了主流IT技術、3S技術、先進的信息管理系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對各業(yè)務功能的“一張圖”管理，能全面提高林場信息化應用水平。一是可以利用監(jiān)測技術對國有林場森林資源進行全方位的感知、處理，實現(xiàn)森林及生態(tài)資源的智慧管理；二是全面提高國有林場信息資源共享、業(yè)務協(xié)同及公共服務能力；三是通過國有林場信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)林場各種信息的感知化、一體化、協(xié)同化及智能化，為林場建設和管理提供全面、快捷、準確的信息服務，增強決策和應急處理能力。

廣東智慧林場的建設，是我省國有林場貫徹落實《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》、《廣東省國有林場改革實施方案》及《“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)行動計劃——全國林業(yè)信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的具體表現(xiàn)，智慧林場是未來我國林場改革發(fā)展的必由之路。

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