◆趙多銀

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用分析

◆趙多銀

（蘭州蘭石集團(tuán)有限公司 甘肅 730314）

為了探究互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)管理中的應(yīng)用，筆者首先對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行基本介紹，分析林業(yè)技術(shù)智慧平臺的構(gòu)建策略，發(fā)現(xiàn)：該項(xiàng)技術(shù)與“3S”技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)相結(jié)合，可以對森林資源空間進(jìn)行展示，逐漸組織成巨大的智能網(wǎng)絡(luò)，已然成為森林資源管理與監(jiān)測的新型技術(shù)科學(xué)。因此在今后工作中，應(yīng)該將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)資源精準(zhǔn)培育、森林火災(zāi)防火預(yù)警系統(tǒng)、病蟲害防治工作中，提升森林資源供給能力，及時(shí)獲取到林木生長信息，提升資源可利用率，最終實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)發(fā)展目標(biāo)。

林業(yè)資源；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；監(jiān)測信息；智慧平臺；應(yīng)用

在信息技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐漸普及、滲透到各行各業(yè)，林業(yè)建設(shè)系統(tǒng)也是如此，當(dāng)前我國天然林面積和人工林面積持續(xù)增長，森林資源供給能力逐漸提升，在國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略背景下，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)可以有效監(jiān)測森林生長指標(biāo)，判斷病蟲害受損情況，掌握森林生長機(jī)理的同時(shí)，做好消防措施，加強(qiáng)火災(zāi)預(yù)警，從而促進(jìn)智慧林業(yè)的發(fā)展與建設(shè)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本概述

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從本質(zhì)上講就是指通過信息化管理系統(tǒng)，利用信息傳感設(shè)備，對智能終端進(jìn)行完善，促進(jìn)林業(yè)資源之間的相互感知[1]。幫助后臺監(jiān)測人員及時(shí)獲取到所需信息，如今已經(jīng)應(yīng)用到林業(yè)管理的各個(gè)領(lǐng)域，通過RFID（射頻識別）、遙感技術(shù)、傳感器、激光掃描儀等設(shè)備，對信息進(jìn)行傳輸，將互聯(lián)網(wǎng)與物品相互連接，進(jìn)行定位、跟蹤、通信、識別，逐漸組織成巨大的智能網(wǎng)絡(luò)，對林業(yè)資源進(jìn)行監(jiān)控和管理，具體可以分為以下幾個(gè)方面。

1.1 云計(jì)算技術(shù)

利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，對虛擬化資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮計(jì)算，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”，發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢，預(yù)測氣候變化，突破森林資源監(jiān)測難點(diǎn)，為管理人員提供動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)，為林業(yè)信息化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次，與人工智能技術(shù)（AI技術(shù)）相結(jié)合，負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)與思考，拓展人的智能理論，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智能機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，已經(jīng)成為森林資源管理與監(jiān)測的新型技術(shù)科學(xué)，通過數(shù)學(xué)建模、過程模擬，讓機(jī)器和系統(tǒng)像“人”一樣思考，實(shí)現(xiàn)林業(yè)管理工作的進(jìn)步。

1.2 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)也是通訊技術(shù)的一種，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的“嘴巴”，具有較強(qiáng)的抗干擾性，利用RFID標(biāo)簽讓無線電訊號在無需進(jìn)行光學(xué)接觸的情況下，讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，讓物體會說話，具有識別速度快、數(shù)據(jù)容量大等特點(diǎn)。在日常工作中，射頻識別技術(shù)與“3S”技術(shù)相結(jié)合，可以對林地的自然條件、災(zāi)害預(yù)警、救災(zāi)力量、日常巡護(hù)等工作提供信息技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源一體化整合，對林業(yè)基礎(chǔ)信息進(jìn)行深層次挖掘，增強(qiáng)林業(yè)資源立體化感知能力。

1.3 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)的使用，主要對被測量物體的電壓、電流規(guī)律轉(zhuǎn)化為通訊信號，對林業(yè)資源所處的溫度、濕度進(jìn)行信號傳輸，相當(dāng)于讓后臺管理人員或者物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)接收到森林資源“說話的內(nèi)容”，捕捉外在信號，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的“耳朵”。但是該項(xiàng)技術(shù)具有一定的限制性，受環(huán)境影響較大，再加之森林資源所處于自然環(huán)境下，受到氣溫變化、氣候變化等多種方面的影響，外界的細(xì)微變化都會對傳感器靈敏度產(chǎn)生影響。

2 物聯(lián)網(wǎng)林業(yè)技術(shù)智慧平臺的構(gòu)建

智慧林業(yè)綜合應(yīng)用平臺主要由四個(gè)方面組成，分別如下。

2.1 網(wǎng)絡(luò)和硬件層

網(wǎng)絡(luò)和硬件層，即將磁盤陣列、應(yīng)用服務(wù)器、防火墻、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、交換機(jī)、入侵檢測、GIS服務(wù)器、路由器等，利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接與構(gòu)建，組成視頻專網(wǎng)，連接電子政務(wù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)部門之間的信息資源融會貫通。

2.2 基礎(chǔ)平臺操作層

基礎(chǔ)平臺操作層將三維場景管理軟件和商用數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)制圖軟件、地理信息平臺軟件相結(jié)合，與手持移動(dòng)終端相互連接，提升操作系統(tǒng)的完備性。

2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層構(gòu)建業(yè)務(wù)支撐數(shù)據(jù)庫（元數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)和重大工程的數(shù)據(jù)等）、高分遙感數(shù)據(jù)庫、林業(yè)資源信息數(shù)據(jù)庫（補(bǔ)測的林業(yè)數(shù)據(jù)、林業(yè)二類調(diào)查數(shù)據(jù)等）和其他空間信息數(shù)據(jù)庫（數(shù)字高程模型、基礎(chǔ)數(shù)字規(guī)劃圖、森林資源地名地址等）。

2.4 應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層就是指構(gòu)建林業(yè)成果展示系統(tǒng)，做好森林防火應(yīng)急指揮，規(guī)劃名樹古樹管理措施，對森林資源進(jìn)行綜合管制，營造林業(yè)重點(diǎn)工程管理。

在智慧林業(yè)綜合平臺規(guī)劃中，綜合應(yīng)用以上四種體系，將其與接入層相互連接，其中接入層主體包括各級林業(yè)部門、應(yīng)急指揮調(diào)度人員、護(hù)林員、林業(yè)部門主管領(lǐng)導(dǎo)等，提供人機(jī)交互界面，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，完善信息安全管制體系，通過內(nèi)外網(wǎng)隔離、權(quán)限加密、數(shù)據(jù)控制、機(jī)房管理等多種手段，做好森林資源數(shù)據(jù)一體化整合。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)管理中的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精準(zhǔn)培育中的應(yīng)用

在森林撫育和林業(yè)管理過程中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)調(diào)整方法，獲取森林資源時(shí)空異質(zhì)性，實(shí)現(xiàn)培育技術(shù)的精準(zhǔn)化，在人工林種植中，實(shí)現(xiàn)定向培養(yǎng)，在天然林撫育過程中，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量，促進(jìn)我國林業(yè)資源的可持續(xù)經(jīng)營，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)、遙感技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建土壤類型分析層，對林木生長進(jìn)行環(huán)境模擬，精準(zhǔn)獲取森林培育生理情況，監(jiān)測重要的生長目標(biāo)，及時(shí)獲取生長因子，掌握森林生長機(jī)理，主要利用傳感器和遙感技術(shù)，獲得林木生理生化信息，具體情況如表1所示。

表1 林木生理生化信息獲取情況

主要監(jiān)測指標(biāo)技術(shù)優(yōu)勢不足之處 多光譜傳感器測定森林資源的氮素狀況、水分接收和缺失情況、生物量、色素情況靈活性強(qiáng)、靈敏度強(qiáng)、成本較低、受到外界環(huán)境影響較小波段較少、需要經(jīng)過輻射校正、光譜分辨率低、需要進(jìn)行幾何校正 熱紅外傳感器主要監(jiān)測森林環(huán)境凈同化速率、林木資源冠層溫度、氣孔導(dǎo)度、水分狀況和吸收情況對冠層溫度的獲取速度較快，可以最大化進(jìn)行林木生長判定受到外界環(huán)境影響較大，如果在土壤層不穩(wěn)定、光照稀薄、不良天氣狀況時(shí)，需要進(jìn)行多次、頻繁的校準(zhǔn) RGB數(shù)碼相機(jī)主要進(jìn)行樹高、冠幅、胸徑、葉色、密度、覆蓋度等指標(biāo)的檢測機(jī)動(dòng)性能更強(qiáng)、高空間分辨率、成本低像幅較小、容易受到外部影響 激光雷達(dá)對森林資源生物量、樹高、葉面積、葉傾角指數(shù)進(jìn)行測量可以提供三維數(shù)據(jù)、森林結(jié)構(gòu)參數(shù)水平較高，精度較為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)處理難度大，成本較高，森林生理生化參數(shù)分析難度大 熒光傳感器對森林資源生產(chǎn)力、氮素狀況、光合作用、色素情況進(jìn)行測量光合作用檢測精度更高，可以準(zhǔn)確反映森林資源生長情況和健康情況探測范圍較為狹窄 高光譜傳感器對植被光合速率、氮素狀況、生物量、水分吸收情況和缺失情況進(jìn)行分析圖譜具有合一性、結(jié)構(gòu)參數(shù)的觀測更加具有直接性、分辨率較高光譜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理較為復(fù)雜

如果將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和遙感技術(shù)相融合，可以實(shí)現(xiàn)兩種林業(yè)管理技術(shù)的優(yōu)勢互補(bǔ)，對森林資源進(jìn)行精準(zhǔn)噴灌、精準(zhǔn)選育、健康評估，提升育種效率，提高生長質(zhì)量，通過科技化手段，利用人工智能，采集樹木生長信息，做到培育技術(shù)體系的精準(zhǔn)化、定向化發(fā)展，提高人工造林成活率，提高天然林保存率，對森林資源生態(tài)建設(shè)意義重大。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火災(zāi)預(yù)警中的應(yīng)用

火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)主要針對大規(guī)模林業(yè)資源而言，將衛(wèi)星定位、人工智能、傳感器技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，對旅游景區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)森林資源保護(hù)區(qū)、城市森林、原始林、人工林等進(jìn)行火情監(jiān)測全覆蓋，探測盜伐樹木行為，保護(hù)珍稀動(dòng)植物。構(gòu)建數(shù)字化森林物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，滿足森林防火需求，滿足林業(yè)安全需求，前置火災(zāi)預(yù)警，降低火災(zāi)損失，構(gòu)建自動(dòng)預(yù)警流程[2]。通過傳感技術(shù)，對森林資源生長情況和現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并匯總到終端，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，將進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警處理，對節(jié)點(diǎn)環(huán)境信息進(jìn)行傳輸。后臺工作人員利用手持GPS監(jiān)視現(xiàn)場工作信息并總結(jié)工作狀況，通知應(yīng)急管理人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和火災(zāi)搶險(xiǎn)，快速找到火線位置，根據(jù)報(bào)警點(diǎn)信息觀測森林火災(zāi)實(shí)時(shí)圖像。在這一過程中，搶險(xiǎn)速度更快，預(yù)警效果更強(qiáng)，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，避免人工巡防的低能、低效、低質(zhì)等弊端。其中，平臺功能的具體效用可以分為以下幾個(gè)方面[3]。①對森林資源空間進(jìn)行展示，利用物聯(lián)網(wǎng)平臺對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢，做好林業(yè)信息維護(hù)，構(gòu)建二維、三維地圖；②有助于林業(yè)巡護(hù)軌跡管理，優(yōu)化災(zāi)后評估及評價(jià)，利用物聯(lián)網(wǎng)指揮系統(tǒng)，強(qiáng)化日常巡護(hù)效果，對防火專題進(jìn)行查詢，提供火災(zāi)檔案管理依據(jù)；③對古樹、名樹等重點(diǎn)保護(hù)對象進(jìn)行養(yǎng)護(hù)信息查詢，通過地圖展示，宣傳專題成果，與社會公眾實(shí)現(xiàn)良好互動(dòng)，對監(jiān)控資源、突發(fā)事件進(jìn)行上報(bào)，在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，做好病蟲害監(jiān)測和相關(guān)資源管理。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在森林病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用

病蟲害是林業(yè)管理工作中必然面臨的問題，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)建，可以對蟲害進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。加快新型測報(bào)工具的應(yīng)用，根據(jù)不同生育期、間伐期，總結(jié)主要蟲害發(fā)生特點(diǎn)，自動(dòng)識別害蟲，減輕測報(bào)人員工作量。分析研判病蟲害發(fā)展趨勢，根據(jù)森林資源、土壤墑情數(shù)據(jù)，結(jié)合林業(yè)生長特性和生育期特性，對局部小氣候進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，自動(dòng)采集并整理信息，經(jīng)過測算與分類，對幼蟲數(shù)量進(jìn)行橫縱對比，分析病害蟲害的消長動(dòng)態(tài)變化，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)情況的吻合度。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與重大病害智能檢測儀相結(jié)合，通過聯(lián)合使用，提升監(jiān)測效率，形成測報(bào)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提高信息系統(tǒng)平臺的共享性。

4 結(jié)束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如今已經(jīng)應(yīng)用到林業(yè)管理的各個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，可以完善信息安全管制體系。因此在今后工作中應(yīng)該加快新型測報(bào)工具的應(yīng)用，利用物聯(lián)網(wǎng)平臺對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢，做好巡護(hù)軌跡管理，強(qiáng)化日常巡護(hù)效果，完善火災(zāi)預(yù)警平臺，提升病蟲害監(jiān)測效率。

[1]譚星，馮鵬飛，張旭，等. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國智慧林業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J]. 世界林業(yè)研究，2019，032（005）：60-65.

[2]徐中源，王子娟，李楠. 物聯(lián)網(wǎng)在林業(yè)生產(chǎn)管護(hù)中存在安全問題及應(yīng)對措施的研究[J]. 新農(nóng)民，2020（008）：60-60.

[3]劉序，張晨，李海波，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧林業(yè)可持續(xù)發(fā)展策略研究[J]. 無線互聯(lián)科技，2020，180（008）：116-117.