林业智慧大脑应用场景设计研究

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１林业数字化现状

２０１６年，广西壮族自治区林业部门，运用三维ＧＩＳ和物联网技术，建立了有害生物小班基础地理数据库和有害生物气象数据库，开发了林业有害生物监测预警与应急防控系统［１］。２０２１年，贵州省贵阳市建设了“林业＋大数据”的贵阳智慧林业云平台，实现了“一套数、一张图、一张网”的科学管理，融合接警管理、火情管理、专题数据、护林员管理等功能［２］。２０２２年，广西河池市“５Ｇ＋智慧林业”云平台系统上线，实现护林员巡护管辖区域网格化分割［３］。２０２１年２月，浙江启动实施数字化改革，推动“数字浙江”建设进入新阶段。浙江丽水利用“无人机＋人工智能”的数字化手段构建松材线虫病防治闭环管理体系，实现了从山场到清理、再到加工环节的全程监督和除治工作全流程智能化监管［４］。浙江临安通过全区历年的山核桃产业主体、产业面积、产业加工量、产业产量、产业产值等数据进行梳理，实现产业的科学规划指导和产品品类的个性化定制。在国外，林业发达国家也积极将智慧林业作为国家战略部署推进，美国、英国、日本、挪威等对森林智慧监测和保护、林业智能装备等智慧林业关键核心技术开展了一系列研究，提出了基于高精度样地检测的森林生长和生理过程模型、基于无人机的辅助森林培育、基于机载激光雷达的森林参数提取和图像识别［５］。

２林业智慧大脑

国家林业和草原局发布的《全国林业信息化率测评报告》显示全国林业信息化率达到８０％以上，在“互联网＋”林业政务服务、林业资源动态监管、林业灾害应急管理、林业产业支撑、林业生态文化宣传等方面取得了建设性成果。２０１６年，杭州首次提出建设城市大脑，通过大数据、云计算、人工智能等手段推进城市治理现代化，让城市变得更“聪明”［６］。与此类似，林业智慧大脑是在林业信息化的基础上，运用物联网、５Ｇ、虚拟现实、云计算、人工智能、３Ｓ等技术，实现林业生产管理、资源开发利用、决策分析全过程的感知化、物联化、智能化。林业智慧大脑系统框架—１４—整体分为基础设施、数据资源、能力支撑、业务应用，如图１所示。

２.１基础设施网络

加强遥感、定位、通信技术在林业资源、森林灾害、林业产业等林业全行业的应用。建设基于林业移动互联网、林业物联网、林业“天网”的“天空地人一体化”林业态势感知网络［７］，掌握获取最低时间间隔林业发展动态数据，如图２所示。

２.２数据资源

全面归集已有和实时采集的森林资源数据、湿地数据、保护地数据、审批数据、灾害数据等各类数据资源，通过统一空间基准、统一入库标准、统一数据本底等方式对接入的各种林业数据进行标准化处理、入库，建立统一的林业数据中台［８］，构建面向业务应用、场景应用、服务应用的林业数据资源中心，如图３所示。

２.２.１大数据处理

可实现对于林业纷繁众多的数据按照统一的标准进行处理。主要包括：数据调研、分类梳理、信息资源目录编制、数据归集与接入。

２.２.２大数据管理

数据资源目录管理、数据质量审计管理、数据存储管理、数据共享交换，实现林业资源与地理空间数据的“共建、共享、共用”。

２.３能力支撑

依托数据中台将各业务数据进行整合、交换、分析、共享，最终通过深度学习模式，对各林业数据进行学习以实现整个林业大脑的辅助人工决策、人工智和数据可视化，充分发挥“数据＋ＡＩ”技术支撑效能，实现各林业业务的“ＡＩ＋”［９－１０］。其框架结构如图４所示。

２.４业务应用

２.４.１智慧林火监测

基于“天空地物人”一体化的数字防火体系，实现对森林火灾实时监测、实时上报、实时处理。智能分析森林火险，监测重点火险区温度、湿度、风力等因子，有效利用手机移动信号监测进山人员，精准发送火险预报。根据森林火情区域的位置、风向、人员分布、物资分布、火势情况等进行分布展示以及救援动态模拟，为预防、减少森林火灾的发生以及森林火灾指挥救援提供信息化支持，支持地区、时间等多维度火灾信息统计汇总分析，为森林火灾监管工作的灾前预警、灾中指挥、灾后评估提供技术支撑。

２.４.２森林质量管理

以系统理论为指导，以ＧＩＳ技术、智能技术、空间分析技术为核心，基于林业“一张图”进行深度挖掘，创新工程建设规范、简约机制，重建流程，实现森林质量精准提质。以“林业一张图”为基础，丰富小班生态修复相关信息，实现造林进度、造林规划、人员管理、种苗保障、资金管理等重点任务实施情况及检查验收成果的量化落实。

２.４.３数字林业产业

在现有信息化基础上，扩展对主导产业的资源、生产、加工、经营、管理等全过程的管控能力。围绕产业振兴、产业融合、风险防控和数字服务等内容，深化建设“一个供需链、多个应用服务模块”，构建集“提高管理效率、促进产业发展、连接社会服务、服务从业主体、加强基础建设、可持续性发展”于一体的数字服务体系。深化产业管理、科技推广、产业监管等业务的应用，并为社会公众提供多渠道的互动指导服务，推进林业产业数字化建设持续发展。

３结语

在数字时代，信息技术的应用已经逐步融合至各个领域中发挥能效，林业智能化是未来的必然趋势。本文所研究的林业智慧大脑是“ＡＩ＋林业”的一次尝试，利用“数据”的力量对林业各项业务进行赋能，实现林业全领域的管理创新、应用创新、模式创新。目前，在基础数据的及时性、覆盖面、精确度上还有所不足，全业务的智能化应用还有待提高。

作者：林泽洪 单位：丽水职业技术学院