人工智能技術在精準林業中的發展研究

何永彪

（山西省呂梁市交城縣林業局 山西呂梁 030500）

1 精準林業的概念及其發展意義

1.1 發展精準林業的長遠意義

隨著我國社會經濟的快速發展，林業作為國民經濟的重要組成部分，在經濟建設中發揮著不可替代的重要作用。當前國民經濟建設進入一個全新的階段，對林業領域提出了更高的要求，林業工作面臨著新的形勢及新的挑戰。習總書記也指出，現代林業既要綠水青山，更要金山銀山，因此如何高效地發揮林業的最佳生態功能，精準林業正是基于此而產生的一種現代林業技術體系，是林業領域的發展趨勢。

1.2 精準林業的概念

精準林業主要是指將先進的科學技術應用于林業領域之中，比如林木遺傳工程、數據通訊、傳感器技術等，以實現林業管理的一體化、信息化、數字化。在精準林業中，精確的計算和監測森林生長技術核心，這對于精準林業對提高林業領域管理工作效率具有重要意義。

近年來我國政府逐漸認識到精準林業對林業領域發展的積極作用，采取了一系列積極的措施，如“863：計劃，將精準林業研究放在重要地位，并且取得卓越的研究成果。但是由于我國精準林業起步較晚，其發展目前仍然處于一個初級階段，加強技術研發，努力推動精準林業發展不可懈怠。

2 精準林業的可持續發展

（1）我縣國土總面積1826.47km2，縣邊境線總長227.25km。地處山西中部，呂梁山東側晉中盆地西部邊緣，東鄰清徐縣，南接文水縣，西連離石市，西北與方山縣相鄰，正北與婁煩、古交毗鄰。全縣林業用地153890.77hm2，占土地總面積的84.25%。全縣森林覆蓋率為54.58%，林木綠化率為72.17%。

（2）從全縣土地利用及其森林資源分布情況來看，林地資源地域性廣，林地資源比例高，根據整合匯總后的2009 年基數統計，全縣土地總面積182648.98hm2，其中：林業用地面積153890.77hm2，占土地總面積的84.25%；比全省平均水平高。

（3）隨著我縣經濟社會的快速發展，長期以來由于只注重管理、不注重基礎性工作，一直沒有編制過林地保護利用規劃，致使林地管理無法做到統籌規劃、科學管理，定量控制、定額管理，突出重點、強化效益。由于缺少統一規劃，林地保護利用存在顧此失彼，不合理的征占用林地，一定程度上破壞了生態長遠的發展需要，隨著生態縣建設的不斷推進，如何加強依法保護和合理利用林地資源的管理，已成為本縣林業主管部門一項十分緊迫的任務。林地資源是不可再生資源，要從源頭抓起，因此，迫切需要一個統一的規劃，依法履行林地資源管理，科學合理的規劃林地保護與利用，保障林業的可持續發展和生態安全，實現生態、社會、經濟效益的有機統一。

3 國內精準林業信息化發展遇到的問題和對策

（1）據聯合國糧農組織最新公布的《2015 年全球森林資源評估報告》顯示，從1990 年到2015 年，全球森林面積凈減少19.35億畝。而中國的森林面積由20 億畝增加到31.2 億畝，凈增加11.2 億畝，成為全球森林面積增長最多的國家。但是由于我國人口規模大，森林面積人均與世界相比差距不小。

（2）眾所周知，林業具有生產周期長、區域大、干擾多、條件復雜的特點，這對精準林業信息化發展是一個重大挑戰，但是林業的這些特點也凸顯了發展精準林業的重要性，即便存在困難，也要迎難而上。

（3）目前國內精準林業信息化發展受到多種問題的影響，但其面臨的主要問題主要表現在以下兩個方面：首先，起步晚，計算機應用范圍較窄，林業整體信息化水平不高。其次，項目起點低，資金短缺，專業人才不足。以上兩個主要問題是我國精準林業信息化發展面臨的重大阻礙，應當切實采取措施予以解決。

（4）筆者認為，解決國內精準林業信息化發展遇到的問題，應著重做到以下幾點：①應制定完善的精準林業信息化發展總體目標，在總體目標的指導下有序的開展。②要從國內精準林業信息化發展實際情況出發，全面規劃，分布實施，建設林業信息管理平臺。③應增大投資，加強技術研究，努力培養專業人才。

4 人工智能應用于精準林業的必要性

人工智能技術（AI）是在社會信息化進程不斷加快的形勢下產生的，是一門知識工程學。人工智能技術通過對人腦的行為如演繹、語言、視覺辨別等進行模仿，能夠最大限度的提升計算機技術在實際運用中的價值。精準林業的長期發展，離不開3S 技術、信息技術、可變量控制技術等，而以上技術正是人工智能的核心。可以說人工智能技術是推動精準林業發展的核心動力，將人工智能技術應用于精準林業是大勢所趨。

5 人工智能在林業專家系統中的應用

目前，人工智能技術在國內林業中的應用范圍不斷擴展，典型代表如林業信息采集系統、林業預測支持系統、林業專家系統等。本文主要以林業專家系統為例，著重探討了人工智能技術的應用。

5.1 林業專家系統的模型構成

與一般專家系統相比，林業專家系統的工程庫中儲存的知識更多，為林業信息決策方面提供的參考更為權威。

以軟件結構為標準，對林業專家系統進行分類，可分為數據庫系統、知識工程庫系統、控制系統、解釋系統、推理系統、數據模型分析系統、知識處理系統等幾個主要子系統。其中，推理系統的處理主要由推理機完成，并且將人工智能程序嵌入推理軟件的程序端口可以進行升級。解釋器主要是對專家系統和用戶界面之間的交流進行翻譯。

5.2 林業專家系統運行原理

依托人機界面，專家、用戶計算機之間可以流暢的進行通信交流，并可以對用戶使用進行指導，迅速的將處理后的決策結果輸出。專家通過交互界面將相關知識輸入到計算機，計算機通過內部系統處理相關知識，并把它知識工程庫。知識工程庫與數據庫之間的交換由推理機完成，推理機持續積累判斷經驗，向用戶提供可靠的決策信息。用戶將特定的需要求解的數據格式輸入系統，解釋器和數據模型對輸入的數據進行分析，由推理機完成模糊求解，盡可能的為用戶提供可靠的答案。人工智能的思維模式與推到過程是系統運行過程中采用的主要機制。

5.3 人工智能因素

另外人工智能的因素也是林業專家系統的模型庫不可忽略的。模型的基本應用知識應包括在模型庫管理系統中，模型庫必須具有自己的知識庫和推理機構才是智能化。在知識庫、推理機、模型庫系統的共同作用下，不斷提升模型庫系統的能力，協助用戶對問題進行識別，從模型庫中挑選最佳的求解模型。在系統運行時，模型之中也會嵌入林業專家系統，可將其視為一類特殊的模型，林業專家系統有利于改善林業數據庫系統結構。

6 結語

隨著政府對精準林業的投資不斷加大，我國已經建立了一大批精準林業示范基地，精準林業正向規?；?、可持續化發展。在此基礎上，我們應進一步加快建設精準林業信息資源，積極將先進的計算機技術應用于精準林業之中，以保障林業信息化健康、有序發展。