信息技術(shù)在江蘇林業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

王鑫鈺/南京林業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院

姜華玨/江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院

林業(yè)是造就綠水青山的主要資源和重要來源，在林業(yè)發(fā)達(dá)的江蘇，森林面積有156萬公頃，林木覆蓋率22.9%，林業(yè)總產(chǎn)值達(dá)5000多億元。在電子信息時(shí)代，江蘇林業(yè)發(fā)展和資源利用離不開信息技術(shù)，定位系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)、共享平臺(tái)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等給傳統(tǒng)的林業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理提供更多更精準(zhǔn)快捷科學(xué)的技術(shù)方案，助力林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村宜居宜業(yè)。

森林資源科學(xué)利用和保護(hù)

長(zhǎng)期以來，森林資源管理存在著不少問題，資源現(xiàn)狀的消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化不易準(zhǔn)確掌握，大量林業(yè)數(shù)據(jù)缺乏更新，現(xiàn)有數(shù)據(jù)的利用率偏低，無法資源共享。衛(wèi)星遙感、地理信息、衛(wèi)星定位等技術(shù)出現(xiàn)為森林資源提供海量高精度影像數(shù)據(jù)，結(jié)合通用數(shù)據(jù)庫技術(shù)增強(qiáng)了對(duì)森林資源數(shù)據(jù)的處理與管理能力。基于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)更方便地使森林資源數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)相互傳輸、交流、訪問和共享，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)更具有針對(duì)性，可使用戶高效獲得所需材料和相關(guān)信息。通過網(wǎng)絡(luò)使所有林業(yè)單位實(shí)現(xiàn)信息共享，將數(shù)據(jù)存量合理利用，開發(fā)新的獲取數(shù)據(jù)和挖掘數(shù)據(jù)的能力，高效利用并落實(shí)信息資源，形成信息資源的良性循環(huán)利用。這些技術(shù)可以應(yīng)用于林地、土壤、氣候、水等方面，服務(wù)于林業(yè)資源科學(xué)利用和保護(hù)。在江蘇，如進(jìn)行全省林地“一張圖”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)等。濕地保護(hù)方面，利用信息技術(shù)可以加強(qiáng)濕地資源利用行為監(jiān)管，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)4000多萬畝濕地，實(shí)行濕地名錄管理和勘界立標(biāo)。可以優(yōu)先用于長(zhǎng)江、太湖等重點(diǎn)區(qū)域退化濕地生態(tài)修復(fù)及濕地監(jiān)測(cè)體系建設(shè)，以濕地公園、自然保護(hù)區(qū)為依托開展數(shù)字或遠(yuǎn)程自然學(xué)校建設(shè)，開展?jié)竦乇Ｗo(hù)宣傳教育。森林覆蓋率和林木覆蓋率、公益林區(qū)劃定、林木采伐控制等監(jiān)測(cè)和督查、野生動(dòng)植物資源保護(hù)，如珍稀瀕危野生動(dòng)植物種群動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)和推進(jìn)極小種群保護(hù)，更加需要信息技術(shù)服務(wù)。

森林火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防

信息技術(shù)在火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防方面取得實(shí)質(zhì)成效。火災(zāi)前的標(biāo)志性特征是煙霧，探測(cè)煙霧可以有效防范火災(zāi)。近年來，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，應(yīng)用視頻圖像識(shí)別和檢測(cè)技術(shù)，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)林火煙霧進(jìn)行處理，分預(yù)處理、候選區(qū)提取、特征提取、檢測(cè)識(shí)別四步。可選用GMM（高斯混合模型法）和 HIS顏色空間，對(duì)煙霧運(yùn)動(dòng)和顏色特征進(jìn)行提取。2014年，嘗試使用區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來目標(biāo)檢測(cè)取得較好效果，后來進(jìn)行了改進(jìn)，提高對(duì)疑似煙霧區(qū)域動(dòng)態(tài)特征分類識(shí)別，達(dá)到系統(tǒng)的森林火災(zāi)預(yù)報(bào)功能。實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)瀏覽、煙霧識(shí)別、火災(zāi)預(yù)警、火場(chǎng)信息采集等功能。另一方面，建立關(guān)于促使火災(zāi)形成的相關(guān)模型，采用軟硬件結(jié)合的方式傳感器采集信息，在主控模塊處進(jìn)行信息處理，通過通信模塊發(fā)送到平臺(tái)，同時(shí)通過通信模塊接收平臺(tái)下發(fā)的命令產(chǎn)生響應(yīng)，達(dá)到預(yù)報(bào)警的效果。

火災(zāi)控制，預(yù)防為先，如果早期可以預(yù)警，火災(zāi)的發(fā)生就可以得到控制。目前森林火災(zāi)預(yù)警過程存在工作量大，效率不高等問題，如衛(wèi)星傳感器受環(huán)境影響，遙感監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性會(huì)有偏差。信息技術(shù)對(duì)預(yù)防森林火災(zāi)提供一種高效手段，可以實(shí)現(xiàn)災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)情監(jiān)控、災(zāi)后評(píng)估，加上我國(guó)無人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，智能巡護(hù)系統(tǒng)日漸完善，可有效預(yù)防森林火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)然，人為預(yù)防也是必不可少的，要提高森林保護(hù)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)發(fā)生率不斷下降。

森林病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治

江蘇林業(yè)主要有美國(guó)白蛾、舟蛾、草履蚧、桑天牛等楊樹枝干害蟲危害較重，并在局部地區(qū)造成成片林死亡。黑翅土白蟻、重陽木錦斑蛾、櫟掌舟蛾等次要害蟲種群上升趨勢(shì)明顯，危害有所加重。以蘇北地區(qū)楊樹為例，種植面積達(dá)1226.8萬畝，蓄積量6239.1萬立方米，楊木加工產(chǎn)值超過1000億元，關(guān)聯(lián)加工企業(yè)達(dá)6000多家。楊樹占蘇北地區(qū)林業(yè)建設(shè)骨干樹種的90%以上，且大多區(qū)域又基本以1～2個(gè)楊樹無性系為主，樹種和主栽品種單一易導(dǎo)致森林生態(tài)結(jié)構(gòu)失衡，大面積病蟲害頻發(fā)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)加劇。2013年楊樹食葉害蟲在省內(nèi)大面積爆發(fā)，災(zāi)情持續(xù)近4個(gè)月，危害面積240萬畝次，成災(zāi)面積達(dá)120萬畝次。受病蟲大面積為害的楊樹樹勢(shì)衰弱，生長(zhǎng)量銳減。所以完善林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警、檢疫御災(zāi)、防治減災(zāi)和服務(wù)保障體系建設(shè)日益重要。推進(jìn)監(jiān)測(cè)預(yù)警智能化、檢疫御災(zāi)信息化、防治減災(zāi)社會(huì)化、應(yīng)急救災(zāi)機(jī)動(dòng)化，提高林業(yè)有害生物防控能力，信息技術(shù)將發(fā)揮越來越重要作用。

系統(tǒng)應(yīng)用組件式開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)區(qū)域基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)加載和操作，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和更新地理數(shù)據(jù)，能夠完成數(shù)據(jù)加載的基本操作。對(duì)于個(gè)別特殊案例，野外病蟲害的發(fā)生都能做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)入本地?cái)?shù)據(jù)庫，保留過往歷史數(shù)據(jù)，借助各種條件即時(shí)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)所獲取數(shù)據(jù)庫，建立相關(guān)預(yù)報(bào)模型，預(yù)測(cè)病蟲害的發(fā)生時(shí)間和發(fā)生數(shù)量，做好預(yù)防工作。建立相關(guān)病蟲害知識(shí)庫，記錄每種病蟲害相關(guān)特征和應(yīng)對(duì)策略，方便查詢，并有效而及時(shí)評(píng)估病蟲害帶來的危險(xiǎn)程度。目前森林病蟲防治信息系統(tǒng)軟件已經(jīng)在全國(guó)進(jìn)入推廣使用階段，及時(shí)準(zhǔn)確上傳相關(guān)病蟲害發(fā)生和預(yù)防情況已成為國(guó)家級(jí)病蟲害中心預(yù)報(bào)點(diǎn)的調(diào)查數(shù)據(jù)來源。利用GIS信息系統(tǒng)，將森林病蟲害發(fā)生防治信息和國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計(jì)到全國(guó)森林病蟲害防治信息系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)正確性，可提高數(shù)據(jù)的利用率和相關(guān)部門工作效率，以便進(jìn)行病蟲害問題綜合分析與防治。

林業(yè)信息化科學(xué)管理

林業(yè)發(fā)展需要全面協(xié)調(diào)可持續(xù),包括森林生長(zhǎng)發(fā)育與適應(yīng)環(huán)境條件之間、森林培育與木材采伐被利用之間、各種林副產(chǎn)品資源與林產(chǎn)品生產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。解決矛盾，權(quán)衡利弊,處理相互關(guān)系需要處理大量復(fù)雜的資料和數(shù)據(jù)。決策者通過管理信息系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展趨勢(shì),利用專家咨詢模型，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)和效益評(píng)估,突破傳統(tǒng)決策局限性,提高林業(yè)決策科學(xué)性，改善林業(yè)管理。對(duì)林業(yè)生態(tài)進(jìn)行有效的信息化處理，有利于綜合性信息收集，加強(qiáng)對(duì)林業(yè)管理，有效提高對(duì)林業(yè)知識(shí)的共享。新一代辦公自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用給林業(yè)信息管理提供了機(jī)會(huì)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字和林業(yè)的整合發(fā)展，形成“數(shù)字林業(yè)”。

信息技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，需要建設(shè)林業(yè)生態(tài)信息化工程實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)業(yè)體系、技術(shù)體系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及延伸的在信息服務(wù)目標(biāo)約束下的信息標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、技術(shù)規(guī)程以及信息設(shè)備的配備。加強(qiáng)林業(yè)生態(tài)工程信息化建設(shè)要以現(xiàn)有林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)改造來滿足人類、社會(huì)、環(huán)境以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，研究林業(yè)生態(tài)工程信息需求時(shí)間性、空間性、實(shí)踐性、綜合性等基本特征，運(yùn)用各類信息技術(shù)，建設(shè)鄉(xiāng)村宜居宜業(yè)的生態(tài)工程；建立林業(yè)信息化人才隊(duì)伍建設(shè)，保障信息化工程的實(shí)現(xiàn)。□