大數據在智慧林業建設中的應用研究

劉曉晴

（內蒙古通遼市扎魯特旗罕山林場，內蒙古 通遼 029100）

大數據是建設智慧林業的關鍵環節，應用大數據可以實現林業立體感知的實時化、自動化和長期化，具有感知實時、反應快速和控制精確等優勢。在開展林業工作的進程中應用人工信息技術手段，進行有效的數據處理是進一步推動林業信息化轉型的有利條件。有利于加強對于數據信息的了解程度、發揮林業部門職能作用的最大化、打破傳統林業的局限性、增強林業的管理效果，以及提高其服務價值來推動林業經濟進行更快更好的發展。

1 大數據在智慧林業建設中的應用

1.1 在智慧林業監測中的應用

在林業各項任務的開展中，森林監測是至關重要的關鍵節點，也是任務繁重的復雜環節，其所需數據之龐大、要求之精準，通過人力監測很難達到需求，即便數據準確也很難對大量的數據進行精準地分析，為此，在林業建設中尋求大數據的支持可在大大簡化工作流程的同時提升準確程度。

1.1.1 森林防火監測

在林業生產中最具危害性的莫過于森林火災，一旦監測失靈，火災發生，不僅會造成無法估量的經濟損失，還會破壞森林生態環境，更有甚者還會造成人員傷亡。我國從未停下研究尋找對控制森林火災行之有效的方法，其研究一直作為林業研究的重要項目，但長期的研究無法根本解決這一頑疾。而減少火災發生的最優選項就是加強火源監測，從源頭掐滅火種，從而減少火災的發生，才能將森林火災造成的人員傷亡和經濟損失降到最低。

原始數據固然重要，但其本身的價值十分有限，合理的數據處理過程是對其加以利用的必然選擇。首先，可在監測點設置傳感器，實現與信息計算中心的網絡連接，進而自動進行森林火災發生情況的監測與分析，為后續制定合理化的預防與控制措施提供數據支持。第二，建立火災模型。引起火災的因素眾多，以內蒙古罕山國家級自然保護區為例，其可燃物構成復雜，不同坡段含水率大不相同，引發火災的誘因也不盡相同。整合林區信息對火災相關因素進行分析，建立模型。對不同情況制定相應的措施，一旦樹木生長出現無限接近模型中的火災臨界值時自動警示。第三，規劃消防路線。結合消防數據庫和火災模型，在火情初期進行等級評估，從而更好地調動消防資源，指導消防車進入火場的路線。隨時為作業進程中的消防人員提供水源地、火源位置等信息以配合防火滅火工作。最后，規劃巡林工作。通過已有數據擬合林場現狀，制定工作方案，力求專人專案，杜絕低效盲目的巡防工作，使巡防工作效率更高，力求從源頭遏制火災。

1.1.2 森林病蟲害監測

除火災外，位于森林災害前列的當屬森林病蟲害。在當前的病蟲害防治過程中，智慧林業建設主要體現在通過紅外感應器和監視器的安裝實時監控監測區域內的病蟲害情況進而采集信息，同時通過無線傳輸回傳給主要負責信息處理的主機。主機通過比對采集圖像與病蟲害模型圖像進行模式識別與判斷，進而達到預測潛在的病蟲害危險的目的，從而及時發布監測動態。同時主機還可通過模型比對提供可供選擇的歷史有效措施，縮短工作人員采取有效措施的時間，使防病措施更及時，避免病蟲害規模擴大，減少林業部門的經濟損失。

1.1.3 林業資源監測

在眾多的森林資源中，林木資源至關重要，是森林資源的主要部分。森林資源還有林地資源、森林環境資源、微生物資源和野生動物資源。林業部門的基本職能之一就是監測森林資源。

當前林業在森林資源的管理和保護中已有應用物聯網技術的案例。其能準確地識別資源，實時監測林內溫度，對土壤中的水分與營養成分進行數據的回傳與同步更新，加強對資源的感知化，但是與數據采集的詳實伴隨著的是處理分析數據難度的增加。如何在接收到網絡終端信號后及時進行信息數據的自動處理，是更好地運用監測數據的關鍵。如內蒙古罕山國家級自然保護區總面積為91333hm2，其生態系統多樣、自然資源眾多。通過進行林業信息化建設有助于龐雜的林業生態大數據進行優化處理，精簡出簡略、精準及高效詳實的數據信息，進而更快速地實現資源的一體化架構協同資源調度，促進林業的經濟發展，從而更好地應用監測到的數據信息，將其數據化后進行分部門處理，各個管理部門接收各自信息的同時實現資源的共享，實現林業生態的現代化管理。

1.2 在智慧林業野生動植物保護中的應用

1.2.1 古樹名木保護管理

針對古樹或名貴品種的樹木，應利用大數據進行不同名木信息的抓取與整合建立數據庫。設立合理的環境警戒線、生長規律和可能的病蟲害預測與防治措施。同時可利用設備進行傳感，實時監測環境的濕度氣候溫度、土壤水分及養分和降雨情況等，出現異常自動警示。設置全天候監控設備，對易引發的病蟲害因素實時監控也可避免人為的破壞。一旦其出現異常生長狀況或遭到意外破壞時系統會自動報警，管理人員可以通過實時觀測的數據變化情況比對數據庫對其進行判斷，及時采取相應的保護對策。

1.2.2 珍稀野生動物保護

以內蒙古罕山國家級自然保護區為例，該保護區地處大興安嶺南麓，左連科爾沁沙地，右接錫林郭勒草原，是內蒙古地區天然次生林區之一，是重要的水源涵養地和天然生態屏障。其生態系統多樣，野生動物種類豐富，不同物種的繁衍生存的復雜狀況都為保護工作提高了難度。為此野生動物也需建設自己的獨立數據庫，包含其生活習性、繁衍條件、是否遷徙和遷徙路線等。可將包含基本信息的二維碼粘貼于生活區域附近，從而便于對其相關信息的采集與整合，在豐富數據庫的同時也加強了對不同物種的感知與了解。利用傳感器進行信息的監測與同步，一旦產生突發狀況，如天敵威脅、突發疾病等，管理人員可及時收到警示并通過數據庫比對進行信息處理與分析，進而制定出有效的解決對策，以實現對野生動物的自動化保護。

1.3 在智慧林業重點工程監管中的應用

當前我國林業建設存在許多重點工程，其中退耕還林、天然林保護林等多項工程工序復雜、周期長，不便管理。建設智慧林業采取物聯網技術采集與大數據后臺處理雙管齊下的策略，可有效實時監督工程運行狀況并及時進行管控。可將工程分隊制，各小隊設置不同的參數，將不同工程小隊的關鍵信息制成標簽方便電子檢測，同時還可在重點工程區域利用射頻識別（RFID）技術實時監測氣溫降水及空氣濕度等關鍵因素，并及時分隊回傳病蟲害、樹木生長與成活狀況等信息，從而豐富數據庫的信息，便于將信息進行集中處理分析，進而達到有效監管與數據比對相結合，及時對重點工程的突發狀況進行反應，以實現林業管理的智慧化發展。

1.4 在林產品質量監管中的應用

保障公眾身體健康是各行各業研發產品不可逾越的安全紅線，林業產品的研發也要以此為初心與前提，保障林產品的質量安全是發展智慧林業必須重點攻堅的難關。在木材運輸途中進行物流監管是有效保證林產品安全質量的重要途徑之一。運用大數據手段對RFID技術運用下的物流全程提供數據分析與模型支持，可有效保證林業產品安全質量，合理利用資源，為全面協調可持續發展貢獻林業的力量。

2 大數據在我國智慧林業建設中應用存在的主要問題

當前智慧林業的建設不僅需要時間資源、生態資源和人力資源的簡單累加，如何實現3者有機協同，形成向上合力才是重中之重。而與此3者風格迥異的林業生態大數據將成為新的著眼點，使數據資源發揮最大價值是建設智慧林業、發展林區生態的必由之路。在建設智慧林業的實際進程中數據的愈加龐雜是可以預見的，而這種現象將為統計、分析、整理和處理林業生態數據資源帶來極大的挑戰，其主要原因如下。

2.1 信息指數級增長帶來處理信息難度和時間的增加

在建設智慧林業生態的過程中，人工林數據和天然林數據作為影響生態的2個主要因子缺一不可，為此在數據統計進程中一般會將其分別作為列信息和行信息進行收集與統計。為了達到更好預測結果，讓措施更具針對性的目的，需要大量增加2者的信息量，而行和列的線性增長必然導致整個數據矩陣信息量的指數級增加，隨之而來的是處理數據復雜程度的提升和所需時間的延長。

2.2 數據傳輸途中時間的浪費

傳統的數據處理與計算需要繁瑣地登錄、輸入和輸出，在計算進程中會耗費大量的時間。精準數據庫的缺乏使得在得出計算結果后還需大量時間進行人為的分析判斷從而進行決策，造成時間的浪費，如決策人員經驗不足也難以保障決策的精準。如采購林區物資時需輸入林地的生長狀況、主要資源種類等多種信息進行計算，并進行采購決策。為達到計算準確度及信息的有效性需要大量的樣本數據，從而會增多輸入流程的時間，造成時間浪費，在面臨突發狀況時也缺乏決策的及時性。

2.3 復雜的數據處理流程帶來的效率低下

傳統林業信息收集與檢測主要依靠人力在巡林進程中進行設備數據的搜集記錄與勾繪，除耗費路程時間外，還需回到辦公區域進行軟件上的電子轉繪，重復填寫信息、勾繪等進程。工作重復、效率低下和多環節的轉化也會造成源數據的流失降低數據精確性。如在林業執法過程中，發現違法行為后難以進行調查取證，無法確證被破壞的也就難以對破壞后的林業資源進行比對確證，僅能通過歷史資料與實際的一一比對進行確證，低效低能。

3 林業信息化在生態大數據建設應用中的對策

3.1 加大資金投入

兵馬未動糧草先行，充裕的資金是進行智能化建設的先決條件，增多投入建設智慧林業的資金，健全資金投入機制，使其投入過程科學有效，確保為林業生態大數據的應用提供足夠的設備資金支持，降低對信息化的掣肘。

3.2 推廣輔助信息技術

數據的處理與應用要以精準大量及時的數據回傳為前提，在智慧林業的構建中注重前期物聯化設備的投入，不僅能保障及時與準確，還能降低人工輸入數據耗費的時間。同時還可采取云計算來協同數據的處理進程，在建設智慧林業的進程中，將信息技術融入骨血，成為每一環節的關鍵支撐。

3.3 完善林業數據庫

精準的數據和精確的結果如果集中于龐雜的無條理的儲存，亦無法對林業的實際建設提供有力支持，為節約決策所需時間，降低數據存儲與提取難度，構建完善的林業信息數據庫的必要性是毋庸置疑的。在前期建設林業信息化的進程中就應在各個林區的基礎上構建各省市及全國的完善精確的林業信息數據庫，以便于在作業進程中收集、整理、匯總并存儲相關的數據信息。其中應有詳細的基礎數據庫分類，應涵蓋森林、濕地和沙地等構成的基礎資源數據；遙感影像和地理信息等基礎公共數據；以及包括林業生態工程等在內的林業專題數據庫。

3.4 提升相關人員數據處理水平

在實際測繪與電子轉化過程中造成的時間浪費和源數據丟失是效率低下的重要原因，而對此起著關鍵作用的是林業人員的綜合數據處理能力。提升相關人員數據處理水平有利于更好地整合現有林業資源數據、調整管理林業的模式，進而使林業生態大數據應用效果最大化。如重視移動終端的應用，在實際作業時既可利用平板測繪回傳數據，也可與固定傳感器數據結合實時更新數據庫，不僅簡化工作流程、提升工作效率，也會降低源數據丟失或在電子化進程中喪失精準度的風險。

4 結束語

當今世界，伴隨著智慧地球概念的普及，建設智慧林業已成為大勢所趨。構造智慧林業，不僅能彌補傳統林業的短板，也是促進林業與其他科技行業相融合的必由之路。在構建智慧林業的路途中，大數據是其必不可少的支柱之一，對林業龐雜生態數據的運用是構建智慧林業的重中之重，當前，我國大數據與智慧林業的結合仍存在部分短板，筆者從大數據的作用入手針對現存的問題提出了部分對策，以期為林業建設貢獻自己的力量。