林業(yè)智慧大腦應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)

林澤洪

(麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 麗水 323000)

0 引言

2021年《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出了繼續(xù)推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生，踐行綠水青山就是金山銀山理念，守住自然生態(tài)安全邊界，構(gòu)建生態(tài)文明體系，建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化新要求；同年，國(guó)家林業(yè)和草原局發(fā)布了《“十四五”林業(yè)草原保護(hù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確提出加快林草大數(shù)據(jù)管理應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)，形成林草資源“圖、庫(kù)、數(shù)”及智慧應(yīng)用，打造一批信息化試點(diǎn)示范。林草系統(tǒng)作為自然生態(tài)環(huán)境重要的一環(huán)，林業(yè)的現(xiàn)代化治理能力直接影響中國(guó)式現(xiàn)代化的進(jìn)程。

1 林業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀

習(xí)近平總書(shū)記高度重視發(fā)展數(shù)字技術(shù)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)，2003年提出“數(shù)字浙江”，十九大報(bào)告提出“數(shù)字中國(guó)”。全國(guó)各地廣泛開(kāi)展以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與3S技術(shù)為技術(shù)手段的林業(yè)信息化、智慧化、現(xiàn)代化建設(shè)。2016年，廣西壯族自治區(qū)林業(yè)部門(mén)，運(yùn)用三維GIS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了有害生物小班基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)和有害生物氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急防控系統(tǒng)[1]。2021年，貴州省貴陽(yáng)市建設(shè)了“林業(yè)+大數(shù)據(jù)”的貴陽(yáng)智慧林業(yè)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了“一套數(shù)、一張圖、一張網(wǎng)”的科學(xué)管理，融合接警管理、火情管理、專(zhuān)題數(shù)據(jù)、護(hù)林員管理等功能[2]。2022年，廣西河池市“5G+智慧林業(yè)”云平臺(tái)系統(tǒng)上線，實(shí)現(xiàn)護(hù)林員巡護(hù)管轄區(qū)域網(wǎng)格化分割[3]。2021年2月，浙江啟動(dòng)實(shí)施數(shù)字化改革，推動(dòng)“數(shù)字浙江”建設(shè)進(jìn)入新階段。浙江麗水利用“無(wú)人機(jī)+人工智能”的數(shù)字化手段構(gòu)建松材線蟲(chóng)病防治閉環(huán)管理體系，實(shí)現(xiàn)了從山場(chǎng)到清理、再到加工環(huán)節(jié)的全程監(jiān)督和除治工作全流程智能化監(jiān)管[4]。浙江臨安通過(guò)全區(qū)歷年的山核桃產(chǎn)業(yè)主體、產(chǎn)業(yè)面積、產(chǎn)業(yè)加工量、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)和產(chǎn)品品類(lèi)的個(gè)性化定制。

在國(guó)外，林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也積極將智慧林業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略部署推進(jìn)，美國(guó)、英國(guó)、日本、挪威等對(duì)森林智慧監(jiān)測(cè)和保護(hù)、林業(yè)智能裝備等智慧林業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)開(kāi)展了一系列研究，提出了基于高精度樣地檢測(cè)的森林生長(zhǎng)和生理過(guò)程模型、基于無(wú)人機(jī)的輔助森林培育、基于機(jī)載激光雷達(dá)的森林參數(shù)提取和圖像識(shí)別[5]。

2 林業(yè)智慧大腦

國(guó)家林業(yè)和草原局發(fā)布的《全國(guó)林業(yè)信息化率測(cè)評(píng)報(bào)告》顯示全國(guó)林業(yè)信息化率達(dá)到80%以上，在“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)政務(wù)服務(wù)、林業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)管、林業(yè)災(zāi)害應(yīng)急管理、林業(yè)產(chǎn)業(yè)支撐、林業(yè)生態(tài)文化宣傳等方面取得了建設(shè)性成果。2016年，杭州首次提出建設(shè)城市大腦，通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等手段推進(jìn)城市治理現(xiàn)代化，讓城市變得更“聰明”[6]。與此類(lèi)似，林業(yè)智慧大腦是在林業(yè)信息化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算、人工智能、3S等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)管理、資源開(kāi)發(fā)利用、決策分析全過(guò)程的感知化、物聯(lián)化、智能化。林業(yè)智慧大腦系統(tǒng)框架整體分為基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、能力支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 林業(yè)智慧大腦系統(tǒng)框架

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)

加強(qiáng)遙感、定位、通信技術(shù)在林業(yè)資源、森林災(zāi)害、林業(yè)產(chǎn)業(yè)等林業(yè)全行業(yè)的應(yīng)用。建設(shè)基于林業(yè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、林業(yè)“天網(wǎng)”的“天空地人一體化”林業(yè)態(tài)勢(shì)感知網(wǎng)絡(luò)[7]，掌握獲取最低時(shí)間間隔林業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖2 林業(yè)態(tài)勢(shì)感知網(wǎng)絡(luò)

2.2 數(shù)據(jù)資源

全面歸集已有和實(shí)時(shí)采集的森林資源數(shù)據(jù)、濕地?cái)?shù)據(jù)、保護(hù)地?cái)?shù)據(jù)、審批數(shù)據(jù)、災(zāi)害數(shù)據(jù)等各類(lèi)數(shù)據(jù)資源，通過(guò)統(tǒng)一空間基準(zhǔn)、統(tǒng)一入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)本底等方式對(duì)接入的各種林業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理、入庫(kù)，建立統(tǒng)一的林業(yè)數(shù)據(jù)中臺(tái)[8]，構(gòu)建面向業(yè)務(wù)應(yīng)用、場(chǎng)景應(yīng)用、服務(wù)應(yīng)用的林業(yè)數(shù)據(jù)資源中心，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)資源中心

2.2.1 大數(shù)據(jù)處理

可實(shí)現(xiàn)對(duì)于林業(yè)紛繁眾多的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。主要包括：數(shù)據(jù)調(diào)研、分類(lèi)梳理、信息資源目錄編制、數(shù)據(jù)歸集與接入。

2.2.2 大數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)資源目錄管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量審計(jì)管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)共享交換，實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源與地理空間數(shù)據(jù)的“共建、共享、共用”。

2.3 能力支撐

依托數(shù)據(jù)中臺(tái)將各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、交換、分析、共享，最終通過(guò)深度學(xué)習(xí)模式，對(duì)各林業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)林業(yè)大腦的輔助人工決策、人工智能和數(shù)據(jù)可視化，充分發(fā)揮“數(shù)據(jù)+AI”技術(shù)支撐效能，實(shí)現(xiàn)各林業(yè)業(yè)務(wù)的“AI+”[9-10]。其框架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 能力支撐中心

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用

2.4.1 智慧林火監(jiān)測(cè)

基于“天空地物人”一體化的數(shù)字防火體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)處理。智能分析森林火險(xiǎn)，監(jiān)測(cè)重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)溫度、濕度、風(fēng)力等因子，有效利用手機(jī)移動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)進(jìn)山人員，精準(zhǔn)發(fā)送火險(xiǎn)預(yù)報(bào)。根據(jù)森林火情區(qū)域的位置、風(fēng)向、人員分布、物資分布、火勢(shì)情況等進(jìn)行分布展示以及救援動(dòng)態(tài)模擬，為預(yù)防、減少森林火災(zāi)的發(fā)生以及森林火災(zāi)指揮救援提供信息化支持，支持地區(qū)、時(shí)間等多維度火災(zāi)信息統(tǒng)計(jì)匯總分析，為森林火災(zāi)監(jiān)管工作的災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)中指揮、災(zāi)后評(píng)估提供技術(shù)支撐。

2.4.2 森林質(zhì)量管理

以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，以GIS技術(shù)、智能技術(shù)、空間分析技術(shù)為核心，基于林業(yè)“一張圖”進(jìn)行深度挖掘，創(chuàng)新工程建設(shè)規(guī)范、簡(jiǎn)約機(jī)制，重建流程，實(shí)現(xiàn)森林質(zhì)量精準(zhǔn)提質(zhì)。以“林業(yè)一張圖”為基礎(chǔ)，豐富小班生態(tài)修復(fù)相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)造林進(jìn)度、造林規(guī)劃、人員管理、種苗保障、資金管理等重點(diǎn)任務(wù)實(shí)施情況及檢查驗(yàn)收成果的量化落實(shí)。

2.4.3 數(shù)字林業(yè)產(chǎn)業(yè)

在現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)上，擴(kuò)展對(duì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的資源、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營(yíng)、管理等全過(guò)程的管控能力。圍繞產(chǎn)業(yè)振興、產(chǎn)業(yè)融合、風(fēng)險(xiǎn)防控和數(shù)字服務(wù)等內(nèi)容，深化建設(shè)“一個(gè)供需鏈、多個(gè)應(yīng)用服務(wù)模塊”，構(gòu)建集“提高管理效率、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、連接社會(huì)服務(wù)、服務(wù)從業(yè)主體、加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)、可持續(xù)性發(fā)展”于一體的數(shù)字服務(wù)體系。深化產(chǎn)業(yè)管理、科技推廣、產(chǎn)業(yè)監(jiān)管等業(yè)務(wù)的應(yīng)用，并為社會(huì)公眾提供多渠道的互動(dòng)指導(dǎo)服務(wù)，推進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化建設(shè)持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字時(shí)代，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步融合至各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮能效，林業(yè)智能化是未來(lái)的必然趨勢(shì)。本文所研究的林業(yè)智慧大腦是“AI+林業(yè)”的一次嘗試，利用“數(shù)據(jù)”的力量對(duì)林業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行賦能，實(shí)現(xiàn)林業(yè)全領(lǐng)域的管理創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、模式創(chuàng)新。目前，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的及時(shí)性、覆蓋面、精確度上還有所不足，全業(yè)務(wù)的智能化應(yīng)用還有待提高。