智慧林業服務平臺高效協同管理模式研究

黃群珍

(廣西壯族自治區國有高峰林場，廣西 南寧 530001)

前言

2013年8月21日國家林業局印發的《中國智慧林業發展指導意見》，標志著我國林業信息化由“數字林業”步入“智慧林業”發展的新階段，提出了智慧林業建設的主要任務是建設智慧林業立體感知體系、大力提升智慧林業管理協同水平、有效構建智慧林業生態價值體系等[1-3]。高峰林場森林經營總面積8.92萬hm2，分布在全區12個市49個縣(市、區)。由于林地跨度大，傳統的管理模式效率低下。高峰林場結合自身管理實際情況，以集約整合、數據共享、科學決策為建設主線，建成智慧林業服務平臺。該平臺利用信息化與智能化的手段，實現高峰林場營造林生產、資源保護、資源更新等全過程信息系統管理，為有關部門提供實時的精準的業務信息，為林場高效協同管理和領導層決策提供依據。

1 智慧林業服務平臺建設

1.1 整體架構

平臺利用大數據、云計算、智能分析、物聯網等新技術[4,5]，遵循“標準統一、平臺互聯、業務協同、智慧監管”原則，實現林業專題數據的采集匯總、協同共享，實現林業專題業務的平臺互聯、綜合管理。

1.2 網絡架構

圖1 整體應用架構

1.2.1 基礎設施

承載高峰林場智慧林業服務平臺相關系統、數據庫所需的所有服務器、存儲、網絡及安全設備，統一管理、配置分布式云數據中心的服務器、存儲、網絡設施資源，統一調度和監控各節點的設施資源[6,7]，形成系統容災和數據備份機制，保障所有業務的連續性和數據安全。

1.2.2 應用軟件部署

依托自治區林業局電子政務外網部署，統一由自治區林業局電子政務外網進行資源分配與調度。平臺網絡架構圖如圖2所示。

1.3 技術架構

從平臺設計開始到使用，實現全部國產化，保證林業數據使用安全。

1.3.1 開發語言

高峰林場智慧林業服務平臺使用了Java、C++、Python等計算機語言開發。

1.3.2 系統架構

平臺以B/S模式開發，結合移動端App(Android)，實現了平臺統一部署、隨時隨地快速訪問的能力。平臺與全國產化開發和部署一致，支持國產服務器和國產操作系統。

1.3.3 數據庫

平臺數據庫部分基于開源平臺PostgrSQL、SQLite進行深入定制化改造，實現了海量空間數據的存儲和查詢，能夠滿足高峰林場各部門海量數據的存儲。

1.3.4 地理信息系統

平臺地理信息系統部分基于開源平臺GeoServer、OpenLayer、MapBox進行深入定制化改造，完全脫離商用平臺的限制，經過平臺開發團隊多年的實踐，所建成的地理信息服務平臺可獨立運行、擁有獨立自主知識產權、適合高峰林場實際運作。

2 智慧林業服務平臺在林業生產及管理上的應用

智慧林業服務平臺在林業生產及管理上的應用包括統一認證管理、營林生產管理、林政資源管理、資源一體化管理、移動客戶端App、林業時空一張圖、云視頻會議、大數據綜合分析應用等8類。

2.1 統一認證管理

智慧林業服務平臺運行實現統一認證管理，主要包括單點登錄管理、統一身份認證、權限信息管理、日志信息管理等。

2.1.1 單點登錄管理

整合用戶信息，一次登錄即可安全訪問所有的系統，通過統一的界面和邏輯對用戶進行集中管理，為其他系統提供用戶身份認證服務；制定統一的授權管理策略，應用系統可以維護其內部功能模塊組成，并對用戶和角色進行功能授權，實現應用系統的統一權限管理。

2.1.2 統一身份認證

建構統一用戶信息數據庫。平臺采用樹狀方式存儲用戶數據，對人員、組織、服務等資源實現集中、分組、分層管理。

2.1.3 權限信息管理

系統用戶、數據服務、功能服務等權限管理為整個系統提供穩定的運行環境和高度安全的服務保障。

2.1.4 日志信息管理

系統提供日志管理功能，對數據的訪問、操作的記錄和登錄信息進行管理，支持日志查詢、日志統計、日志清理導出及保存等功能。用戶通過此功能能夠檢查系統中硬件、軟件錯誤發生的原因和及時監測到可能受到的攻擊，并查找攻擊者留下的痕跡。

圖3 廣西國有高峰林場統一認證管理平臺

2.2 營林生產管理

建立營造林整地、挖坑、造林、除草、施肥、間伐等全部工序的信息化管理。主要實現以下功能。

2.2.1 生產計劃管理

平臺對營造林、木材生產、林業重點項目等生產計劃實現信息化管理。

圖4 高峰林場林業生產經營管理服務平臺

圖5 營林生產計劃(此處為模擬數據)

2.2.2 營造林管理

可實現營造林生產全工序跟蹤管理，包括開工、工序進展、組織施工、完工驗收、質量監理、驗收結算、新造林核查、營林成效等。

2.2.3 木材生產銷售管理

實現從木材采伐申請到木材銷售及木材采伐全過程管理。

2.2.4 物料、資金管理

可實現物料申請與審核(如肥料、苗木等)、資金申請與結算，并完成實時統計。

2.2.5 場外租地管理

實現租地合同檔案錄入及管理、變更及異常事件登記；可進行地租支付提醒及費用統計。

2.2.6 生產統計

可實現營造林生產統計、木材生產統計、樹種分類、林業項目統計等。

2.3 林政資源管理

林政部門使用管理。內容包括保護森林資源、規范使用林地、動態調整公益林或天然林、核實森林督查變化圖斑、回收被侵占林地、調處山林糾紛、核查征占用林地、核查林木采伐限額等。

2.4 林業資源一體化管理

通過地理信息空間數據庫技術實現高峰林場森林資源數據的集中管理，能夠真正做到森林資源數據的“所改即所得、所審即可用、所批即可報”能力。主要實現以下功能。

圖7 高峰林場林政資源管理系統

2.4.1 森林資源數據

能夠建立一套統一的森林資源數據，實現歷年森林資源數據統一管理，能夠快速調閱歷年數據，實現歷年數據對比，展現變化趨勢。

2.4.2 數據訪問接口

平臺能夠提供標準的數據訪問接口，為各業務平臺提供快速、高效、實時的數據服務，能夠為數據使用者提供高效的存儲和訪問保障。

2.4.3 數據備份

系統不但能夠實現安全的數據備份機制，還能夠實現數據版本化管理功能，可實現數據快速恢復、撤銷功能。

2.4.4 數據操作

平臺支持專業GIS軟件、Web瀏覽器、手機App等對數據進行操作，并根據用戶權限、級別訪問對應的數據。

2.4.5 跟蹤和記錄

跟蹤、記錄用戶數據操作的日志，統計和分析數據使用者對數據的使用情況。

2.4.6 無人機數據

實時發布無人機數據。

圖8 高峰林場林業資源一體化集中管理平臺

圖9 無人機影像管理

2.5 移動客戶端App

在移動App端，實現資源管理、生產計劃、生產管理、通知公告、巡山護林、案件上報等全程無紙化掌上辦公。在無網絡環境下可對森林資源數據、衛星影像、生產工序等進行離線緩存，有網絡時自動進行在線同步。

圖10 高峰林場智慧林業服務平臺移動端App

2.5.1 資源展示

可在地圖中對營林單位下的所有林班小班地理位置信息、基礎信息等進行綜合查詢展示。

圖11 移動端App資源管理

2.5.2 小班資源管理

可對當前年在用小班資源及明年待用小班資源進行圖形和屬性編輯，并進行資源更新。

2.5.3 個人工作管理

可充分滿足外業工作人員查詢、勾繪、定位、上報等工作要求，實現資源調查人員對林地資源實地調查過程中的數據記錄和編輯。

2.5.4 生產工序管理

支持對生產工序的在線和離線開工報告、完工驗收、質量抽查、返工單數據進行管理。

圖12 移動端App生產工序管理

2.5.5 申請審批管理

支持對物料申請記錄、資金結算報告進行查看和審核操作，支持手簽審核功能。

2.5.6 巡護管理

支持護林巡護、營林生產實時位置共享展示，巡護軌跡信息記錄。

2.5.7 視頻會議

通過App可隨時隨地加入在線視頻會議室，實現多人同時進行視頻工作交流。

2.6 林業時空一張圖

2.6.1 資源一張圖

通過資源一張圖，動態展示森林資源基本信息，包括全場(分場、造林部)林地總面積、林木蓄積量、各樹種面積和占比等和在地圖上的分布信息。

圖13 資源一張圖(此處為模擬數據)

2.6.2 林政一張圖

通過林政一張圖，動態展示林政管理信息，展示內容包括全場(分場、造林部)森林圖斑核查、林地“一張圖”、移交林地、林地征占用、林政案件等。

圖14 林政一張圖(此處為模擬數據)

2.6.3 營林一張圖

通過營林一張圖，動態展示營林生產業務信息，包括對全場(分場、造林部)的營林生產類型、生產工序進度、小班工序作業狀態、生產投資情況等實時統計。

圖15 營林一張圖

2.6.4 外業一張圖

依托北斗導航定位系統，實現野外作業人員全程跟蹤管理，保證林區內全方面無死角管護，助力林場高質量發展。

圖16 外業一張圖

2.7 云視頻會議系統

基于云架構的先進的視頻通訊應用系統，滿足1個總場終端及21個營林單位終端30個PC(或手機App)共同參與的視頻會議功能。總場可以對任何一個或多個營林單位召開視頻會議，營林單位可隨時向總場以視頻會議方式匯報工作。

2.8 大數據綜合分析應用

2.8.1 綜合指標圖表

圖17 林場產值綜合分析(此處為模擬數據)

挖掘整合所有林地林木資源和營林生產管理數據，形成綜合指標圖表，實現林業資源和經營管理過程可視化，為林場領導層宏觀決策提供理論依據。

2.8.2 生產總值

進行歷年林場生產總值、增速及木材生產交易分析、各營林單位林業生產總值排名及投資與收入分析、樹種銷量排名分析、全場營林投資匯總等。

3 效果分析

3.1 高效性

3.1.1 工作效率

資源管理、營造林生產工作實現移動化辦公管理。在傳統管理方式下，營造林每項工序完工驗收后至人工費結算成功，至少需要7個工作日，平臺運行1d就可以完成，提高了工作效率。

3.1.2 業務精準度

系統運算精準，保障業務數據質量。平臺數據庫包含了21個營林分場及對外造林部所有小班數據，人為統計出錯時，通過系統提交的業務將受阻，保障了業務的精準度。

3.2 協同性

高峰林場林地面積大，分布于廣西12個市49個縣(市區)，平臺提供數據、表單、報表統一建模管理以及工作流及其引擎監控的集成；同時提供林業專題數據一體化管理，實現專題數據共享協同，實現林業數據的“聚、通、用”，有效支撐各科室的各類應用；平臺穩定性高，應用效果好的高清視頻會議系統保障了遠程視頻溝通暢通，有利于各單位遵照會議部署協同迅速開展工作。

4 討論及結論

依托智慧林業服務平臺，高峰林場資源管理和營造林生產實現了高效協同管理，實現了無紙化辦公，為林場低碳可持續發展指明了道路。下一步，林場將繼續開發平臺的科研項目管理、林下經濟管理、森林旅游業管理等模塊，為林場發展提供更全面、更快捷、更穩定的服務平臺。