甘肅洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)智慧林業(yè)模式的初步應(yīng)用

摘 要 隨著林業(yè)管理理念與模式的持續(xù)創(chuàng)新，智慧林業(yè)管理成為了森林資源管護(hù)工作轉(zhuǎn)型升級(jí)的突破口。為提高森林資源管護(hù)的階段效率與整體水平，實(shí)現(xiàn)森林資源可持續(xù)發(fā)展，分析了森林資源管護(hù)工作中智慧林業(yè)模式的構(gòu)建及應(yīng)用路徑，結(jié)合甘肅洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林資源管護(hù)的現(xiàn)狀，探討智慧林業(yè)模式構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)，并總結(jié)了智慧林業(yè)模式在森林病蟲(chóng)害檢測(cè)、野生動(dòng)物保護(hù)、森林資源防火等森林資源管護(hù)工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 森林資源；林業(yè)管護(hù)；智慧林業(yè)；甘肅洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號(hào)：S76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.041

智慧林業(yè)模式是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的全面感知、精細(xì)管理和智能決策，以達(dá)到提高森林經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。在森林資源管護(hù)工作中，智慧林業(yè)模式的構(gòu)建和應(yīng)用有助于提高林業(yè)生態(tài)管理水平，調(diào)整林業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，完成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的森林資源管護(hù)。目前，在甘肅洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱洮河自然保護(hù)區(qū)）的森林資源管護(hù)工作中，傳統(tǒng)林業(yè)管理模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)還未完成，林業(yè)管護(hù)方式和信息平臺(tái)建設(shè)等方面仍存在諸多問(wèn)題。因此，智慧林業(yè)模式的建設(shè)路徑和應(yīng)用方式仍需要進(jìn)一步探討和優(yōu)化，將智慧林業(yè)模式循序漸進(jìn)地應(yīng)用于洮河自然保護(hù)區(qū)，使森林資源管護(hù)工作順利開(kāi)展。

1 現(xiàn)狀

1.1 林業(yè)管護(hù)方式單一

受傳統(tǒng)的森林資源管護(hù)觀念影響，洮河自然保護(hù)區(qū)的森林資源管護(hù)措施較單一，主要依賴于護(hù)林員人工巡檢。傳統(tǒng)的巡邏方式可能存在巡視不全面的問(wèn)題，且人工巡邏易造成護(hù)林員疲勞，效率低下，也存在一定的安全隱患。因此，單一的巡邏方式無(wú)法滿足全面、高效的管理森林資源的需求。另外，由于管理人員有限，主要專注于宣傳和巡邏工作，其他多樣化的管理措施較少。智能監(jiān)控和巡查系統(tǒng)等手段仍處于初步應(yīng)用階段，還未實(shí)現(xiàn)全方位的實(shí)時(shí)巡邏和監(jiān)督，導(dǎo)致森林公告和人員巡邏的威懾作用不足，難以有效地防止破壞森林資源和偷獵盜獵行為的發(fā)生。因此，森林資源的管護(hù)工作難以得到充分落實(shí)，洮河自然保護(hù)區(qū)的森林資源保護(hù)困難重重。

1.2 林業(yè)管護(hù)信息流通性不足

森林資源的管理和保護(hù)需要大量的信息支持，包括森林生態(tài)環(huán)境、氣候、植物和動(dòng)物資源等多方面的數(shù)據(jù)。信息采集不足，會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)支持信息的傳遞和流通，從而影響到信息的流通性。而在目前的洮河自然保護(hù)區(qū)的森林資源管護(hù)工作中，信息數(shù)據(jù)采集主要依賴于人力[1]。但由于管理人員對(duì)巡查范圍、監(jiān)測(cè)時(shí)間、管護(hù)狀況記錄不及時(shí)，往往會(huì)造成多個(gè)部門在同一區(qū)域重復(fù)進(jìn)行巡邏和監(jiān)測(cè)。此種不科學(xué)、不規(guī)范的信息采集方式造成了林業(yè)管護(hù)工作的重復(fù)和資源浪費(fèi)，導(dǎo)致信息無(wú)法高效傳遞和利用，因此管理人員較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)林業(yè)問(wèn)題，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)布和實(shí)施相關(guān)整改、保護(hù)命令，造成了林業(yè)管護(hù)決策滯后和林業(yè)管理的不及時(shí)，甚至可能導(dǎo)致問(wèn)題加劇，增加了后續(xù)處理的難度和成本。

2 智慧林業(yè)模式構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將物理世界與互聯(lián)網(wǎng)相連接，實(shí)現(xiàn)物體間的信息傳遞和智能化的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為智慧林業(yè)模式構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)之一，在實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)目標(biāo)中發(fā)揮了重要作用。在智慧林業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)、全面、精準(zhǔn)地獲取林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的各種信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林資源、生態(tài)環(huán)境和林業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的智能化管理。在森林資源管護(hù)過(guò)程中，通過(guò)智能林業(yè)管理平臺(tái)的信息采集和數(shù)據(jù)分析的功能嵌入，可輔助管理人員構(gòu)建以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的森林資源管護(hù)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林生態(tài)環(huán)境、氣象氣候、土壤水分、植被生長(zhǎng)等數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)林區(qū)內(nèi)生物數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集[2]。此外，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、防蟲(chóng)監(jiān)測(cè)與防控系統(tǒng)、水源保護(hù)與管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源和林區(qū)設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理，并以多種方式進(jìn)行森林資源數(shù)據(jù)的可視化展示，為管理人員提供全面的林區(qū)情況，從而提高林區(qū)管理的效率，降低管理成本，保障森林資源管護(hù)工作的順利開(kāi)展。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是通過(guò)數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的精確分析和有效管理。1）林業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的價(jià)值主要在于大量森林生態(tài)數(shù)據(jù)集，并針對(duì)此類具有不同時(shí)間和空間特征的數(shù)據(jù)集，挖掘區(qū)域內(nèi)森林生態(tài)的基本規(guī)律。通過(guò)對(duì)林區(qū)內(nèi)氣象、土地、水等生態(tài)環(huán)境資源與數(shù)據(jù)的綜合分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)森林資源的全面數(shù)字化。2）基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)分析還可以幫助管理人員建立相應(yīng)的管理模型和決策部署，制訂科學(xué)的林業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃、資源調(diào)度和生態(tài)保護(hù)策略。3）通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析，可建立森林資源的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，預(yù)判可能出現(xiàn)的火災(zāi)、洪澇、滑坡等災(zāi)害，從而協(xié)助管理人員提前做好預(yù)防和應(yīng)對(duì)工作，減少森林災(zāi)害帶來(lái)的損失，保障森林資源的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的技術(shù)，可以創(chuàng)建沉浸式的虛擬環(huán)境并使用戶與其進(jìn)行交互。林業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是以計(jì)算機(jī)模擬為基礎(chǔ)，構(gòu)建森林虛擬對(duì)象，用以展現(xiàn)和分析森林現(xiàn)象，進(jìn)而模擬森林管理和森林保護(hù)的新型信息技術(shù)。此技術(shù)涉及三維建模、交互、感知、數(shù)據(jù)處理和分析等技術(shù)，除通過(guò)三維建模技術(shù)將真實(shí)的森林環(huán)境建模成虛擬模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的調(diào)查和監(jiān)測(cè)之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智慧林業(yè)模式中還可應(yīng)用于其他方面[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)建虛擬的培訓(xùn)環(huán)境。在虛擬環(huán)境中，相關(guān)人員可以進(jìn)行培訓(xùn)和教育，模擬不同的森林資源管理場(chǎng)景，提高培訓(xùn)效果和培訓(xùn)質(zhì)量。同時(shí)，虛擬環(huán)境可以模擬不同的應(yīng)急情況，讓管理人員進(jìn)行應(yīng)急演練，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力和效率。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以提供交互式的游覽體驗(yàn)。在虛擬環(huán)境中，游客可以進(jìn)行沉浸式的體驗(yàn)，觀察森林生態(tài)系統(tǒng)的變化，了解森林資源的保護(hù)和管理情況，從而提高對(duì)森林保護(hù)的認(rèn)識(shí)，營(yíng)造全民護(hù)林的社會(huì)氛圍。

3 智慧林業(yè)模式在森林資源管護(hù)工作中的應(yīng)用

3.1 森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)

洮河自然保護(hù)區(qū)具有豐富的森林資源，森林病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)和控制是提升森林資源管護(hù)水平的工作重點(diǎn)。由于病蟲(chóng)害在短時(shí)間內(nèi)蔓延速度較快，其所造成的影響往往是不可逆轉(zhuǎn)的，并且防治的成本和難度也相對(duì)較高，對(duì)森林資源具有較大的威脅。因此，在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)過(guò)程中，要堅(jiān)持“防治結(jié)合，預(yù)防為主”的原則。

在森林資源管護(hù)過(guò)程中，管理人員可采用多種監(jiān)測(cè)手段聯(lián)合應(yīng)用的方式，對(duì)森林病蟲(chóng)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。1）針對(duì)較為明顯和易于觀察的病蟲(chóng)害，管理人員可利用智慧林業(yè)平臺(tái)提供的地理信息系統(tǒng)和路徑規(guī)劃算法，計(jì)算出最短路徑或最經(jīng)濟(jì)路徑，智能優(yōu)化巡查路線，確保巡查覆蓋面廣、效率高，避免重復(fù)巡查和資源浪費(fèi)。2）針對(duì)部分較為隱蔽的病蟲(chóng)害，管理人員可利用智慧林業(yè)模式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合紅外線智能感應(yīng)器等設(shè)備布設(shè)傳感節(jié)點(diǎn)，無(wú)侵入性、持續(xù)性地實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)病蟲(chóng)害情況，形成完整、準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)[4]。在傳感器布設(shè)過(guò)程中，管理人員需利用智能算法和森林資源模型，結(jié)合森林病蟲(chóng)害的分布、嚴(yán)重程度、傳感器節(jié)點(diǎn)的通信范圍、預(yù)警需求等因素，自動(dòng)選擇傳感器的最佳布設(shè)位置，最大限度地提高監(jiān)測(cè)效果。

例如，在森林資源管護(hù)工作中，洮河自然保護(hù)區(qū)探索利用“智慧巡查助手”APP，實(shí)現(xiàn)森林巡查工作的智能化。通過(guò)該應(yīng)用，護(hù)林員可以在手機(jī)端享受位置同步上傳、監(jiān)測(cè)信息上報(bào)、移動(dòng)考勤打卡等功能。同時(shí)，管理人員可在電腦端實(shí)時(shí)定位護(hù)林員巡林位置，傳達(dá)當(dāng)日工作安排，從而實(shí)現(xiàn)了森林管護(hù)工作的信息化管理，提高了工作效率和管理水平。同時(shí)，洮河自然保護(hù)區(qū)通過(guò)比對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況和預(yù)測(cè)模型，使用智慧林業(yè)平臺(tái)的預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)將異常情況報(bào)告給上級(jí)管理部門，并根據(jù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)資源，在線招標(biāo)第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，進(jìn)一步確定防治病蟲(chóng)害的具體措施、工作分工、時(shí)間安排，有效提高森林病蟲(chóng)害的防治效率和質(zhì)量，保護(hù)森林資源的安全和穩(wěn)定。

3.2 野生動(dòng)物保護(hù)

在洮河自然保護(hù)區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)中，存在豐富的野生動(dòng)物資源，其與森林形成了相互依存、相互聯(lián)系的生態(tài)關(guān)系。1）在智慧林業(yè)管理模式下，管理人員需依據(jù)洮河自然保護(hù)區(qū)實(shí)際情況，針對(duì)性地布置紅外傳感器，并結(jié)合GPS技術(shù)，精準(zhǔn)掌握野生動(dòng)物的分布范圍和活動(dòng)軌跡。一旦野生動(dòng)物的活動(dòng)范圍超出指定區(qū)域，智慧林業(yè)平臺(tái)會(huì)在第一時(shí)間向管理人員彈出警告窗口，便于管理人員迅速發(fā)現(xiàn)動(dòng)物行為異常情況，如走失、受傷等，并及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行救治，保護(hù)野生動(dòng)物的安全。2）對(duì)于部分需要重點(diǎn)保護(hù)的瀕危物種，管理人員應(yīng)將其基本信息記錄在電子標(biāo)簽中，并納入森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖狀況等進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤研究，為珍稀野生動(dòng)物的科學(xué)管理提供數(shù)據(jù)支持。3）洮河自然保護(hù)區(qū)面積較大，動(dòng)物種類較多，偷獵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，管理人員要通過(guò)智慧林業(yè)模式的傳感監(jiān)測(cè)裝置和GPS技術(shù)，精準(zhǔn)定位偷獵者位置，并迅速向林業(yè)公安系統(tǒng)共享偷獵者信息，形成跨部門協(xié)作機(jī)制，精準(zhǔn)打擊偷獵行為，進(jìn)一步提升野生動(dòng)物保護(hù)水平。

例如，通過(guò)應(yīng)用智慧林業(yè)模式，洮河自然保護(hù)區(qū)初步實(shí)踐在林區(qū)內(nèi)安裝多套“森林慧眼”系統(tǒng)，通過(guò)攝像頭、紅外線傳感器等設(shè)備進(jìn)行24 h監(jiān)控，一旦檢測(cè)到威脅野生動(dòng)物安全的異常情況，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，通知保護(hù)區(qū)管理人員采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，該系統(tǒng)還通過(guò)紅外傳感器，精準(zhǔn)捕捉進(jìn)入林區(qū)的人員、車輛信息，監(jiān)測(cè)到的異常信息則通過(guò)4G技術(shù)進(jìn)行歸納，并定期傳送回市級(jí)信息化平臺(tái)。智慧林業(yè)模式在洮河自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的應(yīng)用，為當(dāng)?shù)氐囊吧鷦?dòng)物多樣性保護(hù)工作提供了新路徑。

3.3 森林資源防火

森林資源防火是森林資源管護(hù)的重要組成部分之一，其關(guān)鍵在于應(yīng)用智慧林業(yè)模式，進(jìn)行火災(zāi)預(yù)防和救護(hù)。1）在智慧林業(yè)模式下，管理人員可以根據(jù)森林規(guī)模和地理位置等因素，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置煙感探頭、熱成像儀、可見(jiàn)光攝像機(jī)等火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接智慧林業(yè)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和信息共享，為管理人員后續(xù)制訂救護(hù)措施提供數(shù)據(jù)支持[5]。當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到煙霧或溫度升高到一定程度時(shí)，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)警報(bào)，通過(guò)系統(tǒng)推送的警告通知相關(guān)管理人員，并及時(shí)將火災(zāi)位置傳送至森林消防部門，以便消防人員對(duì)火災(zāi)及時(shí)進(jìn)行控制，避免火勢(shì)擴(kuò)大和蔓延。2）管理人員要建立消防數(shù)據(jù)庫(kù)和火災(zāi)模型，消防數(shù)據(jù)庫(kù)包含林區(qū)的地形、氣象、森林類型、交通路線等信息，火災(zāi)模型可通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)火災(zāi)的可能性和火災(zāi)擴(kuò)散路徑。通過(guò)二者整合，幫助森林消防人員評(píng)估火情等級(jí)，確定最近的消防資源，提供最優(yōu)的消防救援路線，并動(dòng)態(tài)調(diào)整路線以應(yīng)對(duì)不斷變化的情況，為森林防火工作提供更加科學(xué)、有效的支持。3）為了進(jìn)一步提高森林資源防火的預(yù)測(cè)和防范能力，管理人員要建立森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，將森林風(fēng)力、溫度、濕度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器。一旦分析發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)增加，系統(tǒng)可以自動(dòng)通過(guò)手機(jī)短信、手機(jī)APP、廣播等方式，向森林周邊區(qū)域發(fā)出警告信息，提醒相關(guān)部門和人員采取必要的預(yù)防措施，警示周邊居民和游客注意火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

例如，在預(yù)防森林火災(zāi)的實(shí)際工作中，洮河自然保護(hù)區(qū)初步采用完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每隔3 km設(shè)立1個(gè)監(jiān)控基站，通過(guò)微波傳輸方式，將監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴址阑鸨O(jiān)控指揮中心，并利用太陽(yáng)能供電，對(duì)森林進(jìn)行全天候、全方位的遠(yuǎn)程林火動(dòng)態(tài)監(jiān)控。同時(shí)，洮河自然保護(hù)區(qū)利用SPOT 5航天遙感影像數(shù)據(jù)，初步建立了森林防火數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合微信公眾號(hào)、官方微博等線上渠道，每日定時(shí)發(fā)布天氣情況、火災(zāi)預(yù)警說(shuō)明，通報(bào)森林防火的相關(guān)工作內(nèi)容，提高了森林防火工作的精度和效率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智慧林業(yè)模式是我國(guó)林業(yè)管理未來(lái)發(fā)展的主流方向，也是現(xiàn)代化林業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。該管理模式具有即時(shí)性、精準(zhǔn)性等突出優(yōu)勢(shì)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等信息化技術(shù)，可應(yīng)用于森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物保護(hù)、森林資源防火等諸多方面，有助于豐富森林資源的管護(hù)方式，提高林業(yè)管護(hù)信息的共享效率。對(duì)傳統(tǒng)森林資源管護(hù)模式進(jìn)行優(yōu)化，打造科學(xué)、全面的智能林業(yè)管護(hù)體系，切實(shí)提升森林資源管護(hù)成效，推動(dòng)林業(yè)持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃榮.智慧林業(yè)在基層林業(yè)管理中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2023（3）：161-163.

[2] 王金河.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧林業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)策[J].智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊，2022，2（24）：8-10.

[3] 黃林周，姜紫薇，黃印.實(shí)景三維地理信息系統(tǒng)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2023，21（3）：49-51.

[4] 郭瑩.實(shí)施智慧林業(yè)管理模式提升森林資源管護(hù)水平[J].智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊，2022，2（21）：4-6.

[5] 石榮威.林業(yè)資源管理中護(hù)林防火技術(shù)的應(yīng)用[J].新農(nóng)業(yè)，2022（7）：45.

（責(zé)任編輯：張春雨）

收稿日期：2023-04-06

作者簡(jiǎn)介：張永雄（1991—），男，甘肅會(huì)寧人，?？?，助理工程師，從事林業(yè)資源管護(hù)。E-mail：1046678414@qq.com。