浅述5G技术引领下的智慧林业

一、前言

智慧林业是指充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，通过感知化、物联化、智能化的手段，形成林业立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的林业发展新模式。智慧林业的核心是利用现代信息手段，建立一种智慧化发展的长效机制，实现林业高效高质发展。智慧林业是林业发展的必由之路。2011年以来，国家林草局先后开展实施了智慧林业顶层设计、示范性工程建设、关键技术研究、标准规范建设等工程。第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，英语缩写为5G技术的到来，为智慧林业的发展提供了有力的技术支撑和变革契机，其在智慧林业发展中的引领和支撑作用进一步凸显。

二、智慧林业

（一）产生背景

党的十八大首次把生态文明建设提升至与经济、政治、文化、社会四大建设并列的高度，列为建设中国特色社会主义"五位一体"的总布局之一。在建设生态文明的过程中，林业发挥着重要的战略支撑作用，具有不可替代的特殊地位。随着云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术的快速发展及广泛应用，社会发展智慧化已成为社会发展的共识。林业作为社会发展的重要组成部分，创新发展模式，走绿色、安全、高质、可持续的智慧林业之路势在必行。通过智慧林业建设，林业的管理和服务价值将被深入挖掘，林业相关部门的职能将被更好履行，林业经济也将更加繁荣。

（二）总体架构

智慧林业是集林业立体感知、协同管理、生态价值、民生服务以及综合管理等五大体系为一体的新型林业发展模式。智慧林业总体架构主要包括“四横两纵”，四横即设施层、数据层、支撑层、应用层，两纵即标准规范体系、安全与综合管理体系，其相互联系、相互支撑，形成一个闭环的运营体系。

图1 智慧林业"四横两纵"架构体系

三、第五代移动通信技术（5G技术）在智慧林业中的应用

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，英语缩写为5G。5G技术使得海量信息数据的收集、存储、挖掘、回传等突破了4G的数据能力瓶颈，并且可实现对高维数据、语音、图像等复杂数据的深入解析。5G技术引领下的各种新技术、新应用将成为智慧林业建设和发展的主要方向。

（一）智能灌溉系统

传统灌溉没有办法实时有效的控制水量，需要人工定时依靠灌溉经验对水阀进行手动开合，这样无疑会造成水资源的浪费。智能灌溉系统则可通过无线网络连接现场设备，管理人员不仅可以实时通过平台对现场水阀进行开关，也可等系统分析后自动对林区进行灌溉；另可对林地土壤温湿度状态进行实时监控，随时记录、查询、打印整个灌溉区的气象资料、土壤湿度、灌溉设置、灌溉进程、灌水历史记录等数据。

智能灌溉控制系统主要由中心主控系统（服务器、管理平台）、电磁阀、土壤水分传感器（可测土壤湿度绝对值）、气象观测站（可测量温度、湿度、风速、风向、降雨量）等设备所组成。

图2 智能灌溉系统

要注意的是要真正实现水资源的高效利用，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和林木需水规律等方面统一综合考虑，做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。

（二）护林防火

图3 数字化大型联网视频监控系统

森林火灾作为一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的全球性林业重大灾害，是破坏生态环境、危害人民群众财产安全、破坏和谐稳定最为严重的自然灾害之一。林区火灾前的检测预警、火灾过程中的指挥调度以及火灾后的评估，则显得尤为重要和紧迫。数字化大型联网视频监控系统的建设和应用将成为护林防火发展的必然和主流。通过此系统，管理人员可以直接从平台中心对各重点林区进行实时监控，不仅能通过前端安装的各种报警辅助设备及时预警，更能直观地监视和记录现场的实时视频情况，从而科学指挥救火工作，有效防止火灾蔓延，为森林资源保护和后续事件处理提供第一手视频资料。

目前，视频监控的传输系统设计主要包含铺设线缆及微波或者3G、4G传输，但铺设线缆耗费成本高，3G、4G网络无法满足传输容量的飞速增长和更宽的频谱资源的需求。5G技术应用于安防视频监控系统，将完美解决这一系列问题。

（三）虚拟现实

虚拟现实亦作虚拟实境，简称VR，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供参与者视觉、听觉、触觉等感官的模拟并与之产生交互的行为。VR技术是计算机硬件、软件、传感、人工智能、心理学及地理科学发展的结晶。

选取具代表性的森林环境实景,结合现有的林木、动植物特征数据，运用虚拟现实技术构建VR珍稀林业资源，并利用该地地形地貌信息、航拍影像、遥感影像、实地相片采集等,采用全景2D纹理贴图的方式绘制场景，建设VR空间场景，实现全景内容观看、虚拟场景模型漫游。5G技术的海量数据传输和低延时特性，可使人们通过佩戴VR头显进入逼真的自然环境，通过手柄点选林木、动植物，其相关信息、分布地区和特点逐一呈现，让人们得以近距离、沉浸式体验珍稀动植物资源和自然生态环境，切实增强保护林业资源意识。

四、结语

科学技术的发展日新月异，科学技术所带来的人类生产、生活方式的变革更是今非昔比。5G技术时代已经到来，5G技术在智慧林业中的应用远不止此，林地资源管理、林政稽查、林业管护、生态服务等方面的应用均将与日剧增。据有关企业统计，智慧林业初步实现后，能减少直接作业人员50%以上，生产经营效率可提高30%以上，安全效率可提高80%以上。“信息随心至，万物触手及”，这是我们对未来5G时代乃至智慧林业的美好愿望。