森林资源信息化技术在秦岭林区的应用

张海锋 黄金福 魏蓬勃 田瑞选

作者简介：张海锋（1972.10-），男，中共党员，大专，林业工程师，长期从事森林资源管理、森林防火工作。

摘要：建立秦岭林区森林资源管护信息化系统，初步实现新型信息化、数字化林业管理新模式。森林资源是人类赖以生存的基础资源，具有维护地球生命，改造人类生存空间的生态价值。

关键词：信息化技术;应用;成效

【中图分类号】F326.2【文献标识码】A【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.028

引言：由于环境变化和人为破坏，森林一直受到火灾、林业有害生物、盗伐、毁林开垦、乱占林地、乱捕滥猎野生动物等人为因素的威胁，因此加强森林管护工作就显得尤为重要。

传统森林管护工作普遍采用的人工巡视、手工介质记录的工作方式，该方式存在的缺陷主要包括如下：人为因素较多、信息反映不及时、无法有效监督巡山人员的工作状态。在林木及植被发生病虫灾害下，相关管理人员及专家无法及时获取第一手影像资料;在发生林木盗伐情况下无法进行现场取证;在森林发生火灾情况下，无法及时发现和定位，以便组织火灾现场附近护林人员进行灭火及救援。因此传统管护工作存在很多弊端，火灾频繁、盗伐不止、林业有害生物不能及时得到控制，森林资源的管理与可持续经营已成为关注的焦点。

近年来随着现代通讯技术的发展和成熟，本项目考虑通过综合利用近年来快速发展的云计算技术、无线网络技术、移动通信技术等信息化手段来有效解决上述问题，尽可能杜绝人为因素的影响，通过GPS、GIS和实时数据库、关系数据库的综合应用，可以实时跟踪，定位森林巡护人员的准确位置，查询相关人员的行进轨迹，便于管理森林巡护人员，通过巡护人员上传的现场图片或视频，实现相关专家对灾害的远程诊断，从而提高林区巡检管理的工作效率，完善巡检人员的监督机制。最终达到一方面高效完成森林巡护任务，有效的减少和预防森林各种灾害，另一方面即时、定性、定量、客观的考核森林管护人员的工作。

1建立森林资源信息化

陕西省龙草坪林业局和山西森软科技有限责任公司合作开发森林资源管护信息系统，该系统由信息采集、信息处理和信息管理三大部分构成。

信息采集系统主要由森林巡护终端信息采集、GPRS信号传输和云信息存储三部分构成。该部分首先基于巡护终端的硬件和软件完成包含经纬度、海拔高度、地理位置信息、现场照片、现场语音、告警信号、人工编辑文字信息等多维多媒体信息的全方自动采集和预处理，并发起数据传输请求。然后，基于GPRS网络以及可扩展的自适应局部信号加强网络完成信息的传输，该数据将进入公共网络并最终到达阿里云以及本地服务器。在此过程中，巡检器和卫星实时交互，以便获取当前护林人员的经纬度和行进速度，巡检器中的实时信息，包括经纬度、速度、影像资料和附近的基站进行交互，通过GPRS信号传输至搭载在云平台的森林管护GPS巡检信息系统，通过云平台的统一发布，以方便相关管理人员通过WEB方式进行查看。

信息处理系统主要依托本地服务器、阿里云服务硬件和管理平台的数据处理软件完成。在数据采集完成以后，本地服务器上的数据处理模块将首先对数据进行智能化分类和处理：对不同报警级别的数据按照优先级别进行对应的处理并进入对应的应急处理流程。对于非报警类信息，将完成多维信号的分类处理和融合，并将其与现有的其他数据体系进行融合处理。在此过程中实现三个方面的性能：（1）融合性，必须将多维的信息在提取和处理中进行智能的融合和处理，才能提供权衡各种因素后的最佳的评判结论，因此本系统中将基于图层嵌入、信息排队优先处理等技术对地理信息、人员信息、植被信息、气象信息、以及对应的现场多维信息进行全面的融合和再处理。（2）智能化信息提取，存储于阿里云当中的海量信息数据库必须通过合理方式提取为用户需求的信息，因此在信息的提取过程中，必须坚持智能化的方式，保障提取信息的正确性和可扩展性。（3）数据信息的显示方式和管理人员的处理方式。信息显示方式采用虚拟可视化操作方便管理人员对信息的理解和处理，从而大大降低对管理人员专业性的要求。

信息管理系统主要依托运行于本地服务器的管理平台结合云服务完成自动预警、人员考勤、应急处理等方面的主要功能。在人员考勤方面可以实时可靠的完成对人员行进距离、日达标情况月达标率等方面的自动处理。在自动预警方面需要借助数据挖掘和智能化处理方式，对局部地区的多维信息进行综合处理，結合本年度气候、当地植被特性、周边村落分布、森林火险历史等多种信息给出全局和局部的风险预估和告警信息。应急处理主要完成在不同级别的报警信号出现时采用怎样的最优处理方案，并形成自动化分级报警、人员通知、资源调度等智能化自适应处理。

2森林资源管护信息特点

2.1自动化全面数据采集

本项目通过智能终端的使用，实现了语音、视频、图片、短信等全方位的现场信息采集。同时系统还会将地理信息系统、气象记录、本地森林灾害历史记录、本系统的报警记录、救灾物资配置和使用记录等全面进行采集，形成丰富的全面信息以供使用。

2.2高可靠性数据传输、存储

本系统采用GPRS系统和阿里云组合，并结合终端的缓冲机制，形成了可靠的数据传输和存储。

2.3智能化信息分析和处理

系统基于数据融合和神经网络的自主学习，将系统的数据分析和处理提高到智能化的水平，远高于传统的单纯数据堆积。

2.4可视化显示、数据嵌入式调用和推送

对于输出结果采用可视化显示方式，大大提高了系统的人性化特性，与此同时，各种数据的嵌入式调用和依据用户习惯的推送大大增强了系统的适应性。

2.5自动化预警和应急处理

系统所形成的自动化预警系统将大大减小森林灾害的发生概率，并将发生灾害时的危害降低到最低水平。

2.6智能化自适应演进

本系统的智能化水平收到其训练样本的制约，随着系统的推广和使用，系统的经验信息将使本系统向着更高的方向不断演进。

无网络信号时支持脱机工作，到有信号时自动上传数据，缓存记录提示系统有多少条信息没有上报。

2.7实时数据库与关系数据库混合架构，支持千万级实时历史数据查询，查询1年历史数据2分钟以内。

3森林资源信息化应用成效

3.1人员实时定位跟踪。在电子地图上准确标注出护林人员的当前位置，发生事件时方便调度和派遣。可实时监测并跟踪护林人员的运行速度、轨迹等信息。

3.2轨迹记录查看。轨迹记录功能可以对多人历史轨迹调阅，并且直观到达某个位置的时间、时速、精度等信息。

3.3历史轨迹查看。无需专人盯防，可随时在电子地图上调阅某护林人员某时段的巡检轨迹线路图，方便后期巡检信息有据可查。

3.4巡检现场观测。采集功能可以通过APP端自带的相机、文字等功能对现场的情况开展文字描述、拍照、录像等操作，将巡护现场的真实情况记录下来，利用移动网络将这些内容实时上传到服务器当中。处理中心可以对该次事件进行登记、处理，方便后期调阅，巡检信息有据可查。

3.5隐患处理。采集功能可以帮助护林人员发现隐患、事件（如火灾现场）进行记录留存并上报到处理中心。让管理中心直观有效的了解现场的真实情况，方便统一指挥、派遣工作及时做出相应的处理。

3.6实时报警响应。实时报警功能可以以最快的速度通知调度指挥中心（声音报警）或相关负责人，紧急处理各种安全隐患事故.

3.7巡检考核记录。在系统当中，对护林人员真实的巡护区域进行电子围栏的划分，划分完毕后，巡检系统可以对护林人员进行限制性考核。将预设的工作指标提前进行数据的录入，录入完毕后，系统将严格按照预设的条件来自动识别每位护林员的工作情况。

3.8巡检考核汇总。利用巡检记录当中所记录的数据，系统将自动统计，分析护林人员考核数据，自动计算护林人员的考核完成率，可以按照年、月、季度生成报表，并保存打印。

3.9图层管理。支持第三方影像图层的导入，可将每位护林员的管护区域地形图覆盖到对应电子地图上，在电子地图上可以直观的看到护林人员在实际现场的巡检片区内的行走轨迹情况。

3.10巡检器电量监控。定时采集巡检器的电量使用情况，检测在巡检过程中的电量变化情况，防止巡检人员恶意关机的发生。

3.11面积测算。通过鼠标点击，形成闭环图形，系统在线实时计算其面積，也可以使用APP端实时测量任何地方的面积，然后将测量的区域、面积数值上传至服务器，管理员可以通过后台查看护林员所测量的面积值。

4结论

通过建立森林资源管护信息系统的应用，实现了对秦岭林区森林资源的监督管理、资料收集保存、信息查询三位一体，形成一套具有完整、高效、实用的新型信息化、数字化林业管理新模式。

参考文献

[1]哈尔滨师范大学，森林资源信息化测计关键技术，2012.

[2]马艳丽，基于互联网的GPS定位、跟踪、预警系统在森林管护中的应用[J]，东北林业大学学报，2010，38（4）：132-136.

[3]靳琨、邸艳海.智慧森林-GPS巡检系统中的移动终端应用[J].山西林业，2015，（3）：11-12.