甘肃洮河国家级自然保护区智慧林业模式的初步应用

摘 要 随着林业管理理念与模式的持续创新，智慧林业管理成为了森林资源管护工作转型升级的突破口。为提高森林资源管护的阶段效率与整体水平，实现森林资源可持续发展，分析了森林资源管护工作中智慧林业模式的构建及应用路径，结合甘肃洮河国家级自然保护区森林资源管护的现状，探讨智慧林业模式构建的关键技术，并总结了智慧林业模式在森林病虫害检测、野生动物保护、森林资源防火等森林资源管护工作中的应用。

关键词 森林资源；林业管护；智慧林业；甘肃洮河国家级自然保护区

中图分类号：S76 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.041

智慧林业模式是借助物联网技术、大数据技术、虚拟现实技术等信息化技术，实现对森林资源的全面感知、精细管理和智能决策，以达到提高森林经济效益、保护生态环境、促进林业可持续发展的目的。在森林资源管护工作中，智慧林业模式的构建和应用有助于提高林业生态管理水平，调整林业产业结构，完成数字化、网络化、智能化的森林资源管护。目前，在甘肃洮河国家级自然保护区（以下简称洮河自然保护区）的森林资源管护工作中，传统林业管理模式的转型升级还未完成，林业管护方式和信息平台建设等方面仍存在诸多问题。因此，智慧林业模式的建设路径和应用方式仍需要进一步探讨和优化，将智慧林业模式循序渐进地应用于洮河自然保护区，使森林资源管护工作顺利开展。

1 现状

1.1 林业管护方式单一

受传统的森林资源管护观念影响，洮河自然保护区的森林资源管护措施较单一，主要依赖于护林员人工巡检。传统的巡逻方式可能存在巡视不全面的问题，且人工巡逻易造成护林员疲劳，效率低下，也存在一定的安全隐患。因此，单一的巡逻方式无法满足全面、高效的管理森林资源的需求。另外，由于管理人员有限，主要专注于宣传和巡逻工作，其他多样化的管理措施较少。智能监控和巡查系统等手段仍处于初步应用阶段，还未实现全方位的实时巡逻和监督，导致森林公告和人员巡逻的威慑作用不足，难以有效地防止破坏森林资源和偷猎盗猎行为的发生。因此，森林资源的管护工作难以得到充分落实，洮河自然保护区的森林资源保护困难重重。

1.2 林业管护信息流通性不足

森林资源的管理和保护需要大量的信息支持，包括森林生态环境、气候、植物和动物资源等多方面的数据。信息采集不足，会导致没有足够的基础数据来支持信息的传递和流通，从而影响到信息的流通性。而在目前的洮河自然保护区的森林资源管护工作中，信息数据采集主要依赖于人力[1]。但由于管理人员对巡查范围、监测时间、管护状况记录不及时，往往会造成多个部门在同一区域重复进行巡逻和监测。此种不科学、不规范的信息采集方式造成了林业管护工作的重复和资源浪费，导致信息无法高效传递和利用，因此管理人员较难及时发现林业问题，往往需要很长时间才能发布和实施相关整改、保护命令，造成了林业管护决策滞后和林业管理的不及时，甚至可能导致问题加剧，增加了后续处理的难度和成本。

2 智慧林业模式构建的关键技术

2.1 物联网技术

物联网技术是通过传感器、网络通信和数据处理技术，将物理世界与互联网相连接，实现物体间的信息传递和智能化的互联互通。物联网技术作为智慧林业模式构建的关键技术之一，在实现智慧林业目标中发挥了重要作用。在智慧林业中，物联网技术通过实时、全面、精准地获取林业生态系统中的各种信息，实现了对森林资源、生态环境和林业生产全过程的智能化管理。在森林资源管护过程中，通过智能林业管理平台的信息采集和数据分析的功能嵌入，可辅助管理人员构建以物联网技术为核心的森林资源管护模块，实时监测森林生态环境、气象气候、土壤水分、植被生长等数据信息，实现对林区内生物数据和环境数据的实时采集[2]。此外，结合物联网技术，通过火灾监测与预警系统、防虫监测与防控系统、水源保护与管理系统，可实现对森林资源和林区设备的动态监测与管理，并以多种方式进行森林资源数据的可视化展示，为管理人员提供全面的林区情况，从而提高林区管理的效率，降低管理成本，保障森林资源管护工作的顺利开展。

2.2 大数据技术

大数据技术是通过数据采集、分析和应用，实现对资源的精确分析和有效管理。1）林业大数据技术的价值主要在于大量森林生态数据集，并针对此类具有不同时间和空间特征的数据集，挖掘区域内森林生态的基本规律。通过对林区内气象、土地、水等生态环境资源与数据的综合分析和挖掘，实现森林资源的全面数字化。2）基于大数据技术的数据分析还可以帮助管理人员建立相应的管理模型和决策部署，制订科学的林业生产规划、资源调度和生态保护策略。3）通过对历史数据的深度挖掘和分析，可建立森林资源的风险预警机制，预判可能出现的火灾、洪涝、滑坡等灾害，从而协助管理人员提前做好预防和应对工作，减少森林灾害带来的损失，保障森林资源的可持续发展。

2.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种通过计算机模拟的技术，可以创建沉浸式的虚拟环境并使用户与其进行交互。林业虚拟现实技术则是以计算机模拟为基础，构建森林虚拟对象，用以展现和分析森林现象，进而模拟森林管理和森林保护的新型信息技术。此技术涉及三维建模、交互、感知、数据处理和分析等技术，除通过三维建模技术將真实的森林环境建模成虚拟模型，实现对森林资源的调查和监测之外，虚拟现实技术在智慧林业模式中还可应用于其他方面[3]。

虚拟现实技术可以创建虚拟的培训环境。在虚拟环境中，相关人员可以进行培训和教育，模拟不同的森林资源管理场景，提高培训效果和培训质量。同时，虚拟环境可以模拟不同的应急情况，让管理人员进行应急演练，提高应对突发事件的能力和效率。此外，虚拟现实技术还可以提供交互式的游览体验。在虚拟环境中，游客可以进行沉浸式的体验，观察森林生态系统的变化，了解森林资源的保护和管理情况，从而提高对森林保护的认识，营造全民护林的社会氛围。

3 智慧林业模式在森林资源管护工作中的应用

3.1 森林病虫害监测

洮河自然保护区具有丰富的森林资源，森林病虫害的监测和控制是提升森林资源管护水平的工作重点。由于病虫害在短时间内蔓延速度较快，其所造成的影响往往是不可逆转的，并且防治的成本和难度也相对较高，对森林资源具有较大的威胁。因此，在森林病虫害监测过程中，要坚持“防治结合，预防为主”的原则。

在森林资源管护过程中，管理人员可采用多种监测手段联合应用的方式，对森林病虫害进行实时监控。1）针对较为明显和易于观察的病虫害，管理人员可利用智慧林业平台提供的地理信息系统和路径规划算法，计算出最短路径或最经济路径，智能优化巡查路线，确保巡查覆盖面广、效率高，避免重复巡查和资源浪费。2）针对部分较为隐蔽的病虫害，管理人员可利用智慧林业模式的物联网技术，结合红外线智能感应器等设备布设传感节点，无侵入性、持续性地实时采集和监测区域内病虫害情况，形成完整、准确的信息数据[4]。在传感器布设过程中，管理人员需利用智能算法和森林资源模型，结合森林病虫害的分布、严重程度、传感器节点的通信范围、预警需求等因素，自动选择传感器的最佳布设位置，最大限度地提高监测效果。

例如，在森林资源管护工作中，洮河自然保护区探索利用“智慧巡查助手”APP，实现森林巡查工作的智能化。通过该应用，护林员可以在手机端享受位置同步上传、监测信息上报、移动考勤打卡等功能。同时，管理人员可在电脑端实时定位护林员巡林位置，传达当日工作安排，从而实现了森林管护工作的信息化管理，提高了工作效率和管理水平。同时，洮河自然保护区通过比对实时监测情况和预测模型，使用智慧林业平台的预警系统，及时将异常情况报告给上级管理部门，并根据大数据平台提供的数据资源，在线招标第三方机构进行协同作业，进一步确定防治病虫害的具体措施、工作分工、时间安排，有效提高森林病虫害的防治效率和质量，保护森林资源的安全和稳定。

3.2 野生动物保护

在洮河自然保护区的森林生态系统中，存在丰富的野生动物资源，其与森林形成了相互依存、相互联系的生态关系。1）在智慧林业管理模式下，管理人员需依据洮河自然保护区实际情况，针对性地布置红外传感器，并结合GPS技术，精准掌握野生动物的分布范围和活动轨迹。一旦野生动物的活动范围超出指定区域，智慧林业平台会在第一时间向管理人员弹出警告窗口，便于管理人员迅速发现动物行为异常情况，如走失、受伤等，并及时采取相应措施进行救治，保护野生动物的安全。2）对于部分需要重点保护的濒危物种，管理人员应将其基本信息记录在电子标签中，并纳入森林资源数据库，对其生长发育、繁殖状况等进行长期跟踪研究，为珍稀野生动物的科学管理提供数据支持。3）洮河自然保护区面积较大，动物种类较多，偷猎现象时有发生，管理人员要通过智慧林业模式的传感监测装置和GPS技术，精准定位偷猎者位置，并迅速向林业公安系统共享偷猎者信息，形成跨部门协作机制，精准打击偷猎行为，进一步提升野生动物保护水平。

例如，通过应用智慧林业模式，洮河自然保护区初步实践在林区内安装多套“森林慧眼”系统，通过摄像头、红外线传感器等设备进行24 h监控，一旦检测到威胁野生动物安全的异常情况，系统将自动发出警报，通知保护区管理人员采取相应的措施。同时，该系统还通过红外传感器，精准捕捉进入林区的人员、车辆信息，监测到的异常信息则通过4G技术进行归纳，并定期传送回市级信息化平台。智慧林业模式在洮河自然保护区内的应用，为当地的野生动物多样性保护工作提供了新路径。

3.3 森林资源防火

森林资源防火是森林资源管护的重要组成部分之一，其关键在于应用智慧林业模式，进行火灾预防和救护。1）在智慧林业模式下，管理人员可以根据森林规模和地理位置等因素，在适当的位置设置烟感探头、热成像仪、可见光摄像机等火灾监测设备，并通过网络连接智慧林业管理信息系统，实现实时数据传输和信息共享，为管理人员后续制订救护措施提供数据支持[5]。当设备检测到烟雾或温度升高到一定程度时，会自动触发系统警报，通过系统推送的警告通知相关管理人员，并及时将火灾位置传送至森林消防部门，以便消防人员对火灾及时进行控制，避免火势扩大和蔓延。2）管理人员要建立消防数据库和火灾模型，消防数据库包含林区的地形、气象、森林类型、交通路线等信息，火灾模型可通过数据分析预测火灾的可能性和火灾扩散路径。通过二者整合，帮助森林消防人员评估火情等级，确定最近的消防资源，提供最优的消防救援路线，并动态调整路线以应对不断变化的情况，为森林防火工作提供更加科学、有效的支持。3）为了进一步提高森林资源防火的预测和防范能力，管理人员要建立森林火灾监测网，将森林风力、温度、湿度等数据实时上传到服务器。一旦分析发现森林火灾风险增加，系统可以自动通过手机短信、手机APP、广播等方式，向森林周边区域发出警告信息，提醒相关部门和人员采取必要的预防措施，警示周边居民和游客注意火灾风险。

例如，在预防森林火灾的实际工作中，洮河自然保护区初步采用完整的监控网络系统，每隔3 km设立1个监控基站，通过微波传输方式，将监控画面实时传输到森林防火监控指挥中心，并利用太阳能供电，对森林进行全天候、全方位的远程林火动态监控。同时，洮河自然保护区利用SPOT 5航天遥感影像数据，初步建立了森林防火数据库，并结合微信公众号、官方微博等线上渠道，每日定时发布天气情况、火灾预警说明，通报森林防火的相关工作内容，提高了森林防火工作的精度和效率。

4 结语

综上所述，智慧林业模式是我国林业管理未来发展的主流方向，也是现代化林业发展的必然趋势。该管理模式具有即时性、精准性等突出优势，结合物联网、大数据、虚拟现实等信息化技术，可应用于森林病虫害监测、野生动物保护、森林资源防火等诸多方面，有助于丰富森林资源的管护方式，提高林业管护信息的共享效率。对传统森林资源管护模式进行优化，打造科学、全面的智能林业管护体系，切实提升森林资源管护成效，推动林业持续发展。

参考文献：

[1] 黄荣.智慧林业在基层林业管理中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2023（3）：161-163.

[2] 王金河.基于物联网的智慧林业可持续发展对策[J].智慧農业导刊，2022，2（24）：8-10.

[3] 黄林周，姜紫薇，黄印.实景三维地理信息系统在智慧林业中的应用[J].地理空间信息，2023，21（3）：49-51.

[4] 郭莹.实施智慧林业管理模式提升森林资源管护水平[J].智慧农业导刊，2022，2（21）：4-6.

[5] 石荣威.林业资源管理中护林防火技术的应用[J].新农业，2022（7）：45.

（责任编辑：张春雨）

收稿日期：2023-04-06

作者简介：张永雄（1991—），男，甘肃会宁人，专科，助理工程师，从事林业资源管护。E-mail：1046678414@qq.com。