国内外智慧林业建设概况及中国发展对策*

管志杰，张薇

(1.常州大学 吴敬琏经济学院，江苏 常州 213164；2.常州大学 商学院，江苏 常州 213164)

党的二十大报告指出：“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”。从而明确了中国新时代生态文明建设的战略任务是推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。林业作为生态文明建设的主战场，生态建设是林业发展的主要任务。在数字中国建设的大背景下，林业发展需要实现程度更深、范围更广的信息化变革，向更高级别的数字化、网络化、智能化迈进[1]。智慧林业作为新一代信息技术与传统林业相结合的新发展模式，把“信息化”与“生态文明”两大建设亮点相结合，满足了新发展阶段对林业的新需求，越来越受到各个国家的重视。

围绕智慧林业，国内外学者主要围绕以下几个方面展开了研究：

(1)智慧林业的内涵 李世东等[2]认为智慧林业是在“数字林业”信息化发展阶段基础上，与新一代信息技术相融合的林业现代化建设新模式。ZOU等[3]认为智慧林业是智慧地球的一个子系统，促进了林业资源管理和生态系统建设的协调发展；Lechosaw和Robert[4]则认为智慧林业利用广泛的数字化转型和ICT实现管理流程自动化。

(2)智慧林业建设的意义 梅路俊[5]认为智慧林业使林业更加注重各环节的协调、各种资源的整合与共享；吴振江等[6]认为智慧林业将有力支撑现代林业改革发展，为社会实现绿色发展提供了新的路径；Aghamirkarim等[7]提出智慧林业既可以最大限度地生产木材，又有助于人类应对气候变化。

(3)智慧林业推进策略研究 曹林等[8]认为智慧林业的发展需要将现代技术融入林业生产和管理业务流程。卓明强等[9]认为发展智慧林业要建设物联网技术和云计算技术等基础信息支撑系统。

中国智慧林业建设取得了阶段性成效，根据《全国林草信息化发展测评报告》，2020年全国林草信息化率达到81.74%。中国林业更加绿色，截至2022年，中国森林覆盖率已达到了24.02%，森林蓄积量达到194.93×108m3，森林面积和森林蓄积量连续保持“双增长”“信息化”与“生态文明”得到共同发展[10]。美国、加拿大、日本、英国、挪威等林业发达国家高度关注智慧林业，采取了一系列措施，积极推进林业物联网、森林精准培育、森林智慧监测和保护、林业智能装备等智慧林业关键核心技术的研究[8]。中国智慧林业建设与国外相比，在政策支持、科技研发、创新科技应用方面尚存在差距，进一步推动中国智慧林业的发展，有必要借鉴国外发达国家建设经验。因此，本文在分析中国智慧林业建设现状的基础上，通过剖析美国、加拿大和日本智慧林业发展经验，并结合中国实际，提出推动中国智慧林业建设的对策，期望为中国林业信息化建设提供政策参考。

1 智慧林业内涵及中国智慧林业建设发展现状

1.1 智慧林业的内涵

国家林业局在2013年发布的《中国智慧林业发展指导意见》中提出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[2]。基于指导意见，本文认为智慧林业的本质是利用先进的理念和技术，丰富林业自然资源、开发完善林业生态系统、科学构建林业生态文明，形成生态优先、产业绿色、文明显著的智慧林业体系，最终使中国林业实现生态、经济、社会综合效益的最大化。

智慧林业总体架构主要包括“四横两纵”[10]。四横即设施层、数据层、支撑层、应用层，四横中的设施层是智慧林业的基础，数据层是智慧林业的信息仓库，支撑层则是智慧林业科学、高效运营的关键，应用层是智慧林业建设与运营的核心。四横层层推进，各个部分相互衔接、相互融合，推动智慧林业的应用效果和价值逐步显现。两纵即标准规范体系、安全与综合管理体系[6]。标准规范体系是智慧林业建设和运营的重要支撑。安全与综合管理体系是智慧林业建设与运营的重要保障。两纵始终贯穿于四横，有力保障着智慧林业的建设运营。“四横两纵”相互联系、相互支撑，形成一个闭环的运营体系[10]。

1.2 中国智慧林业发展现状

中国建设智慧林业分基础建设、展开实施、深化应用3个阶段。

(1)基础建设阶段 2013—2018年。国家林业局2013年发布《中国智慧林业发展指导意见》后，各地区根据自身特点相继制定了智慧林业发展规划，2016年6月、8月国家林业局又分别发布了《关于推进中国林业物联网发展的指导意见》和《关于加快中国林业大数据发展的指导意见》，提出了要推进物联网技术与林业核心业务高度融合，大力推进林业大数据建设及资源开放共享，智慧林业进入到实质性基础建设阶段。

(2)展开实施阶段 2019—2020年。国家林业和草原局在2019年发布《关于促进林业和草原人工智能发展的指导意见》，全面推动人工智能技术在林草业核心业务中的应用，智慧林业建设进入展开实施阶段。

(3)深化应用阶段 2021年8月至今。国家林业和草原局2021年发布《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》，提出加强生态网络感知体系建设，进一步将智慧林业运用于生态保护。智慧林业的应用效果和价值逐步显现，竞争力、集聚力、辐射力明显增强，标志着智慧林业进入深化应用阶段。发展到现在，中国智慧林业取得一定成效，但也存在不足。

1.2.1 中国智慧林业建设主要成效

(1)政策文件齐全，推动了智慧林业的发展 国家林业局陆续发布《中国智慧林业发展指导意见》《关于推进中国林业物联网发展的指导意见》等指导意见，为全国各省各单位开展智慧林业建设工作引领了方向；各省根据以上指导意见结合自身特点先后制定了发展规划。如：河北省林业厅在2014发布了《关于智慧林业建设的指导意见》；江苏省、广西壮族自治区等在2021年《“十四五”林业发展规划》提出建设智慧林业平台；福建省、浙江省林业局在2022年分别印发《福建省智慧林业“123”工程建设实施方案》《浙江省林业数字化改革五年行动计划》，提出了各自发展智慧林业的具体措施。国家和各省自治区智慧林业建设文件对数字设施、平台建设作出了明确的规定，为政府部门、林果企业和经济组织等多方主体开展智慧林业建设提供了正确的导向和政策保障，有效推动了智慧林业的发展。

(2)信息基础设施建设完善，为发展智慧林业奠定了坚实的基础 中国信息基础设施建设在全球领先，截至2021年底，全国4G、5G用户普及率达87%左右。中国林业网站群不断壮大，已经成为规模最大的政府网站群。如：福建省在智慧林业“123”工程建设中为全省林业基层配备无人机设备，为林业监测工作的开展提供保障；内蒙古大兴安岭林区的公网覆盖率从10%提升至50%，为智慧林业监测提供网络保障。

(3)智慧林业关键技术不断突破，为智慧林业发展提供了技术支持 在新技术创新领域，虽然欧美等发达国家处于领先地位，但是中国在智慧林业关键技术上实现了不断突破：先进技术如森林电子围栏技术、特定森林环境的无线通信技术等得到应用；天地一体化森林传感网络、森林物联网终端、树木智能标识网络等创新技术成功研发；智慧林业专用卫星顺利发射。地方省市也在智慧林业技术方面取得突破，如浙江省在林业数据采集、传输、处理方面的关键技术实现突破并成功服务于林业灾害应急管理[11]。

1.2.2 中国智慧林业建设存在问题

(1)智慧林业相关技术尚未完全普及 林业生产、经营、管理、监测等各个环节中一些关键技术还不成熟，且部分林业管理者对于相关设施设备的技术原理和使用方法不甚了解，智慧林业系统缺乏坚实的技术支撑。此外，部分生态治理工程和传统林业产业由于体量大、技术发展缓慢，未能与现代信息技术相融合，导致信息技术应用深度和广度不足。如中国四大国有林区之一的内蒙古大兴安岭重点国有林区由于位置偏远、地广人稀，通信网络覆盖不足，新技术没有广泛得到应用。

(2)各地区智慧林业建设重视程度存在差距 中国各地区、各林产业领域发展不平衡，对智慧林业重视程度存在差异，很多林场和林业企业尚不清楚智慧林业概念，导致对林业信息化建设不够主动、措施不够有力、资金投入不足等。例如，湖南省作为全国首批林业信息化示范省，在全国林业信息化测评中，已经连续10年(2013—2022年)位居前三位(排名数据来源于《全国林草信息化发展测评报告》)，而贵州省、黑龙江省等省份排名靠后，信息化投入不足，林业信息化整体水平较低。

(3)林业数据治理能力有待提升 在智慧林业建设过程中，中国虽然构建了各类针对不同地区特点的林业信息系统、数据库，但在实际建设中，依然存在林业数据来源单一、共享不畅、数据挖掘能力不足、数据标准体系尚不健全、林业信息资源浪费严重等问题[12-14]。此外，数据安全隐私、数据知识产权保护等数据安全隐患还存在。

(4)智慧林业专业人才仍然缺乏 智慧林业建设中对人才具有较高的要求，2022年，“智慧林业”才成为中国普通高等学校开设的新专业。此外，林区人口受教育的程度和城市相比存在很大差距的状况又使林业人才短缺的现状更加突出[15]。林区经济发展也较为落后，人才政策不够完善，人才引不进来，来了留不住，2018—2022年中国林草系统从业人员人数五年连续递减，很大程度上影响了智慧林业的发展。

2 国外智慧林业发展经验

随着新一代信息技术的发展，美国、加拿大、日本等都先后开展智慧林业的建设。美国农业部林务署2015年启动智慧林业项目，加拿大魁北克大学2017年启动了智慧林业项目，日本林野厅2018年启动智慧林业实践项目。这些国家积极推进智慧林业的建设，取得了显著的成效[8]。

2.1 美国智慧林业状况

美国既是世界经济强国，也是世界林业发达国家之一。2015年美国农业部林务署启动了美国智能森林建设计划[7]，该计划通过构建遍布美国全境的森林资源与生态系统监测网络实现对全国森林的空气、水等资源综合研究和监测，使美国森林管理部门能进行科学管理森林资源(图1)。监测网络使用一系列传感器提供有关气温、降水、相对湿度、风速等实时数据，监测和管理城市与农村森林环境，以此开展森林自然资源的清查和监测、控制破坏性入侵物种、控制森林火灾等工作[16]。美国通过以下措施推广其智能森林建设。首先，推广物联网技术用于林业生物的全生命周期监测，使播种、灌溉、施肥、病虫害防治等环节的数据共享，林业管理者也能够实时获取数据，及时作出智能决策[17]。其次，美国出台大量的政策支撑智能森林计划，先后出台与农业和林业信息化相关的法律法规和发展计划，如2021年美国通过促进利用先进技术，加强森林经营管理，促使土地管理者采用更加现代化的林业作业方式方法的《林业技术促进法案》[18]。最后，美国农业部林务署支持高新技术研发与应用。美国农业部林务署的新技术科研团队坚持人工智能、机器人、大数据等方面的科技创新，自然资源清查和监测、控制破坏性入侵物种、控制森林火灾等森林管理等方面前沿技术的研究[19]。

图1 美国智能森林建设计划Fig.1 Smart forests of United States

2.2 加拿大智慧林业状况

加拿大拥有丰富的森林资源，林业也在国民经济中占有重要地位。与美国不同，加拿大发展智慧林业主要以高校和机构为主。2017年，加拿大魁北克大学在加拿大创新基金会(CFI)资助下启动了智慧林业建设计划，2018年，抓住数字革命所带来的机遇，又启动了“林业4.0建设”，使森林价值链能够充分利用数字技术[20]。加拿大智慧林业建设重视数据收集与分析，通过对收集数据的分析，建立下一代森林增长模型的发展，以提供最佳森林管理和适应战略的信息(图2)[21]。具体来说，首先，加拿大致力开发基础数据，以便对林业的供应链进行监控、分析和决策。目前，加拿大普遍使用图像和LiDAR 3D点云技术，为描述森林资源特征提供丰富的数据。其次，加拿大通过实时通信、大数据交换和技术组装开发和实施资源运营中的通信系统，以解决智慧林业数据资源流通存在的障碍。如通过开发新技术和新方法实施数据分析，将“智能采伐”和人工智能实施到加拿大林业部门价值链的管理中，形成一个数字化的平台——“数字孪生”[20]。最后，加拿大先后颁布《人工智能和数据法案》《数字宪章实施法案》等法案，加强数据的监管、风险防范和数据安全保护[22]。

用水效率控制红线包括工业指标、农业指标、生活服务业指标和综合指标，主要有万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、工业水重复利用率、农田灌溉水有效利用系数、亩均用水量、农业节水灌溉面积比例、城镇供水管网漏失率、城镇公共及生活节水器具普及率和人均综合用水量等指标，也包括各行业用水定额，可以作为宏观控制指标衡量流域、区域或行业以及具体用水户的用水效率。东北四省区节水增粮行动项目涉及面广，种植结构和灌溉方式种类繁多，故此项目的用水效率控制决定着项目用水总量及项目发展的规模和布局。用水效率控制红线，主要体现在农业用水控制指标和用水定额方面，有效改变过去粗放型用水模式，加快推进节水型社会建设步伐。

图2 加拿大智慧林业建设Fig.2 Smart forest of Canada

2.3 日本智慧林业状况

日本因国土面积小、自然资源缺乏，对生态保护尤其重视。日本林野厅在2018年开始实施智慧林业建设实践项目，强调以智慧林业为主导实现林业创新，促进林业产业实现“砍伐→利用→造林”的良性循环发展[23]。日本智慧林业发展主要依靠人工智能、信息通信技术和机器人等新技术对林业创新的推动，使林业成为更具吸引力的成长产业。日本智慧林业的发展有着强大的政策保障、技术保障、人才保障(图3)。首先，日本林野厅制定了林业发展战略，提出了推进智慧林业十年目标，到2028年基本实现让有意愿、有能力的林业经营者都能使用智慧林业技能。其次，日本林野厅长期致力于新技术在林业领域的引进和应用，为智慧林业发展提供坚实的技术基础。如日本开发构建森林地理信息系统，并制定了标准规格，使林业措施不断加强和道路网络建设得到协调整合[23]。日本政府还开发了“森林云”，在不同的利益相关者之间建立适当的森林信息共享框架，实现多方共赢。最后，日本重视对林业人才的培养。日本的林业人才培养主要由林业科普组织和林业高校承担。林业普及组织和林业研究组织会在全国开展智慧林业普及活动，对林业从业者进行相关技术指导。全国林业研究组织与全林协主导各协会共同举办研修班及竞赛等来培养林业接班人[24]。日本林业类大学通过开设森林和林业相关课程，也培养了大量的林业人才。

图3 日本智慧林业建设Fig.3 Smart forestry of Japan

2.4 经验总结及启示

美国、加拿大、日本开展智慧林业建设，在政策支持、信息基础建设、科技研发、创新科技应用方面做出了系列部署，智慧林业取得了快速发展(表1)。归纳起来，三个国家有以下经验值得借鉴。

表1 美、加、日智慧林业建设经验总结Tab.1 Summary of experience in smart forestry construction in the United States，Canada and Japan

2.4.1 政策操作务实灵活，紧跟形势变化

美国、加拿大和日本发展智慧林业的政策措施务实灵活，能根据形势的变化及时调整。加拿大魁北克大学意识到数字革命机遇，及时启动了“林业4.0建设”，推动数字技术与智慧林业结合，另外，根据市场需求状况、气候变化趋势及时调整了智慧林业应用标准。日本政府在智慧林业实践项目中虽然框定了4个建设方向，但各县仍可以从实际情况出发，选择与本地区相匹配的技术路线[23]。美国在智慧林业的建设过程中，制定的智慧林业发展的相关政策，充分考虑了实操性和引领性，使这些政策在运行过程中把现代信息技术与林业发展现状充分结合，有效地推动林业的发展[25]。

2.4.2 充分重视基础设施、设备和技术创新

首先，重视技术基础设施。美国通过物联网建设，让林业产业周期数据共享；加拿大在智慧林业建设过程中，大力开发通信网络系统，使信息、数据能够更大范围、更快速高效地传递[21]。其次，重视信息技术与林业技术设备的结合。日本推动新一代信息技术与设备的结合，提高设备的自动化水平，使林业生产过程安全可控，进一步提高林产品和服务的品质[24]。最后，在智慧林业的发展中3个国家都重视技术创新开发。美国农业部林务署一直对应用新技术开展前沿研究[26]；加拿大形成了“设施—数据—系统—平台”的全面技术开发体系[27]；日本通过产学研合作联合开展技术研发[23]。

2.4.3 强化场景应用

首先，强化智慧林业在生态领域应用。美国、加拿大、日本都将智慧林业应用在自然资源清查和监测、控制破坏性入侵物种、控制林火等各方面。同时，利用信息化技术丰富生态文化宣传和自然教育开展方式，扩展生态文化传播范围和普及力度，增强人们对生态文化的认知[28]。其次，强化智慧林业在林业产业中的应用。日本将智慧林业运用于木材检验、木材供需与流通，以提高经营效率和节约人力[23]。美国在林业生物全生命周期的各个环节深度应用物联网技术，使林业数据共享、全过程一直处于智能决策的状态中[29]。最后，强化在管理领域的应用。美国以3S、物联网等前沿技术为依托，部署智能灌溉、精准温控等相关设备，全面推进林业数字化、智慧化进程，强化以各类林产品产地环境监测和安全保障，实现林产品生产过程全程数字化控制，促进产品质量提升。加拿大则通过提高产业数据分析能力，为经营决策提供科学支撑[27]。

2.4.4 加强数据共享和监管

加强对林业数据的共享和监管是推动智慧林业发展、健全智慧林业数据治理体系的关键[30]。首先，构建数据共建共享机制，强化数据汇聚整合，实现智慧林业数据流动畅通[31]。日本政府开发了“森林云”，让利益相关者之间建立适当的森林信息共享框架，做到了数据共享。加拿大建立的通信系统推进了智慧林业数据的共建共享，实现了智慧林业数据资源无障碍流通[32]。其次，完善智慧林业数据共享标准。美国各级政府部门积极推进智慧林业数据各种标准统一化，规范了智慧林业数据汇聚、质量和应用标准等，通过网站建设优化数据共享、查询的方式。最后，加快推进智慧林业数据立法，保障数据主体的合法权益。美国、加拿大和日本对数据保护都非常重视，为防止数据被破坏、更改和泄露，发布相关法律法规，对数据所有权的归属做出了明确规定。

3 中国发展智慧林业的对策

3.1 思路

中国智慧林业建设要围绕林业信息化，以应用需求为导向，以融合创新为动力，以新一代信息技术为支撑，实现新一代信息技术与林业融合发展。要全面应用云计算、物联网、移动互联、大数据等新一代信息技术，形成生态优先、产业绿色、文明显著的智慧林业体系，做到投入更低、综合效益最优化[30]。建设智慧林业尤其突出生态效益，为建设生态文明和美丽中国作出新贡献。

3.2 对策

基于智慧林业建设总体思路，结合中国建设智慧林业现状，借鉴美国、加拿大、日本等国建设智慧林业的经验，分别从设施、应用、保障层面系统地提出建设智慧林业的对策。

3.2.1 设施层面

(1)加强技术创新与普及 一方面，要加强关键核心技术攻关，充分调动企业、科研机构参与数字技术创新、开发的积极性。政府围绕智慧林业科技创新，推进建立政产学研用相结合的创新体系，并给予林业企业、科研机构有关智慧林业相关技术研发的补贴[33]。另一方面，要充分运用云计算、物联网、大数据等技术加强智慧林业发展的网络、通信基础设施建设，提升数字技术和互联网在林业中的渗透率，有序推进以遥感卫星、无人机、北斗卫星导航系统等为核心的林业“天网”建设。

(2)健全数据共享和保护机制 一方面，全面归集已有和实时采集的林业相关各类数据，对各种林业数据进行标准化处理、入库，建立全国、各省的林业数据平台。构建林业资源数据汇聚中心，为林业业务提供最基本数据服务，使全国、各省之间数据能够共建共享。另一方面，要加强风险防范和保护数据安全，防止数据丢失和受损，各级人大、国家网信部门、国家安全机关等相关部门可以通过出台数据安全隐私、数据知识产权相关的法律法规，深入做好林业网站、林业信息系统和关键信息基础设施的安全维护，并及时开展网络安全知识技能普及工作。

3.2.2 应用层面

(1)推动智慧林政管理应用 首先，加强林业网站群的建设。通过林业网站发布相关林业政策和信息，使林政业务公开透明[2]。其次，优化智慧林政管理平台。推动建设智慧林业网上服务平台[34]，逐步改善传统的行政审批模式，实现政府服务网上办，最大程度地方便相关主体。建成智慧林业决策平台，为林业生产者、管理者提供科学高效决策服务，提高政府管理的效率和公共服务的质量。最后，建设林业管理数字化平台。利用信息化技术将林业管理人员工作范围、工作内容与电子地图相结合，划定管理人员巡护管辖区域和工作范围，明确其相关责任，促进管理人员管理水平和工作效率不断提升。

(2)推动智慧林业生态应用 一方面，林业人员要加强林业生态的智能监管，整合森林、自然保护地、湿地、野生动植物、森林防火等林业资源数据，建设野生动植物保护、生态修复、森林火灾监测等方面综合管理平台。另一方面，注重新媒体、新技术、新手段在科普和宣传教育中的推广运用。发展基于5G、虚拟现实、人工智能等技术的新一代沉浸式体验型生态文化宣传模式，加强各种环保纪念节日的线上宣传工作，探索义务植树等环保活动与互联网的结合，提高全社会生态文明建设意识。

(3)推动智慧林业产业应用 将智慧林业与林业产业发展深度融合，实现林业产业数字化、网络化、智能化升级，做大做强数字林业产业。首先，加强现代电子技术、传感器技术、计算机控制技术等高新技术在林业生产装备中的应用，使种植、灌溉、砍伐等林产品生产链智能化、数字化。其次，强化林产品产地环境监测和安全保障，根据实时环境数据对林产品进行管理，实现林产品生产过程全程数字化控制，促进产品质量提升。最后，以新一代信息技术为依托，建立林业产业服务系统，实现林业产业链中的各个节点数据可追溯、质量可监控、信息可查询。

3.2.3 支撑层面

(1)建立多元主体参与机制 要建立政府、企业、高校、个人等多元主体参与智慧林业建设的机制。政府要加强统一领导，明确顶层设计，提出建设指导意见；地方政府要依据本地现实发展情况制定相应的实施方案，将国家的顶层规划和意见真正落实到实践中；林业相关企业要全力贯彻各项政策；高校和个人要努力参与国家智慧林业建设计划。各主体加强分工协作，加大协调力度，加快形成有利于林业智慧建设的合力。

(2)建立完善的人才引进激励机制和培养机制 要创建吸引人才、留住人才、培养人才的良好环境。政府相关部门要制定吸引林业人才的激励政策，如为林业高层次人才在职称评定、住房补贴等方面提供一系列优惠；林业企业要健全收入分配机制，对在技术研发、产品创新等方面有突出贡献的个人给予必要奖励，从收入层面加强对人才的激励；林业教育、培训、科研机构等单位要充分发挥主渠道作用，开展信息安全、系统架构等信息化专业培训，有序推进林业信息化复合型人才培养。

(3)加大智慧林业建设资金支持力度 一方面，有条件的地方要积极争取设立智慧林业建设专项资金，为智慧林业项目建设提供必要保障。另一方面，政府可以引导相关金融机构为智慧林业建设相关的项目提供金融服务，创新推广林业保险、林业信用贷款等多种线上绿色金融产品，增强林业融资服务功能，提升林业发展的内生动力。