物联网技术在森林管理中的应用与发展

陈秀敏

【摘 要】物联网技术在林业的应用尚处于起步阶段,应用范围小,技术水平低.针对森林管理的独特性,提出了物联网在森林资源监管与服务、森林火灾防控与服务、生态环境监测和森林旅游监管与服务的发展方向. 【期刊名称】《吉林林业科技》 【年(卷),期】2012(041)001 【总页数】3页(P46-48)

【关键词】物联网;森林管理;应用与发展 【作 者】陈秀敏

【作者单位】中国吉林森林工业集团有限责任公司,吉林长春130021 【正文语种】中 文 【中图分类】TP399

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。

加强物联网技术研发和产业化应用，有利于加快转变经济发展方式，推动产业结构调整和优化升级，对抢占未来经济科技制高点、增强产业竞争力具有重要战略意义。

国家在城市智能交通、公共安全、环境保护、农业、林业、智能家居等六大领域进行先期应用示范。可见，国家已把林业信息化作为现代林业建设的支柱和目标。本文重点探讨森林资源管理、森林防火、森林生态系统监测与森林生态旅游监管领域中物联网技术的应用与发展问题。 1 应用现状 1.1 森林资源管理

森林资源管理领域的信息化建设起步较早，目前的应用主要有以下几个方面: ①“3S”技术在森林资源调查监测领域已经开始全面实际应用，取得了较好的应用效果。

②全国林权登记发证、木材运输管理、采伐限额及“三总量”检查、征占用林地检查等工作的信息管理系统，已经进行了实际应用。

③开展全国森林资源数据库建设试点示范工作，形成了森林资源管理信息系统的初步框架。

④木材采伐证、运输证等电子办证系统在辽宁、湖南、河南、山西等省已开始应用。 ⑤利用视频监控、射频识别、3G通信等技术，严厉打击盗伐林木、偷猎野生动物等违法行为。

物联网技术已在部分地区得到初步应用。例如，江西省开展了全省木材运输检查的物联网应用;辽宁省本溪市在全市木材检查站、主要交通路口部署视频监控系统;海南省林业部门为部分护林员发放了3G手机，方便护林员及时记录和报告各种破坏森林资源、野生动植物资源的违法违规行为;吉林森工集团采用电子标签，加强对木材的监管。 1.2 森林防火领域

森林防火业务涵盖林火监测、预测预报、应急响应、扑救指挥等环节，是一套复杂的应急响应系统。该领域的信息化水平相对较高，目前，全国已经建立林火视频监

控点1500多个，森林火险监测站670多个，可燃物信息采集站110多个，人工瞭望台17000多个，为扑火队配发手持火险监测仪10000多个。

物联网相关技术在森林防火中的应用，目前主要有三个方面:一是定位方面，森林武警部队和辽宁、湖南等省都进行了积极探索。二是视频监控方面，利用微波视频监控技术监测林火，以其全天候、省时、省力等优点，正在逐步替代传统的人工瞭望方式。像北京、山西、辽宁、湖南、江西等省区，都取得了很好的应用成效。三是异常温度感应方面，辽宁省林业厅取得初步成功。 1.3 森林生态系统定位监测与森林生态旅游监管领域

实际应用还比较少，主要集中在气象监测方面。部分森林生态系统定位站安装了自动气象站，记录温度、湿度、风向、降水等气象因子，但还不具备数据无线传输功能，而是需要人工定期或不定期前去下载数据。森林旅游监管信息化目前主要处于建立门户网站、开展对外宣传推介的阶段。信息化建设和应用的程度很低，应用主要体现在视频监控方面。 2 存在的主要问题和差距 2.1 森林资源监管

①数据共享和业务协同程度低，不利于及时发现问题。 ②管理手段比较落后，方式比较粗放。

③基础数据库和应用系统不统一，存在兼容性问题。 2.2 森林防火领域

①网络通信问题。很多偏远林区没有网络覆盖，通信、上网等成为大问题。一些林区的网络覆盖不好，通讯质量较差。缺少林业专网，传输信号受外界的干扰很大，高峰时段火情等信息传输不畅。

②视频监控问题。目前全国林火视频监控点的数量太少，大量的林火监测工作仍主要靠人工瞭望台解决，时效性差，覆盖度低，精确性差，无法满足林火监测预警的

需要。

③视频共享问题。目前省级林火视频监控系统还没有与国家林业局对接，影响了数据共享、应急响应和统一指挥调度。

④通信及监测装备问题。目前扑火队的信息化装备水平很低，扑火队员的移动终端功能比较单一，缺乏定位、通信等功能。传感器的感知范围太小，尚无法满足野外要求。

⑤数据智能分析问题。面对林火监测获取的大量信息，目前后台的智能分析能力很低，严重影响了对决策的支撑参考作用。 2.3 生态环境监测、森林旅游监管与服务领域

①现有的数字采集设备大都不具备无线传输功能，覆盖面小，类型比较单一，信息量有限。

②林区通信是很大的制约因素。 ③林区定位问题难以得到有效解决。 3 应用需求分析 3.1 森林资源监管与服务

3.1.1 森林资源统一标识。辨别真伪、辨别来源、规范市场、保护消费，从根源上减少乃至杜绝盗伐、超采、偷猎、滥挖、私运、倒卖等不法行为，是林业急需解决的一个重大管理问题，也是提高公共服务水平、保障公共安全的重要方面。目前由于不能对树木、木材、野生动植物产品等的来源、种类、数量、材质等属性信息进行准确识别，因此给执法监管等工作带来了很大困难。如果能够充分利用射频识别(RFID)和通信等技术，建立起完善的森林电子标签系统，并与专门设计的电子货票、运输证、采伐证、采集证、猎捕证、检疫证等结合，就可以实现对木材和野生动植物产品生产、运输、贮存、销售等环节的精细管理，大幅度提高执法监管和公共服务水平。

3.1.2 森林定位服务。目前森林资源监管的野外定位方式有向导导引、地形图判读和GPS定位等，在不少偏远落后的林区，向导是主要的定位手段，手机定位仅在部分浅山区和平原地区得到初步应用，但误差较大，难以向尚无手机信号的深山区推广。总的来看，现有的定位手段准确率低，特别是遇到复杂的地形、茂密的森林和大雾等恶劣天气，很容易迷失方位，给监管工作造成很大困难和安全隐患。为此，需要借助GPS、北斗导航系统、超高频智能标签、移动GIS等先进技术手段，建立森林坐标系统，形成森林网格，提高出入林区人员及车辆的野外定位以及面积测算、距离测算等的准确度，提高工作效率，保证工作质量，确保人员及财产安全。 3.1.3 森林资源监管信息及时传递。目前很多林区还没有实现网络覆盖，手机、电话、互联网等通讯手段难以应用，给资源监管工作造成了极大不便。为此，需要借助通信卫星网络、广域和宽带无线通信网络、航空护林飞机航线网络和森林网格等，建立覆盖广大林区的通信网络，实现监管信息的及时传递和快速响应。 3.2 森林火灾防控与服务

3.2.1 具备实时监控能力。我国现有的森林火灾监控主要依靠人工瞭望台，时效性差，工作条件艰苦。卫星遥感监测不能做到全天候监控，加上分辨率较低，因此存在时间和地域上的监控盲区。微波监控、视频监控技术只在部分重点林区和经济较发达省份得到应用，但电力供应、信号传输、设备安全、技术升级等存在较大难题。为此，需要着力解决电力供应、信号传输、设备安全、技术升级等技术难题，并与卫星、航空护林飞机、地面人力监测等组成立体监测网络，实现林火的全天候实时监测，切实提高林火预测预警能力。

3.2.2 全面掌握林火监测信息。目前我国已经初步构建了卫星遥感、航空护林、人工瞭望、远程视频等多平台、多尺度的信息采集设施，其中包括1500多个林火视频信息采集点、140多个基础森林火险气象信息采集站、近2000个一般气象信息采集站、17000多个人工瞭望台等，初步实现了基于GSM网络、微波、互联网的

数据传输、存储、分析、管理等基本业务系统。但受经费、技术等因素的限制，目前的林火监测信息量十分有限，特别是无法及时准确了解林下地被层的信息，严重影响了林火预警预报的准确性和可靠性。要想做到广覆盖、全天候、细监控，全面掌握林区的林火监测信息，必须增加传感器、视频监控等地面自动采集等设备，并着力提高监测信息的快速传输、海量存储、智能分析和决策能力。

3.2.3 提高应急通信和指挥调度能力。林区应急通信和智能调度能力不足是制约当前林火防控工作的主要因素。为此，需要借助通信卫星、北斗导航系统、传感系统、森林坐标系统、智能分析系统、专家决策系统等，提高应急通信能力、数据集成共享能力和指挥调度能力，为保障森林资源和群众生命财产安全奠定坚实基础。 3.3 生态环境监测、森林旅游监管与服务

3.3.1 实时监控景区生态环境及其变化趋势。目前景区生态环境监测是个薄弱环节，严重影响了生态保护和合理开发利用工作。为此，需要利用传感、视频监控等技术，实时掌握景区的空气、土壤、气象等关键因子的变化情况，为景区生态保护和经营管理决策提供科学依据。

3.3.2 有效监控和科学管理景区游客。目前，游客管理是很多旅游景区，特别是热点旅游景区面临的大问题。为此，需要利用传感、视频监控、定位等技术，实时掌握游客分布和活动情况，为加强游客管理、合理疏导客流、减轻景区生态压力、搜救遇险游客等提供决策依据。

3.3.3 游客定位导航服务。为改变当前单一、僵化的导游方式，方便游客出游，提高景区旅游吸引力，需要利用传感、定位、移动GIS等技术，为景区游客提供定位导航、救援等服务。

相对于其他领域，物联网技术在林业的应用尚处于起步阶段，但随着物联网技术的发展，在林业领域的应用会越来越广泛，将为现代林业建设提供强有力的信息技术

保障。