物联网技术在林业中的应用分析

◆赵多银

物联网技术在林业中的应用分析

◆赵多银

（兰州兰石集团有限公司 甘肃 730314）

为了探究互联网技术在林业管理中的应用，笔者首先对互联网技术进行基本介绍，分析林业技术智慧平台的构建策略，发现：该项技术与“3S”技术、云计算等技术相结合，可以对森林资源空间进行展示，逐渐组织成巨大的智能网络，已然成为森林资源管理与监测的新型技术科学。因此在今后工作中，应该将物联网技术应用到林业资源精准培育、森林火灾防火预警系统、病虫害防治工作中，提升森林资源供给能力，及时获取到林木生长信息，提升资源可利用率，最终实现智慧林业发展目标。

林业资源；物联网技术；监测信息；智慧平台；应用

在信息技术的高速发展和应用下，物联网技术、大数据技术已经逐渐普及、渗透到各行各业，林业建设系统也是如此，当前我国天然林面积和人工林面积持续增长，森林资源供给能力逐渐提升，在国家绿色发展战略背景下，物联网信息技术可以有效监测森林生长指标，判断病虫害受损情况，掌握森林生长机理的同时，做好消防措施，加强火灾预警，从而促进智慧林业的发展与建设。

1 物联网技术的基本概述

互联网技术从本质上讲就是指通过信息化管理系统，利用信息传感设备，对智能终端进行完善，促进林业资源之间的相互感知[1]。帮助后台监测人员及时获取到所需信息，如今已经应用到林业管理的各个领域，通过RFID（射频识别）、遥感技术、传感器、激光扫描仪等设备，对信息进行传输，将互联网与物品相互连接，进行定位、跟踪、通信、识别，逐渐组织成巨大的智能网络，对林业资源进行监控和管理，具体可以分为以下几个方面。

1.1 云计算技术

利用计算机强大的计算能力，与相关网络技术相结合，对虚拟化资源进行动态伸缩计算，相当于物联网的“大脑”，发挥各项技术优势，预测气候变化，突破森林资源监测难点，为管理人员提供动态化数据，为林业信息化奠定坚实基础。其次，与人工智能技术（AI技术）相结合，负责学习与思考，拓展人的智能理论，将虚拟现实技术和智能机器人技术进行综合运用，已经成为森林资源管理与监测的新型技术科学，通过数学建模、过程模拟，让机器和系统像“人”一样思考，实现林业管理工作的进步。

1.2 射频识别技术

射频识别技术也是通讯技术的一种，相当于物联网的“嘴巴”，具有较强的抗干扰性，利用RFID标签让无线电讯号在无需进行光学接触的情况下，读取相关数据，让物体会说话，具有识别速度快、数据容量大等特点。在日常工作中，射频识别技术与“3S”技术相结合，可以对林地的自然条件、灾害预警、救灾力量、日常巡护等工作提供信息技术支持，实现数据资源一体化整合，对林业基础信息进行深层次挖掘，增强林业资源立体化感知能力。

1.3 传感器技术

传感器技术的使用，主要对被测量物体的电压、电流规律转化为通讯信号，对林业资源所处的温度、湿度进行信号传输，相当于让后台管理人员或者物联网系统接收到森林资源“说话的内容”，捕捉外在信号，相当于物联网的“耳朵”。但是该项技术具有一定的限制性，受环境影响较大，再加之森林资源所处于自然环境下，受到气温变化、气候变化等多种方面的影响，外界的细微变化都会对传感器灵敏度产生影响。

2 物联网林业技术智慧平台的构建

智慧林业综合应用平台主要由四个方面组成，分别如下。

2.1 网络和硬件层

网络和硬件层，即将磁盘阵列、应用服务器、防火墙、数据库、服务器、交换机、入侵检测、GIS服务器、路由器等，利用无线网络进行连接与构建，组成视频专网，连接电子政务网，实现部门之间的信息资源融会贯通。

2.2 基础平台操作层

基础平台操作层将三维场景管理软件和商用数据库操作系统、计算机制图软件、地理信息平台软件相结合，与手持移动终端相互连接，提升操作系统的完备性。

2.3 数据服务层

数据服务层构建业务支撑数据库（元数据、事件数据、多媒体数据和重大工程的数据等）、高分遥感数据库、林业资源信息数据库（补测的林业数据、林业二类调查数据等）和其他空间信息数据库（数字高程模型、基础数字规划图、森林资源地名地址等）。

2.4 应用服务层

应用服务层就是指构建林业成果展示系统，做好森林防火应急指挥，规划名树古树管理措施，对森林资源进行综合管制，营造林业重点工程管理。

在智慧林业综合平台规划中，综合应用以上四种体系，将其与接入层相互连接，其中接入层主体包括各级林业部门、应急指挥调度人员、护林员、林业部门主管领导等，提供人机交互界面，促进农业资源标准化、规范化管理，完善信息安全管制体系，通过内外网隔离、权限加密、数据控制、机房管理等多种手段，做好森林资源数据一体化整合。

3 物联网技术在林业管理中的应用

3.1 物联网技术在精准培育中的应用

在森林抚育和林业管理过程中，利用物联网技术，可以优化空间结构调整方法，获取森林资源时空异质性，实现培育技术的精准化，在人工林种植中，实现定向培养，在天然林抚育过程中，实现精准测量，促进我国林业资源的可持续经营，将物联网技术和大数据技术、遥感技术相结合，构建土壤类型分析层，对林木生长进行环境模拟，精准获取森林培育生理情况，监测重要的生长目标，及时获取生长因子，掌握森林生长机理，主要利用传感器和遥感技术，获得林木生理生化信息，具体情况如表1所示。

表1 林木生理生化信息获取情况

主要监测指标技术优势不足之处 多光谱传感器测定森林资源的氮素状况、水分接收和缺失情况、生物量、色素情况灵活性强、灵敏度强、成本较低、受到外界环境影响较小波段较少、需要经过辐射校正、光谱分辨率低、需要进行几何校正 热红外传感器主要监测森林环境净同化速率、林木资源冠层温度、气孔导度、水分状况和吸收情况对冠层温度的获取速度较快，可以最大化进行林木生长判定受到外界环境影响较大，如果在土壤层不稳定、光照稀薄、不良天气状况时，需要进行多次、频繁的校准 RGB数码相机主要进行树高、冠幅、胸径、叶色、密度、覆盖度等指标的检测机动性能更强、高空间分辨率、成本低像幅较小、容易受到外部影响 激光雷达对森林资源生物量、树高、叶面积、叶倾角指数进行测量可以提供三维数据、森林结构参数水平较高，精度较为准确数据处理难度大，成本较高，森林生理生化参数分析难度大 荧光传感器对森林资源生产力、氮素状况、光合作用、色素情况进行测量光合作用检测精度更高，可以准确反映森林资源生长情况和健康情况探测范围较为狭窄 高光谱传感器对植被光合速率、氮素状况、生物量、水分吸收情况和缺失情况进行分析图谱具有合一性、结构参数的观测更加具有直接性、分辨率较高光谱数据结构处理较为复杂

如果将物联网技术和遥感技术相融合，可以实现两种林业管理技术的优势互补，对森林资源进行精准喷灌、精准选育、健康评估，提升育种效率，提高生长质量，通过科技化手段，利用人工智能，采集树木生长信息，做到培育技术体系的精准化、定向化发展，提高人工造林成活率，提高天然林保存率，对森林资源生态建设意义重大。

3.2 物联网技术在火灾预警中的应用

火灾预警系统主要针对大规模林业资源而言，将卫星定位、人工智能、传感器技术与物联网技术相结合，对旅游景区、自然保护区、重点森林资源保护区、城市森林、原始林、人工林等进行火情监测全覆盖，探测盗伐树木行为，保护珍稀动植物。构建数字化森林物联网络，满足森林防火需求，满足林业安全需求，前置火灾预警，降低火灾损失，构建自动预警流程[2]。通过传感技术，对森林资源生长情况和现场环境进行数据采集，并汇总到终端，如果数据出现异常，将进行自动报警处理，对节点环境信息进行传输。后台工作人员利用手持GPS监视现场工作信息并总结工作状况，通知应急管理人员进行设备维护和火灾抢险，快速找到火线位置，根据报警点信息观测森林火灾实时图像。在这一过程中，抢险速度更快，预警效果更强，在第一时间发现问题，避免人工巡防的低能、低效、低质等弊端。其中，平台功能的具体效用可以分为以下几个方面[3]。①对森林资源空间进行展示，利用物联网平台对信息数据进行统计和查询，做好林业信息维护，构建二维、三维地图；②有助于林业巡护轨迹管理，优化灾后评估及评价，利用物联网指挥系统，强化日常巡护效果，对防火专题进行查询，提供火灾档案管理依据；③对古树、名树等重点保护对象进行养护信息查询，通过地图展示，宣传专题成果，与社会公众实现良好互动，对监控资源、突发事件进行上报，在视频监控的基础上，做好病虫害监测和相关资源管理。

3.3 物联网技术在森林病虫害监测中的应用

病虫害是林业管理工作中必然面临的问题，通过互联网平台的构建，可以对虫害进行远程实时监控。加快新型测报工具的应用，根据不同生育期、间伐期，总结主要虫害发生特点，自动识别害虫，减轻测报人员工作量。分析研判病虫害发展趋势，根据森林资源、土壤墒情数据，结合林业生长特性和生育期特性，对局部小气候进行数据监测，自动采集并整理信息，经过测算与分类，对幼虫数量进行横纵对比，分析病害虫害的消长动态变化，提升监测数据与实时情况的吻合度。将物联网技术与重大病害智能检测仪相结合，通过联合使用，提升监测效率，形成测报数据互联互通，提高信息系统平台的共享性。

4 结束语

综上所述，物联网技术如今已经应用到林业管理的各个领域，促进农业资源标准化、规范化管理，可以完善信息安全管制体系。因此在今后工作中应该加快新型测报工具的应用，利用物联网平台对信息数据进行统计和查询，做好巡护轨迹管理，强化日常巡护效果，完善火灾预警平台，提升病虫害监测效率。

[1]谭星，冯鹏飞，张旭，等. 物联网技术在我国智慧林业建设中的应用现状及发展策略[J]. 世界林业研究，2019，032（005）：60-65.

[2]徐中源，王子娟，李楠. 物联网在林业生产管护中存在安全问题及应对措施的研究[J]. 新农民，2020（008）：60-60.

[3]刘序，张晨，李海波，等. 基于物联网的智慧林业可持续发展策略研究[J]. 无线互联科技，2020，180（008）：116-117.