开展林业机械采伐 切实提高作业效率

路　宽，李 昀

（北京林业大学信息学院，北京100083）

开展林业机械采伐 切实提高作业效率

路宽，李 昀*

（北京林业大学信息学院，北京100083）

机械采伐对林业发展起到关键性的作用，本文首先介绍了国内外林业机械采伐的发展历程，然后总结了目前林业机械采伐的主要内容，最后指出未来的林业机械采伐要向着智能化、数字化的方向发展，降低采伐成本，提高采伐效率，有效的利用森林资源，保护环境，促进林业经济朝着健康、稳定的方向发展。

智能采伐；采伐成本；生产力

森林产业是国家经济建设不可缺少的重要组成部分。传统的采伐方式不仅效率低下，而且采伐成本高，这种采伐方式已经不能满足日益增长的市场需求。机械采伐能够改善作业环境、极大的提高作业效率。近几年，随着信息技术的发展，林业机械采伐也逐渐向自动化、信息化、智能化和数字化发展。

1　林业机械采伐的发展

国外林业机械采伐的起步较早，尤其是一些林业发达的国家。早在20世纪初期，林业采伐机械逐渐兴起，到20世纪60年代左右，联合采伐机的研制成功，标志着林业机械采伐又向前迈进了一大步。但此时采伐机的功能相对比较简单，直到70年代采伐机的技术发展才逐渐趋于稳定。进入21世纪，欧美各国逐渐生产出适用于自己国家的林业机械采伐设备，通过信息技术改造，提高机械采伐装备的技术密集程度，形成以信息技术、人工智能为一体的采伐装备，使得采伐作业的操作简单化。

我国林业机械采伐总体来说，起步较晚，发展较慢，原始的人工油锯采伐效率低且不安全。在上世纪50年代后期和60年代中期我国引进的自行式造材机和原条采伐联合机，极大的提高了采伐作业效率。改革开放以后，通过开发研究、引进技术及合作生产，采伐设备得到长久发展，目前采伐作业已基本上实现全机械化，但是和国外的机械采伐技术相比还有一定的差距，主要体现在两个方面［1］：一是主要的采伐机械设备都是从国外引进，自主研发的能力不足；二是缺少实际的生产实践经验，群众对林业机械设备的革新积极性不足。随着我国经济快速的发展，木材的需求量也在迅速的增加，因此采伐机械的发展也面临着严峻的考验。

2　林业机械采伐的研究现状

随着林业信息技术飞速的发展，林业机械采伐的研究不仅仅局限于如何造材来满足人们的需求，而是逐渐朝着更加智能化、信息化的方向发展［2］，逐步提高采伐效率以及森林资源的利用率。

采伐机是一种多功能、高自动化的采伐机械，采伐头是其主要部件之一，不同类型的采伐头能够满足不同的造材需求，未来的采伐头要朝着智能化的方向去发展，能够自动优化造材方案［3］，实时的获取造材数据，例如直径、长度等。为了实现这些，基于计算机视觉及2D、3D的激光扫描仪逐渐应用到测量系统中，采伐数据的获取更加方便、可靠。依靠先进的设备及手段，人们能够从采伐机中获得的数据会越来越多，深入研究这些数据，能够对森林的生成管理、经营决策有很大的帮助。

木材处理控制系统是采伐机控制系统的组成之一，该部分包含两个子系统：测量系统和造材优化系统。测量系统主要是运用非接触的测量方式，例如激光扫描仪；优化造材系统的目的是制定最优采伐策略，根据历史采伐数据，模拟采伐，最终得出最优的采伐方案。一个完善的造材优化系统对提高木材收益以及木材的利用率有很大的帮助，因此越来越来多的采伐机制造商以及研究人员致力于这种系统的研究当中。

森林作业过程中，采伐成本主要包括燃油成本、作业时间成本、劳力成本等，降低采伐作业各个环节的成本对林业产业有着重要的发展意义［4］。在不影响生产率的同时如何控制采伐作业的成本是人们关心的主要问题，例如合理的规划采伐路线以及根据木材需求制定合适的造材方案等，以达到节约燃料的目的；利用传感器收集到的数据建立一些数学模型去评估时间成本的大小，并对时间成本的控制提供一些合理的建议，选用懂林业技术以及操作技术的人员去使用采伐机，以达到控制劳力成本的目的。

3　林业机械采伐的发展趋势

未来的林业机械采伐必然朝着智能、高效和多功能的方向发展，以提高生产力、节约森林资源为目的。归纳起来主要体现在以下几个方面：

采伐机的自动化程度和效率要逐步的提高，在不影响生产率的同时，降低采伐作业每个环节的成本，提高森林资源利用率。

研究更先进的采伐机设备，不断的改进信息化系统，使采伐机变得更加智能化，提高生产率、保证木材质量。

以数据为驱动，指导森林经营各个环境的经营以及决策。利用收集到的海量造材数据，建立相应的数学模型去指导造材，不断的改进采伐策略，提供有价值的信息。

［1］刘小虎，俞国胜.中国林业机械发展的研究［J］.黑龙江农业科学，2010（07）：141-143.

［2］覃圣钊.林业机械采伐发展趋势［J］.吉林农业，2015（17）：110.

［3］蒲帅，刘晋浩.林木采伐头的发展历程及现状研究［J］.机械工程与自动化，2016（01）：219-221.

［4］Chloe Williams，Pierre Ackerman.Cost-productivity analysis of South African pine sawtimber mechanised cut-to-length harvesting，Southern Forests，2016.

S776.31

ADOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2016.20.013

路宽，北京林业大学信息学院，在读硕士研究生，研究方向：林业信息化。

李昀，北京林业大学信息学院，副教授，研究方向：林业信息化、信息管理与信息系统、森林资源信息管理。