广东省智慧林场信息化系统设计*

杨 城

（广东省林业调查规划院，广东 广州510520）

2016年3月，在国家林业局发布的《“互联网+”林业行动计划——全国林业信息化“十三五”发展规划》中提出，“十三五”时期林业信息化发展要全面融入林业工作全局，“互联网+”林业建设将紧贴林业改革发展需求，有力提升林业资源保护、生态修复、产业发展等各项事务现代化管理水平，全面支撑引领“十三五”林业各项建设。到2020年，全国林业信息化率要达到80%的目标。

“互联网+”林业是互联网跨界融合创新模式进入林业领域，利用云计算、物联网、移动互联网、大数据等新一代信息技术，推动信息化与林业深度融合，建立智慧化林业发展长效机制，形成林业高效高质发展新模式。“互联网+”林业也是国有林场改革和发展的历史机遇及最佳切入点，是当前林业发展的热点问题。

本文立足于“互联网+”的大背景下，以林业信息化为出发点，对广东省国有林场智慧化建设进行分析，提出“智慧林场”建设思路和系统设计方案以供探讨。

1 智慧林场

2013年8月，国家林业局印发了《中国智慧林业发展指导意见》，明确指出，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、智能化等手段，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[1-7]。提出到2020年智慧林业框架基本完成，有力支撑林业改革发展，标志我国林业信息化开始从数字林业步入到智慧林业的发展阶段。

2015年9月，广东省委、省政府出台了《广东省国有林场改革实施方案》，明确改革将围绕保护生态、保障职工生活两大目标，明确国有林场保护培育森林资源、维护国家生态安全的职责，推动政事分开，实现管护方式创新和监管体制创新，推动国有林场健康持续发展，建立有利于保护和发展森林资源、有利于改善生态和民生、有利于增强林业发展活力的国有林场管理机制，为全面推进新一轮绿化广东大行动、建设生态文明作出更大贡献。同时也指出，要加大对国有林场供电、饮水、森林防火、管护站点、生态监测用房、有害生物防治等基础设施建设的投入。完善国有林场信息网络建设，提高森林资源管护、森林防火信息化水平。

“智慧林场”就是智慧林业在我国林场信息化创新发展中的应用实践。“智慧林场”充分利用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、3S技术、移动互联网、林场大数据中心、应用系统平台等决策支持系统，实现林场可视化资源管理、远程监控、灾害预警等智能化管理。

依托布设在林场内固定的各数据采集节点、传感节点（视频监控、灾情监测）及移动巡护节点，通过无线或有线网络传输到管理控制中心，结合林场数据库及信息管理系统，构建一个统一的信息共享与应用服务平台，实现对林场的智慧感知、智慧管理、智慧决策和智慧传播[2]。

2 建设思路与目标

2.1 广东省国有林场信息化建设现状

现阶段广东省国有林场信息化建设及应用水平低。林场基础设施建设不完善，数据及网络安全没有保障，没有相应的基础软硬件建设，没有机房、服务器及监控监测系统等；林场的业务专题数据大都为纸质档案，没有整合形成“一张图”数据管理，存在数据“孤岛”；各业务数据（如森林资源二类调查、公益林小班、生态红线等）标准不统一，信息无法共享与交换；网络没有统一规划及布局，没有相应的专题业务信息化管理系统的建设，无法满足林场对林业资源监测与管护的应用需要，无法满足林场日益增长的民生服务需求。

2.2 智慧林场建设思路

智慧林场建设，以计算机软硬件、感知采集终端及网络通信平台等基础设施为依托，安全保护及维护管理体系为保障，标准规范体系为依据，大数据中心建设为核心，公共服务管理平台为支撑，建设以信息管理、共享和服务为目标的林场核心业务应用系统[3]。

2.3 智慧林场建设目标

通过智慧林场建设，有效提升国有林场的信息化应用水平。整合林场各种业务数据，有效实现林场不同业务之间的信息共享与交换。依靠布设在林场规划的各种数据采集节点，通过对林场业务信息的综合分析和数据挖掘，实现林场“一张图”智慧管理。

3 系统设计方案

智慧林场系统建设可以分为3个层面：基础平台、大数据中心、应用系统（图1）。

3.1 基础平台

智慧林场基础平台建设，主要依托于物联网、互联网、通讯网络基础，构建全方位的智慧林场基础设施环境，是智慧林场实现智慧化管理的根本，包括机房服务器设施层、林场网络设施层及信息感知采集终端层3部分（图2）。

机房服务器设施建设主要有机房及配套工程建设；服务器、交换机及监控器等基础硬件建设；操作系统、数据库软件、地理信息软件等为核心的基础软件建设。

林场网络建设主要是构建覆盖林场各科室的内网及外网建设；林业专用网络建设；林场无线网络建设，实现林场林区范围内无线宽带全覆盖。

信息感知采集体系建设主要有各种传感设备（土壤传感器、温湿度传感器、CO2传感器、水位传感器、烟感传感器等）、监控设备（摄像头、追踪器等）、移动设备（GNSS、平板电脑、手机等）的布局设计及配置应用。

3.2 大数据中心

智慧林场大数据中心建设是信息化的数据核心。数据主要来源包括林场历年各类资源管理及业务应用积累的数据、林业专题数据、互联网及物联网数据等。在整合林场各类数据资源的基础上，建立以林场空间地理数据库、林业基础数据库、林场专题数据库和公共信息数据库为核心的智慧林场大数据中心，为智慧林场提供高质量的数据服务，为智慧林场应用服务系统提供数据服务支撑。

图1 智慧林场系统结构图Fig.1 Smart forestry farm system structure

图2 智慧林场基础平台结构图Fig.2 Smart forestry farm basic platform structure

空间地理数据库主要包括基础地理数据、遥感数据、地形图数据及数字高程数据等地理空间数据内容。

林业基础数据库主要包括森林资源连续清查数据、森林资源二类调查数据、生态公益林数据及林业生态红线数据等。

林场专题数据库主要包括野生动植物监测数据、环境监测数据、森林病虫害数据、森林防火数据、古树名木数据及巡护数据等。

公共信息数据库包括办公自动化支持数据库、公共信息发布数据库等。

3.3 应用系统

智慧林场应用系统平台的建设，将以实现林场的精细化、可视化、智能化管理为目标。依托智慧林场大数据中心及基础设施平台，集成数据库技术、3S技术、智能技术、物联网技术等，深入整合林场业务，构建智慧林场业务应用系统平台，解决林场资源管理、资源监测、野生动植物保护、灾害应急指挥、智能决策支持等业务。

应用系统软件分3个层次，第1层为各类数据处理、决策库处理存储层，存储林场中各类信息采集设备的现场采集数据、林业专家知识库、决策规则库、林场空间地理数据库等；第2层为软件支持平台，由自动控制平台、地理信息处理平台、信息发布平台、专家会话平台、视频监控平台、决策支持平台等软件系统组成；第3层为基于地理信息系统的统一操作平台[8]，应用系统软件以林场的“一张图”为基础而形成操作系统界面（图3）。

跟据林场的具体业务需求，可以设计开发各类信息化管理应用系统软件，下面是几个业务系统软件介绍。

3.3.1 森林资源信息管理系统 基于林场大数据中心的森林资源调查数据库、空间地理数据库和高分辨率的遥感影像数据，在综合管理森林资源信息的基础上，针对森林资源的变化情况，实时完成更新和管理，并对森林资源信息进行分析统计、专项查询、浏览和制图输出。从而实现对森林资源在“一张图”上综合展示资源现状、辅助分析、经营状况、统计图表等管理功能。

图3 智慧林场应用软件系统结构图Fig.3 Smart forestry farm application software system structure

3.3.2 森林生态监测系统 对林场重点监控区域以及保护动植物周边设置生态系统定位监测站、土情水情监测点、红外相机监测仪等感知设备体系，对生态环境相关的因素和保护动植物进行监控。监测点自动采集数据，通过物联网及移动网络实时上传至监测中心服务器。从而实现对诸如空气质量监测、土壤监测、野生动物监控等监测分析及管理功能。

3.3.3 护林员巡护管理系统 通过配置给护林员随身携带的移动设备采集数据，系统可以实现对护林员基本信息、巡护工作进行规范化管理，科学合理地安排巡护工作。可以实现管理员和护林员在同“一张图”上进行热点标绘、标注等操作，使信息实时交互共享；还应具有地图离线功能，可以进行地图浏览、信息查阅、巡护实时监控、巡护轨迹查询、绩效考核等功能；管理员能够第一时间掌握护林员的实时状况，可最大限度保障护林员的安全。

3.3.4 森林防火应急指挥系统 森林防火指挥系统，可以实现森林火险灾前、灾中、灾后的一体化、可视化、智能化防火。在林场空间地理数据库、林业基础数据库、防火数据库支持下，以森林资源二、三维一体化平台为基础，应用物联网及3S技术，通过各种监控手段，实现三维场景下的森林火灾全过程、全方位、可视化动态管理控制系统，可实时数据浏览、数据查询、视频监控和应急指挥等。为森林火险预测、火情定位、火灾扑救、扑火指挥和灾后评估提供技术支撑和决策依据。

3.3.5 智能决策支持系统 智能决策支持系统是基于林场大数据中心的空间地理数据库、林业基础数据库、专题数据库、公共信息库，构建二维和三维的基础地理信息环境，在二、三维框架下，实现林场森林资源、动植物资源等林场资源的“一张图”综合展示的决策支持系统。该系统通过林场资源现状、专题信息、地理信息、数据分析及综合展示等管理功能，把数据仓库、数据挖掘、模型库、数据库、知识库结合起来，为决策者提供决策所需的数据、信息和背景资料，建立或修改决策模型，提供各种备选方案，并且对各种方案进行评价和优选，为正确的决策提供依据及信息支撑服务。

4 结论与讨论

目前我省国有林场生产方式传统、管理落后、基础设施薄弱、信息化水平低，无法适应现代林业发展的要求。智慧林场的建设，充分利用了主流IT技术、3S技术、先进的信息管理系统、海量数据库，实现了对各业务功能的“一张图”管理，能全面提高林场信息化应用水平。一是可以利用监测技术对国有林场森林资源进行全方位的感知、处理，实现森林及生态资源的智慧管理；二是全面提高国有林场信息资源共享、业务协同及公共服务能力；三是通过国有林场信息管理系统，实现林场各种信息的感知化、一体化、协同化及智能化，为林场建设和管理提供全面、快捷、准确的信息服务，增强决策和应急处理能力。

广东智慧林场的建设，是我省国有林场贯彻落实《中国智慧林业发展指导意见》、《广东省国有林场改革实施方案》及《“互联网+”林业行动计划——全国林业信息化“十三五”发展规划》的具体表现，智慧林场是未来我国林场改革发展的必由之路。

[1] 余茂源. 国内智慧林业研究综述[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报, 2017, 30(2): 6-8.

[2] 冯峻极. 论“互联网+”是智慧林业的新机遇[J]. 国家林业局管理干部学院学报, 2015, 14(4): 7-9.

[3] 袁传武, 罗勇, 刘朝学. 湖北智慧林业建设探讨[J]. 湖北林业科技, 2015, 44(2): 53-56.

[4] 刘庆新. 从“数字林业”步入“智慧林业”[J]. 中国农村科技, 2013(10): 62-63.

[5] 王雷, 吕静. 智慧林业信息化应用的探讨[J]. 通信管理与技术, 2013(6): 17-18; 21.

[6] 黎志庭, 龙田养, 徐庆华, 等. 东莞市乡土植物保护管理系统的设计与实现[J]. 林业与环境科学, 2017,33(4):104-108.

[7] 阮桑, 刘连海. 广州市园林行业公共服务平台构建[J].林业与环境科学, 2017, 33(4): 109-112.

[8] 陈兴, 翟林鹏. 智慧农场信息化应用研究[J]. 农业网络信息, 2014(1): 11-13.