5G“赣林通”护江西绿水青山——江西省5G智慧林业管理创新应用

张梦圆 张健 朱玲红 李龙

中国联合网络通信有限公司江西省分公司 南昌市 330096

0 引言

5G“赣林通”平台属于北斗应用、人工智能、大数据分析等多种科技手段高度融合的创新型科技产品，以北斗/GNSS实时精密定位及AI大数据分析结合地理信息等技术手段，整合共享相关业务信息系统成果，以国家和省级系统平台框架为核心基础，建设统分结合、各有侧重、上下联通的林业生态“数治”平台。采用“一朵云、一张图、四平台、N子应用”即（1+1+4+N）的设计模式，构建了“空天地”一体化全面监测体系，对江西全省森林资源“一张图”“一套数”“一体化”进行管理，实现林长制管理范围全覆盖、工作过程全监管、业务信息全支撑等功能。“赣林通”云平台可实时监控记录护林员巡山护林轨迹，便于护林员将发现的破坏森林资源违法事件及时准确上报，实现了涉林违法问题的快速发现、快速处理，提升了对护林员监管的水平，实现了江西林业的数字化治理。

1 平台建设需求

江西省是我国南方重点集体林区和重要生态屏障，自然禀赋良好，到处青山绿水。全省现有林地面积1.62亿亩，占国土面积的64.69%；森林覆盖率63.35%，居全国第2位。2016年和2019年，习近平总书记两次视察江西时均指出：绿色生态是江西最大财富、最大优势、最大品牌，要做好治山理水、显山露水文章，打造美丽中国“江西样板”。

以人力巡查为主的林业生态治理形式，难以适应生态文明治理体系数字化、现代化治理的需要。为提升片区森林资源的保护效率，进一步加强源头管理，提升护林工作质量，林长制信息化改革势所必然。另一方面，数字经济是建设现代化经济体系的重要组成部分，构建数字化信息平台，利用北斗、AI、5G、云计算、大数据、空天地遥感等先进技术实现行政、经济与社会治理精准化是大势所趋。

江西省政府办公厅印发《江西省数字经济发展三年行动计划（2020-2022年）》，把数字经济发展作为加快江西省新动能培育的“一号工程”。规划提出，加快构建全省数字经济生态体系，促进智慧生态推进工程，实施生态环境大数据项目，逐步实现生态环境要素的实时监控、预测预警、应急指挥，提升生态资源数字化管控能力。江西省委办公厅省政府办公厅发布《关于全面推行林长制的意见》也明确提出：探索建立“互联网＋”森林资源实时监控网络，及时掌握森林资源动态变化，逐步建成全省森林资源管理“一张图”“一套数”的动态监测体系。

在上述背景下，江西省林业局对林长制与护林工作进行信息化与数字化改革，实现林业生态数字治理是可行且必要的。以广域的移动互联网动态信息为根基，以北斗巡护+AI大数据分析为手段，结合实地巡查，实现“巡林有踪、护林有眼、管林有据”，不断提升护林工作效率，全面助力江西省生态文明建设高质量发展，打造极具特色的生态文明建设“江西样板”。

2 总体思路

总体思路以“林长制管理制度”为基础，以林业生态数字治理为核心，通过与林业信息技术的有机结合，以有效整合森林治理信息、打破地域限制、提高林长工作效率、快速推进林长制工作为目的，最终实现“林长治”目标。依据国家林业和草原局、江西省“林长制”工作开展相关文件要求，在遵循“需求导向、功能实用，统分结合、各有侧重，资源整合、数据共享，方便实用、确保安全”的原则下，充分利用现有林业信息化资源，并根据系统建设实际需要，以北斗/GNSS实时精密定位及AI大数据分析等技术手段，整合共享相关业务信息系统成果，以国家和省级系统平台框架为核心基础，建设统分结合、各有侧重、上下联通的林长制管理信息平台。采用“一朵云、一张图、四平台、N子应用”即（1+1+4+N）的设计模式，构建“空天地”一体化全面监测体系，对全省森林资源“一张图”“一套数”“一体化”进行管理，实现林业生态“数治”工作管理范围全覆盖、工作过程全监管、业务信息全支撑等功能。

图1 空天地一体化林长制平台建设架构

3 技术方案

3.1 技术路线

3.1.1 严格遵循江西省《关于全面推行林长制的意见》进行平台设计

以“互联网+林长制”为设计理念，以“一张图”“一套数”的动态监测为核心，以涉林事件为主线，以各级林长工作内容为导向，以日常巡查和公众监督为抓手，通过“北斗+AI”的深度应用，以移动终端和微信公众号为前端工具，搭建以“云（林业政务云、联通沃云）、端（各种物联传感采集端、智能终端设备、北斗终端、视频监控终端设备）、库（林长制数据库）、网（电子政务外网、互联网）、台（林长制管理信息平台）”为重点的林业生态“数治”基础设施。建设了“移动巡查、公众监督、云端管理”的空天地一体化林长制管理信息平台，提供省、市、县、乡、村五级林长管理的一站式服务，实现林业生态“数治”精细化、现代化。整体框架如图2所示。

图2 林长制管理信息平台整体框架图

3.1.2 建设面向林业巡护的GNSS基准站网络和北斗/GNSS高精度数据服务中心

按照全省、全市及全林区三级开展GNSS基准站网络的网型设计、站点选址与观测环境测试、基建施工以及设备安装与调试。各站点采用可接收北斗/GPS/GLONASS多系统信号的扼流圈天线以及相应的参考站接收机设备等，站点有稳定电源供电，并保障在-40℃～70℃的环境下可以正常工作。

在基准站网络建设的同时，江西省内建设了北斗/GNSS高精度数据服务中心。同时在各重点林区所辖地市构建了3-4个数据服务分中心，其中1-2个并发运行，剩余部分作为备份服务中心。数据服务中心接收各基准站实时观测数据与导航星历，用户使用数据处理中心播发的轨道与钟差数据，可以在任意位置实现高精度实时定位解算。在中心建设中，主要研究内容是国内外基准站数据网络传输延迟控制与数据同步技术，并提出整网数据汇集方案，保证各站平均延时时间在500ms以内，实现林区内定位达到米级（10米以内）精度。

3.1.3 开发广域实时精密服务软件

基于接收的广域GNSS基准站与区域GNSS基准站数据，研究多系统联合精密定轨、轨道钟差预报、电离层DCB生成、基于CORS精细大气误差建模等多项核心技术并实现工程化，开发多系统广域实时精密服务软件，从而实现全球高精度差分定位服务。

3.2 建设内容

建设主要内容包括全省林业各类基础数据建库、智慧林长制管理信息平台信息系统建设、智慧林业感知监测平台三大部分。

3.2.1 林长制管理信息平台数据库建设

按照国家和江西省林业信息化数据库建设相关标准规范及指南，在全面理清现有数据资源基础上，进行科学合理的规划，建设林长制空间数据库、林长制基础数据库、林长制属性数据库和林长制动态数据库，打造形成全省“林业资源一张图”，逐步建成全省林业资源管理“一张图”“一套数”的动态监测体系。按照林长制对象生命周期和属性有效时间设计全时空的数据库结构，保障各种信息历史记录的可追溯性，建立健全森林资源数据更新机制，利用空天地一体化体系获取更为全面且深入的信息，将遥感卫星影像数据、林长制数据、林业资源一张图数据、森林督查数据、空天地监测数据、督导考核数据以及生态评价数据等综合起来，建设江西省林长大数据中心，为林业生态“数治”提供数据支撑与一张图服务。

3.2.2 林长制管理信息平台信息系统建设

以林长制任务为核心，以林业生态治理的数字化、精细化为重点，以社会化参与为补充，结合森林资源管理和林长制实际特点，利用云计算、大数据、物联网、地理信息、卫星应用等新兴技术，开发林长制管理信息平台（包括林长制综合管控平台〔电脑PC端〕、林长制管理系统APP端〔赣林通〕、林长制管理系统微信公众号、林长制大数据综合展示平台），实现森林资源的精细化管理，全面构建发现及时、处理及时、监管透明及可量化的林长制管理保护体系。通过电脑PC端、手机APP和微信公众号三种形式，实现“三端服务”。

图3 林长制大数据综合展示平台示意图

3.2.3 智慧林业感知监测平台

智慧感知监测平台是北斗技术、物联网技术与互联网技术的综合应用体现，在大数据、云计算的支持下，以其物联、自动的特性而具有自动感知的能力，进而使林业的监控与开发更加智能化。通过“互联网+”、物联传感、红热成像视频监控、无人机巡查等技术，结合卫星遥感、基于北斗/GNSS实时精密定位林业巡护服务系统，自动采集环境参数、气象参数、植物生长参数及图片信息，结合大数据处理方法进行动态感知和智能决策，实现林业生态“数治”的智能监测、病虫害及林火早期预警，为提升巡护人员的监督机制、防止森林病虫害、盗砍盗伐现象的发生、提高森林资源调查效率、完善珍贵物种保护机制、改善林木抚育水平等方面提供支持。

图4 智慧林业感知监测平台示意图

4 应用效果

5G“赣林通”云平台上线以来，基本实现了林业生态数字化治理，重点满足了林长制信息数据化、可视化以及规范化管理的工作要求，实现了从“林长制”到“林长治”的发展目标，有效支撑了林长制的组织体系、制度体系和责任体系落地，形成了“统一治林平台、行业部门协同、线上线下结合、全民共同参与”的林业生态“数治”新格局。平台应用效果主要包括以下几方面：

（1）全国首个省市县乡村五级统一部署的林长制信息化平台：在全省统一标准、制度规范下，通过电脑PC端、手机APP和微信公众号“三端服务”，对全省各地市、区县实现全类别数据的收集、分析、展示，实现上通下联，在统一平台下，注册使用的各级林长、护林员、监管员等用户8万余人；全省每天自动上报、收集的全类别数据达2万余条。全面提高了林长制工作规范化管理水平。

表1 项目平台辐射情况国内对比表

（2）通过5G网络采集传输巡林数据，实现了各级林长巡林AI智能化、标准化管理。巡山护林是林业生态治理工作的重要内容，平台基于先进的北斗技术，以“5G+赣林通APP”为手段，结合AI智能算法，精确助力林长、护林员的巡山护林工作。

表2 平台应用前后巡护效果对比

（3）对我省的森林业生态“数治”提供了全过程、全闭环式的事件管理机制，截至目前全省累计上报涉及森林资源人为破坏、病虫害破坏、森林火灾、林地纠纷等10大类型事件共计27000余起，对保护我省森林资源、及时制止林地破坏起到了积极的作用。

表3 平台应用前后事件处理效果对比

（4）提升了林长制监督服务能力，为全省各级林长提供全面科学的考核数据支撑。省林业局每年基于本项目研发成果，通过平台收集的各类大数据，结合先进的算法，对全省8万余名林长、护林员、监管员进行了全面的考核，有力压实了林业生态治理中各级林长的责任。

表4 平台应用前后考核效果对比

（5）实现了森林资源信息数字化并进行了统一化管理：累计完成数据量超20TB，主要包含全省林地网格化数据、林业专题数据、林长专题数据、基于北斗的巡查数据等。同时，增量数据以每个月约800M-1GB在进行累积。

表5 项目数据处理量国内对比表

（6）实现了林区高精度米级定位：解决了在高遮挡区域，GNSS卫星原始信号飘移或缺失的问题，将人员巡护设备精度提升至了米级，便于人员进入林区后相互协同作业；同时也实现了巡护过程中事件的高精度定位，相关问题的位置信息可以随图片进行保存及回传，为治理人员快速到达现场提供了可能，减少寻找时间及人员在林区的安全隐患。

（7）5G“赣林通”云平台在林业巡护和林业生态“数治”中的创新应用推动森林资源保护管理更加精细。

表6 平台应用前后森林违法数量对比

（8）5G“赣林通”云平台在林业巡护和林业生态“数治”中的创新应用推动森林增绿提质步伐明显加快。江西智慧林长平台推广并应用后，全省林业工作人员育林护林的积极性与有效性明显提高。

表7 平台应用前后森林增绿提质对比

（9）5G“赣林通”云平台在林业巡护和林业生态“数治”中的创新应用带动绿色生态红利得到充分释放。

表8 平台应用前后林下经济产值对比

5 结束语

江西联通5G“赣林通”云平台重点建成了基于5G+北斗技术结合空天地立体化监测的智能管理平台，满足了林长制信息数据化、可视化以及规范化管理的工作要求，基本实现了林业生态“数治”为逐步实现从“林长制”到“林长治”的发展目标，提供了实用、方便、高效的服务管理平台。同时拓展了江西省智慧林业建设，有效支撑了林长制的组织体系、制度体系和责任体系落地，基本形成了“统一治林平台、行业部门协同、线上线下结合、全民共同参与”的新格局。