智慧林业服务平台高效协同管理模式研究

黄群珍

(广西壮族自治区国有高峰林场，广西 南宁 530001)

前言

2013年8月21日国家林业局印发的《中国智慧林业发展指导意见》，标志着我国林业信息化由“数字林业”步入“智慧林业”发展的新阶段，提出了智慧林业建设的主要任务是建设智慧林业立体感知体系、大力提升智慧林业管理协同水平、有效构建智慧林业生态价值体系等[1-3]。高峰林场森林经营总面积8.92万hm2，分布在全区12个市49个县(市、区)。由于林地跨度大，传统的管理模式效率低下。高峰林场结合自身管理实际情况，以集约整合、数据共享、科学决策为建设主线，建成智慧林业服务平台。该平台利用信息化与智能化的手段，实现高峰林场营造林生产、资源保护、资源更新等全过程信息系统管理，为有关部门提供实时的精准的业务信息，为林场高效协同管理和领导层决策提供依据。

1 智慧林业服务平台建设

1.1 整体架构

平台利用大数据、云计算、智能分析、物联网等新技术[4,5]，遵循“标准统一、平台互联、业务协同、智慧监管”原则，实现林业专题数据的采集汇总、协同共享，实现林业专题业务的平台互联、综合管理。

1.2 网络架构

图1 整体应用架构

1.2.1 基础设施

承载高峰林场智慧林业服务平台相关系统、数据库所需的所有服务器、存储、网络及安全设备，统一管理、配置分布式云数据中心的服务器、存储、网络设施资源，统一调度和监控各节点的设施资源[6,7]，形成系统容灾和数据备份机制，保障所有业务的连续性和数据安全。

1.2.2 应用软件部署

依托自治区林业局电子政务外网部署，统一由自治区林业局电子政务外网进行资源分配与调度。平台网络架构图如图2所示。

1.3 技术架构

从平台设计开始到使用，实现全部国产化，保证林业数据使用安全。

1.3.1 开发语言

高峰林场智慧林业服务平台使用了Java、C++、Python等计算机语言开发。

1.3.2 系统架构

平台以B/S模式开发，结合移动端App(Android)，实现了平台统一部署、随时随地快速访问的能力。平台与全国产化开发和部署一致，支持国产服务器和国产操作系统。

1.3.3 数据库

平台数据库部分基于开源平台PostgrSQL、SQLite进行深入定制化改造，实现了海量空间数据的存储和查询，能够满足高峰林场各部门海量数据的存储。

1.3.4 地理信息系统

平台地理信息系统部分基于开源平台GeoServer、OpenLayer、MapBox进行深入定制化改造，完全脱离商用平台的限制，经过平台开发团队多年的实践，所建成的地理信息服务平台可独立运行、拥有独立自主知识产权、适合高峰林场实际运作。

2 智慧林业服务平台在林业生产及管理上的应用

智慧林业服务平台在林业生产及管理上的应用包括统一认证管理、营林生产管理、林政资源管理、资源一体化管理、移动客户端App、林业时空一张图、云视频会议、大数据综合分析应用等8类。

2.1 统一认证管理

智慧林业服务平台运行实现统一认证管理，主要包括单点登录管理、统一身份认证、权限信息管理、日志信息管理等。

2.1.1 单点登录管理

整合用户信息，一次登录即可安全访问所有的系统，通过统一的界面和逻辑对用户进行集中管理，为其他系统提供用户身份认证服务；制定统一的授权管理策略，应用系统可以维护其内部功能模块组成，并对用户和角色进行功能授权，实现应用系统的统一权限管理。

2.1.2 统一身份认证

建构统一用户信息数据库。平台采用树状方式存储用户数据，对人员、组织、服务等资源实现集中、分组、分层管理。

2.1.3 权限信息管理

系统用户、数据服务、功能服务等权限管理为整个系统提供稳定的运行环境和高度安全的服务保障。

2.1.4 日志信息管理

系统提供日志管理功能，对数据的访问、操作的记录和登录信息进行管理，支持日志查询、日志统计、日志清理导出及保存等功能。用户通过此功能能够检查系统中硬件、软件错误发生的原因和及时监测到可能受到的攻击，并查找攻击者留下的痕迹。

图3 广西国有高峰林场统一认证管理平台

2.2 营林生产管理

建立营造林整地、挖坑、造林、除草、施肥、间伐等全部工序的信息化管理。主要实现以下功能。

2.2.1 生产计划管理

平台对营造林、木材生产、林业重点项目等生产计划实现信息化管理。

图4 高峰林场林业生产经营管理服务平台

图5 营林生产计划(此处为模拟数据)

2.2.2 营造林管理

可实现营造林生产全工序跟踪管理，包括开工、工序进展、组织施工、完工验收、质量监理、验收结算、新造林核查、营林成效等。

2.2.3 木材生产销售管理

实现从木材采伐申请到木材销售及木材采伐全过程管理。

2.2.4 物料、资金管理

可实现物料申请与审核(如肥料、苗木等)、资金申请与结算，并完成实时统计。

2.2.5 场外租地管理

实现租地合同档案录入及管理、变更及异常事件登记；可进行地租支付提醒及费用统计。

2.2.6 生产统计

可实现营造林生产统计、木材生产统计、树种分类、林业项目统计等。

2.3 林政资源管理

林政部门使用管理。内容包括保护森林资源、规范使用林地、动态调整公益林或天然林、核实森林督查变化图斑、回收被侵占林地、调处山林纠纷、核查征占用林地、核查林木采伐限额等。

2.4 林业资源一体化管理

通过地理信息空间数据库技术实现高峰林场森林资源数据的集中管理，能够真正做到森林资源数据的“所改即所得、所审即可用、所批即可报”能力。主要实现以下功能。

图7 高峰林场林政资源管理系统

2.4.1 森林资源数据

能够建立一套统一的森林资源数据，实现历年森林资源数据统一管理，能够快速调阅历年数据，实现历年数据对比，展现变化趋势。

2.4.2 数据访问接口

平台能够提供标准的数据访问接口，为各业务平台提供快速、高效、实时的数据服务，能够为数据使用者提供高效的存储和访问保障。

2.4.3 数据备份

系统不但能够实现安全的数据备份机制，还能够实现数据版本化管理功能，可实现数据快速恢复、撤销功能。

2.4.4 数据操作

平台支持专业GIS软件、Web浏览器、手机App等对数据进行操作，并根据用户权限、级别访问对应的数据。

2.4.5 跟踪和记录

跟踪、记录用户数据操作的日志，统计和分析数据使用者对数据的使用情况。

2.4.6 无人机数据

实时发布无人机数据。

图8 高峰林场林业资源一体化集中管理平台

图9 无人机影像管理

2.5 移动客户端App

在移动App端，实现资源管理、生产计划、生产管理、通知公告、巡山护林、案件上报等全程无纸化掌上办公。在无网络环境下可对森林资源数据、卫星影像、生产工序等进行离线缓存，有网络时自动进行在线同步。

图10 高峰林场智慧林业服务平台移动端App

2.5.1 资源展示

可在地图中对营林单位下的所有林班小班地理位置信息、基础信息等进行综合查询展示。

图11 移动端App资源管理

2.5.2 小班资源管理

可对当前年在用小班资源及明年待用小班资源进行图形和属性编辑，并进行资源更新。

2.5.3 个人工作管理

可充分满足外业工作人员查询、勾绘、定位、上报等工作要求，实现资源调查人员对林地资源实地调查过程中的数据记录和编辑。

2.5.4 生产工序管理

支持对生产工序的在线和离线开工报告、完工验收、质量抽查、返工单数据进行管理。

图12 移动端App生产工序管理

2.5.5 申请审批管理

支持对物料申请记录、资金结算报告进行查看和审核操作，支持手签审核功能。

2.5.6 巡护管理

支持护林巡护、营林生产实时位置共享展示，巡护轨迹信息记录。

2.5.7 视频会议

通过App可随时随地加入在线视频会议室，实现多人同时进行视频工作交流。

2.6 林业时空一张图

2.6.1 资源一张图

通过资源一张图，动态展示森林资源基本信息，包括全场(分场、造林部)林地总面积、林木蓄积量、各树种面积和占比等和在地图上的分布信息。

图13 资源一张图(此处为模拟数据)

2.6.2 林政一张图

通过林政一张图，动态展示林政管理信息，展示内容包括全场(分场、造林部)森林图斑核查、林地“一张图”、移交林地、林地征占用、林政案件等。

图14 林政一张图(此处为模拟数据)

2.6.3 营林一张图

通过营林一张图，动态展示营林生产业务信息，包括对全场(分场、造林部)的营林生产类型、生产工序进度、小班工序作业状态、生产投资情况等实时统计。

图15 营林一张图

2.6.4 外业一张图

依托北斗导航定位系统，实现野外作业人员全程跟踪管理，保证林区内全方面无死角管护，助力林场高质量发展。

图16 外业一张图

2.7 云视频会议系统

基于云架构的先进的视频通讯应用系统，满足1个总场终端及21个营林单位终端30个PC(或手机App)共同参与的视频会议功能。总场可以对任何一个或多个营林单位召开视频会议，营林单位可随时向总场以视频会议方式汇报工作。

2.8 大数据综合分析应用

2.8.1 综合指标图表

图17 林场产值综合分析(此处为模拟数据)

挖掘整合所有林地林木资源和营林生产管理数据，形成综合指标图表，实现林业资源和经营管理过程可视化，为林场领导层宏观决策提供理论依据。

2.8.2 生产总值

进行历年林场生产总值、增速及木材生产交易分析、各营林单位林业生产总值排名及投资与收入分析、树种销量排名分析、全场营林投资汇总等。

3 效果分析

3.1 高效性

3.1.1 工作效率

资源管理、营造林生产工作实现移动化办公管理。在传统管理方式下，营造林每项工序完工验收后至人工费结算成功，至少需要7个工作日，平台运行1d就可以完成，提高了工作效率。

3.1.2 业务精准度

系统运算精准，保障业务数据质量。平台数据库包含了21个营林分场及对外造林部所有小班数据，人为统计出错时，通过系统提交的业务将受阻，保障了业务的精准度。

3.2 协同性

高峰林场林地面积大，分布于广西12个市49个县(市区)，平台提供数据、表单、报表统一建模管理以及工作流及其引擎监控的集成；同时提供林业专题数据一体化管理，实现专题数据共享协同，实现林业数据的“聚、通、用”，有效支撑各科室的各类应用；平台稳定性高，应用效果好的高清视频会议系统保障了远程视频沟通畅通，有利于各单位遵照会议部署协同迅速开展工作。

4 讨论及结论

依托智慧林业服务平台，高峰林场资源管理和营造林生产实现了高效协同管理，实现了无纸化办公，为林场低碳可持续发展指明了道路。下一步，林场将继续开发平台的科研项目管理、林下经济管理、森林旅游业管理等模块，为林场发展提供更全面、更快捷、更稳定的服务平台。