中国林业发展新概念——智慧林业解读

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中国林业发展新概念 — — 智慧林业一、内涵  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、智能化的手段，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。  智慧林业是智慧地球的重要组成部分，是未来林业创新发展的必由之路，是统领未来林业工作、拓展林业技术应用、提升林业管理水平、增强林业发展质量、促进林业可持续发展的重要支撑和保障。  智慧林业的核心是利用现代信息技术，建立一种智慧化发展的长效机制，实现林业高效高质发展；  智慧林业的关键是通过制定统一的技术标准及管理服务规范，形成互动化、一体化、主动化的运行模式；  智慧林业的目的是促进林业资源管理、生态系统构建、绿色产业发展等协同化推进，实现生态、经济、社会综合效益最大化。  智慧林业的本质是以人为本的林业发展新模式，不断提高生态林业和民生林业发展水平，实现林业的智能、安全、生态、和谐。  智慧林业主要是通过立体感知体系、管理协同体系、生态价值体系、服务便捷体系等来体现智慧林业的智慧。二、特征  智慧林业包括基础性、应用性、本质性的特征体系，其中基础性特征包括数字化、感知化、互联化、智能化，应用性特征包括一体化、协同化，本质性特征包括生态化、最优化。  本质性特征  应用性特征  基础性特征基础性特征  林业信息资源数字化——实现林业信息实时采集、快速传输、海量存储、智能分析、共建共享。  林业资源相互感知化——利用传感设备和智能终端，使林业系统中的森林、湿地、沙地、野生动植物等林业资源可以相互感知，能随时获取需要的数据和信息，改变以往“人为主体、林业资源为客体”的局面，实现林业客体主体化。  林业信息传输互联化——互联互通是智慧林业的基本要求，建立横向贯通、纵向顺畅，遍布各个末梢的网络系统，实现信息传输快捷，交互共享便捷安全，为发挥智慧林业的功能提供高效网络通道。  林业系统管控智能化——智能化是信息社会的基本特征，也是智慧林业运营基本要求，利用物联网、云计算、大数据等方面的技术，实现快捷、精准的信息采集、计算、处理等；应用系统管控方面，利用各种传感设备、智能终端、自动化装备等实现管理服务的智能化。应用性特征  林业体系运转一体化——  一体化是智慧林业建设发展中最重要的体现，要实现信息系统的整合，将林业信息化与生态化、产业化、城镇化融为一体，使智慧林业成为一个更多的功能性生态圈。   林业管理服务协同化——  信息共享、业务协同是林业智慧化发展的重要特征，就是要使林业规划、管理、服务等各功能单位之间，在林权管理、林业灾害监管、林业产业振兴、移动办公和林业工程监督等林业政务工作的各环节实现业务协同，以及政府、企业、居民等各主体之间更加协同，在协同中实现现代林业的和谐发展。本质性特征 林业创新发展生态化——就是利用先进的理念和技术，进一步丰富林业自然资源、开发完善林业生态系统、科学构建林业生态文明，并融入到整个社会发展的生态文明体系之中，保持林业生态系统持续发展强大。  林业综合效益最优化——通过智慧林业建设，就是形成生态优先、产业绿色、文明显著的智慧林业体系，进一步做到投入更低、效益更好，展示综合效益最优化的特征。三、产生背景 （一）智慧化理念促进了智慧林业的发展。  2008 年底，国际商用机器公司（ IBM ）首次提出“智慧地球” 新理念。有三个要素（ 3L ）：物联化、互联化、智能化  感应器逐步被装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、油气管道等各种物体中，被普遍连接，形成“物联网”。  物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。“互联网 + 物联网 = 智慧地球”。  智慧地球核心是更透彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能化。  林业发展理念由“数字林业” “智慧林业”。  20 世纪 80 年代北京林业大学董乃钧提出“数字林业”理念。  2012 年地智慧地球的基础上提出“智慧林业”。三、产生背景  （二）建设生态文明的战略选择  党的十八大提出的“新四化”和“五位一体”的战略部署，使“信息化”与 “生态文明”成为两大突出亮点。  “ 新四化”在 2015 年 3 月 24 日调整为“新五化”，即新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化和绿色化。 “五位一体”为经济、政治、文化、社会、生态文明。  在我国进入全面建成小康社会的决定性阶段，信息化成为发展的目标和路径，生态文明成为国家发展的重中之重。  21 世纪是生态文明的世纪，随着以信息技术为代表的高新技术的推陈出新，未来的林业不仅越来越“生态化”，也越来越“智慧化”。  智慧林业的到来必将带来林业生产力的又一次深刻变革，形成推动生态林业和民生林业发展的强劲动力，成为建设生态文明和美丽中国的战略选择。  生态文明建设需要智慧林业发挥战略支撑作用。三、产生背景  （一）智慧林业是社会融合发展的重要支撑  21 世纪是信息爆炸的时代。信息社会已成为社会发展的主流形态。  信息社会将信息化贯穿到了生产生活的各个方面，使信息化走向了“智慧”，并使生产力得到了提升。  信息社会已经显现出以下重要特征：  一是信息网络泛在化，高速、宽带、融合、无线的信息基础设施将联通所有人或物。  二是社会运行智能化，精细、准确、可靠的传感中枢将成为社会运行的要素。  三是经济发展绿色化，高效、安全、便捷、低碳的数字经济将蓬勃兴起。  四是人们生活数字化，科学、绿色、超脱、便捷的数字化新生活将变成现实。  五是公共服务网络化，虚拟化、个性化、均等化的社会服务将无所不在。  六是公共管理高效化，精细管理、高效透明将成为公共管理的必然趋势。  林业发展信息化也随之走向“智慧化”。三、产生背景  （四）是林业转型升级的现实需求  从信息到智慧，从数字林业到智慧林业，信息化在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的全面的创新应用。  智慧林业在未来发展过程仍将面临着较大的挑战：一是信息共享和业务协同程度低，二是新技术应用支撑能力不足，三是感知体系不完善，四是数字鸿沟依然悬殊。  由于目前存在的各种问题，不仅制约了林业自身发展，且影响林业融入国家发展大局，如果不加快林业发展模式转型升级，将被快速发展的社会边缘化。因此，需要全面加快林业信息化建设，促进林业转型升级，实现林业智慧化发展。  今后的林业将实现高度智能化，“信息化引领、一体化集成、智慧化创新”。三、产生背景  （五）是林业主动寻求变化的结果  从现代信息技术革命不断促进社会发展。  林业经营思想也发生着巨大变化，从传统林业不断向重视生态、兼顾生态与经济的协调发展转变，从而构建更加适应社会发展需要的林业，这需要充分利用现代科学技术和手段。  随着现代信息技术的逐步应用，通过对林业的全面有效监管，能实现林业资源和经营状况的实时、动态监测和管理，获取到山头地块的林地、湿地、沙地以及生物多样性等林业资源的基础数据，实现对林业资源与社会、经济、生态环境的综合分析，对造林地块和造林方式进行详细分析 , 对林木的生长情况进行预测和模拟。  新一代信息技术为智慧林业的发展提供重要支撑。随着云计算、物联网、下一代互联网等新一代信息技术变革，以及智慧经济的快速发展，信息资源日益成为林业发展的重要要素，信息技术在林业发展中的引领和支撑作用进一步凸显。  目前，信息技术在林业基础设施建设、林业资源监测与管理、林业政务系统完善、林业产业发展等方面已得到广泛应用，为智慧林业的发展起到重要推动作用。四、智慧林业关键技术应用  （一）云计算技术  云计算（ Cloud Computing ）是一种新兴的共享基础架构的方法，可以将巨大的系统池连接在一起以提供各种 IT 服务。  在智慧林业建设中，云计算在海量数据处理与存储、智慧林业运营模式与服务模式等方面具有重要作用，支撑智慧林业的高效运转，提高林业管理服务能力，不断创新 IT 服务模式。  主要包括三个层次的服务：基础设施级服务（ IaaS ）、平台级服务（ PaaS ）、软件级服务（ SaaS ）。  对于海量的森林资源数据的存储，需要使用云计算存储，将网络中不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能。四、智慧林业关键技术应用 （一）云计算技术四、智慧林业关键技术应用  （二）物联网技术。  物联网就是“物物相连的互联网”，通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，构建一个覆盖世界上所有人与物的网络信息系统，实现物理世界与信息世界的无缝连接。  物联网是互联网的应用拓展，以互联网为基础设施，是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成及其广泛和深度应用。  物联网主要由感知层、网络传输层和信息处理层组成。应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新 2.0 是物联网发展的灵魂。  物联网用途极其广泛，遍及交通、安保、家居、消防、监测、医疗、栽培、食品等多个领域。尤其在森林防火、古树名木管理、珍稀野生动物保护、木材追踪管理等方面广泛应用。作为下一个经济增长点，物联网必将成为“智慧林业”建设中的重要力量。四、智慧林业关键技术应用 （二）物联网技术四、智慧林业关键技术应用  （三）大数据技术。  大数据 (Big Data) 指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成帮助管理者经营决策的资讯。  大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。  大数据可分成大数据技术、大数据工程、大数据科学和大数据应用等领域。目前谈论最多的是大数据技术和大数据应用，即从各种各样类型的数据中，快速获得有价值信息。  目前，大数据技术已经应用到了安全管理、环保、水利、金融等领域，随着互联网行业终端设备应用、在线应用和服务，以及与垂直行业的融合等，互联网行业急需大数据技术的深度开发和应用，并且将快速带动社会化媒体、电子商务的快速发展，其他的互联网分支也会紧追其后，整个行业在大数据的推动下将会蓬勃发展。  随着信息技术在林业行业的应用及林业管理服务的不断加强，大数据技术在林业领域的应用也是不可或缺的，包括林业系统信息共享、业务协同与林业云的高效运营，以及林业资源监测管理、应急指挥、远程诊断等管理服务。四、智慧林业关键技术应用 （三）大数据技术四、智慧林业关键技术应用  （四）虚拟现实技术。  虚拟现实（ Virtual Reality ， VR ）是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。  VR 是人类在探索自然、认识自然过程中创造产生，逐步形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术，具有 Immersion （沉浸）、 Interaction （交互）、 Imagination （构想）的 3l 特征，其目的是利用计算机技术及其它相关技术复制、仿真现实世界或假想世界，构造近似现实世界的虚拟世界，用户通过与虚拟世界的交互，体验对应的现实世界，甚至影响现实世界。  VR 技术将计算机从一种需要人用键盘、鼠标进行操纵的设备变成了人处于其创造的虚拟环境中，通过感官、语言、手势等比较自然的方式进行交互、对话的系统和环境，从根本上改变了人适应计算机的局面，创造了让计算机适应人的一种新机制。 VR 通过沉浸、交互和构想的 3I 特性能够高精度地对现实世界或假想世界的对象进行模拟与表现，辅助用户进行各种分析，为解决面临的复杂问题提供一种新的有效手段。四、智慧林业关键技术应用 （四）虚拟现实技术四、智慧林业关键技术应用  （五）移动互联网技术。  移动互联网是移动通信技术与互联网技术融合的产物，是一种新型的数字通信模式。广义的移动互联网是指用户使用蜂窝移动电话、 PDA 或者其他手持设备，通过各种无线网络，包括移动无线网络和固定无线接入网等接入到互联网中，进行话音、数据和视频等通信业务。随着无线技术和视频压缩技术的成熟，基于无线技术的网络视频监控系统，为林业工作提供了有力的技术保障。  基于 3G 、 4G 技术的网络监控系统需具备多级管理体系，整个系统基于网络构建，能够通过多级级联的方式构建一张可全网监控、全网管理的视频监控网，提供及时优质的维护服务，保障系统正常运转。四、智慧林业关键技术应用 （五）移动互联网技术四、智慧林业关键技术应用  （六） 3S 及北斗导航技术。  3S 是 RS( 遥感 ) 、 GPS( 卫星导航定位系统 ) 、 GIS( 地理信息系统 ) 这 3 项相互独立而在应用上又密切关联的高新技术的总称，是空间技术、传感器技术、卫星定位导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（ GPS ）和俄罗斯 GLONASS 之后第三个成熟的卫星导航系统。  北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于 20m ，授时精度优于 100ns 。北斗卫星导航系统在林业方面具有广阔的应用空间，为林业资源监测及安全管理等提供重要支撑作用。  北斗系统可以同时提供定位和通信功能，具有终端设备小型化、集成度高、低功耗和操作简单等特点。四、智慧林业关键技术应用 （六） 3S 及北斗导航技术五、智慧林业总体发展思路 （一）智慧林业战略定位 1. 构建生态文明体系，建设美丽中国的关键支撑。 2. 创新林业发展模式，统领林业工作的重要指南。 3. 输出林业发展经验，引领智慧发展的典型示范。（二）智慧林业基本思路 当前和今后一个时期，全国林业信息化工作的发展思路是：深入贯彻落实党的十八大精神，以统一思想为前提，以应用需求为导向，以融合创新为动力，以重点工程为抓手，以新一代信息技术为支撑，全面启动智慧林业建设，为提升生态林业和民生林业现代化水平，建设生态文明和美丽中国作出新贡献。 总结为一句话，就是：打造智慧林业，建设生态文明。（三）智慧林业基本原则 遵循的基本原则：统一规划、统一标准、统一制式、统一平台、统一管理 " 五个统一 " 基本原则的基础上，还必须准确把握以下。 遵循的发展原则： 1 、整合资源，共享协同。 2 、融合创新，标准引领。 3 、统筹协调，管理提升。 4 、服务为本，推动转型。 5 、循序渐进，重点突破。（四）智慧林业建设目标 林业立体化感知体系全覆盖。 林业智能化管理体系协同高效。  林业生态化价值体系不断深化。 林业一体化服务体系更加完善。 林业规范化保障体系支撑有力。（五）智慧林业总体架构四横两纵架构体系（五）智慧林业总体架构四横两纵架构体系（五）智慧林业总体架构  1 、设施层  设施层是智慧林业的基础，主要进行林业信息采集、简单处理及数据传输，为智慧林业的高效运营提供基础信息及高速通道，实现人与林、林与林之间的相互感知。  设施层中的感知体系主要是利用 3S 及北斗导航技术、自动识别技术、多媒体视频技术、物联网、移动互联网等技术建立感应层，通过立体的“四维”感应，实现对林业全面感知、深度感知。  智慧林业的感知范围包括：各种林业资源，如森林、湿地、沙地、野生动植物；林业基础设施，如道路、桥梁、水网、电网等；林业服务实体，如林场厂房、住宅、林业站、林防站、林业检查站等；林业环境，如地表、地质、河流、山丘、天气、土壤等（五）智慧林业总体架构  2 、数据层  数据层是智慧林业的信息仓库，为智慧林业的高效运营提供丰富的数据源，全面支撑智慧林业的各项应用。  数据层主要是通过林业基础数据库建设工程的实施，通过规范林业信息分类、采集存储、处理、交换和服务的标准，建成林业三大基础数据库，即林业资源数据库、林业地理空间信息库、林业产业数据库，实现数据的共建共享、互联互通，为智慧林业建设打下坚实基础。  林业资源数据库包括森林资源数据、湿地资源数据、荒漠化土地资源数据、生物多样性数据信息 ; 林业地理空间信息库包括地理背景数据、遥感影像背景数据和林业地理编码数据信息 ; 林业产业数据库包括林业宏观经济、林业产业、林业技术、林业基础设施、林业企业等信息。（五）智慧林业总体架构  3 、支撑层  支撑层是智慧林业科学、高效运营的关键，是智慧林业的中枢，主要包括地理信息平台、林业云平台、决策支持平台等，为智慧林业的应用系统提供科学、智能、协同、包容、开放的统一支撑平台，负责整个系统的信息加工、海量数据处理、业务流程规范、数表模型分析、智能决策、预测分析等，为实现林业资源监测、应急指挥、智能诊断等提供平台化的支撑服务和智能化的决策服务。  支撑层主要是通过中国林业云、智慧林业决策平台等重点建设工程的实施，使云计算、大数据挖掘、建模仿真、人工智能技术等新技术逐步融入到应用层的各个应用系统，为智慧林业实现科学化、一体化、集约化、智能化的运营提供最有效的支撑。（五）智慧林业总体架构 4 、应用层 应用层是智慧林业建设与运营的核心，主要进行信息集成共享、资源交换、业务协同等，为智慧林业的运营发展提供直接的服务，主要建设内容包括智慧林业管理体系、智慧林业服务体系、智慧林业生态价值体系等。 智慧林业管理方面包括中国林业云、中国林业大数据、中国林业网站群、中国林业办公网、智慧林政管理平台和智慧林业决策平台等。 智慧林业服务体系主要包括智慧林业产业、智慧林业两化融合、智慧生态旅游、智慧林地信息服务平台、智慧商务和智慧社区等。 智慧林业生态价值体系主要包括智慧林业营造林管理系统、智慧林业资源监管、野生动植物保护、智慧林业文化和林业重点工程监管等。（五）智慧林业应用图示（五）智慧林业总体架构 5 、标准规范体系 标准规范体系是智慧林业建设和运营的重要支撑保障体系，主要包括智慧林业总体标准、信息资源标准、应用标准、基础设施标准