智能技术加速“智慧林业”落地,卫星导航、无人机、物联网大显身手
2020-03-12 15:42
来源:世界人工智能大会官网

当今世界面临的主要全球性问题当属环境污染,诸如空气、水、土壤、噪声等各类环境问题正威胁着人类赖以生存的地球环境。而作为净化空气、降低空气污染、保护生物多样性的“地球之肺”,森林遭受的威胁更为严峻。

据统计,2000年至2017年期间,人类平均每天损失200多平方公里的森林面积,全球有近10%的原始森林遭砍伐。此外,2014年至2016年间,全球完整森林每年损失的面积超过8.4万平方公里,森林缩小的速度也比过去10年快20%。森林的保护、环境的绿化已成为各国关注的重点。

近年来,从“互联网+”到“AI+”,移动互联网、人工智能、物联网、大数据、云计算等智能技术正全面融入林业这一传统领域,智能化、科技化也成为其发展的必然趋势和方向。但是,由于工作环境恶劣、面积大、周期长、任务繁重等特点,林业在走向智能化的道路上并不轻松。

今天是一年一度的植树节,疫情原因,全国各地的“线下”植树计划都不同程度延后待定,此种情况下支付宝推出“蚂蚁森林互联网植树节”,呼吁全民“云种树”。虽然今年这个春天“不便出门”,但是植树护林的计划不应该被搁置。疫情之下,如何植树造林,智慧林业成了不二选择。今天我们来一起探讨一下智能技术是如何赋能传统林业,解决行业痛点的。


疑难杂症亟待解决

一直以来,我国林业科技发展存在基础薄弱、高端人才匮乏、科技支撑能力不强等问题。相关数据显示,2018年,我国林业科技进步贡献率只有53%,科技成果转化为35%,产业人均生产率不到发达国家的1/6,产品附加值仅为发达国家的1/3。


此外,林业工作管理手段普遍落后,缺乏高水平、智能化监测和管理装备,同时新一代信息技术的应用不足,使得林业发展在信息传递、数据管理、资源监测、灾害防控、服务群众等方面受到很大制约。

同时,相应的设备、人才和大量的资金支持也始终面临短缺的窘境。而且,我国林业的资金来源主要是政府投入,资金渠道狭窄且经济效益小、生产效益低,导致林业设备无法针对性地引进和覆盖。

 

“智慧林业”成不二选择

事实上,早在20世纪80年代初,国家林业部门就引入了计算机技术,通过信息化技术管理林业。随着人工智能、云计算、大数据等新一代科技发展日趋深入,相较于“数字林业”,汇集人工智能、物联网等新兴技术的“智慧林业”显然效率更高、更全面,已成为深化林业信息化的不二选择。

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,其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。


例如,在森林资源二类调查和营造林实绩核查的工作中,调查人员以前要带上GPS、罗盘仪和一大堆图纸上山去核实造林情况,现场在纸上勾绘小班、记录小班信息,回来又要在电脑上用Arcgis软件照着图纸重新勾绘一次小班并填写小班信息,从而导致重复劳动和工作效率低。而现在,通过移动终端APP软件,调查人员在外业工作中只需要带上安装APP软件的平板电脑,只需要将外业采集的数据通过数据处理平台导入电脑即可完成内业工作,避免重复劳动,大大提高了工作效率。

此外,对于以往一些破坏林地、非法占用林地、毁坏森林资源的违法行为,调查取证比较困难,一般现场看到的都是已经被破坏的场地,要想判断哪些是林地以及森林资源被毁坏的情况就需要翻阅档案资料或查看电脑上的历史数据。现在,只要带上平板电脑现场就可以对比查看到被毁坏之前的林地、森林资源情况,从而得出被毁坏的林地面积、林木蓄积等数据并以此为基础出具调查取证技术报告,为案件查处提供证据支撑,有效增强林业资源监管能力和林业工作管理水平。

2013年8月,为进一步提高全国林业信息化水平,为发展生态林业和民生林业、建设生态文明和美丽中国作出新贡献,国家林业局组织制定了《中国智慧林业发展指导意见》。《意见》提出,到2020年林业将实现高度“智慧化”: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。

“我国林业覆盖面积很广,非常需要开展智慧林业的相关研究。” 中国工程院院士、南京林业大学原校长曹福亮教授曾表示,物联网、云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展为智慧农林业提供了坚实的技术支撑。未来,以大数据与云服务、先进传感技术、精准作业技术装备、物联网技术与装备、机器人等五大核心技术为代表的技术创新,必将日益完备且广泛应用于森林防火、生态保护、精准栽培、病虫害防治气象预警等领域。

 

智能技术成必要装备

2019年3月13日,安徽省池州市举办以“互联网+全民义务植树暨古树名木与生态林公益认养活动”为主题的活动。据了解,该活动采取了国际领先的活立木确权技术,通过“我爱我树”林业数字化服务平台,运用无人机、有人机搭载激光雷达系统、多光谱相机、摄影测量系统等方式获取数据,对每一棵树进行GPS精准定位,确定单株林木经纬度位置、树龄、树冠大小、材积、占地面积等属性,生成唯一的电子身份信息。


市民可以通过APP自行挑选所喜爱的古树名木和生态林,如幸福树、合欢树、樱花树、黄山松等,线上缴费后获取电子认养证书,便可通过手机远程查看所认养树木的生长情况和管护动态。

从中可见,利用云计算、大数据、移动互联网等现代信息技术,通过智能化、物联化的手段形成服务内外于一体的方式已成为林业发展新模式,让人们动动手指即可参与全民绿化工作,为城市绿化做出贡献的同时也进一步有效提升植树造林活动管理服务的现代化水平。

“林业机械化、信息化、智能化是现代林业的重要内容和显著标志,加快林业技术装备发展步伐是转变林业发展方式的重要途径。”中国林科院哈尔滨林业机械所所长、教授级高工杜鹏东曾如此表示。

如今,卫星导航系统已成为“智慧林业”重要的基础设施。卫星导航系统能够从地球上空准确地勾绘出森林资源全图,其地理信息系统则会自动处理每一个数据,向用户和平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息等。此外,卫星系统所具备的位移监测功能可监测树林覆盖、地壳形变、滑坡等在时空中的变化。

与此同时,近年来,无人机作为一种新型获取数据来源的技术设备,以其成本低、轻巧灵活、方便、安全、快速获取高分辨率影像的优点成为农林业领域的“新宠”。据报道,截至2019年,中国无人机行业市场规模近180亿元,其中民用无人机市场规模超过120亿元;预计至2025年,工业化无人机的产业规模将超过450亿元。

同时,无人机航空摄影测量技术可以实现对树林的数据采集和获取,研究对象不再立足于单木和样地,还可将整个林场作为研究对象,这就更使无人机技术在森林资源调查和动态监测中发挥巨大优势,能够有针对性地进行森林资源调查及林区规划。此外,无人机还可检测森林火灾、辅助灭火救火等。

此外,林业物联网则主要由随机分布的传感器节点所构成的无线传感器网络,可以通过内置的传感器感知外界环境的变化,并通过数据处理单元将其转化为具体的物理量,最后通过无线通讯模块实现节点之间的信息交换和流通。

例如,可将震动传感器固定在树木上,当树木被砍伐时,震动传感器会监测到震动,并通过无线传感器网络将异常情况发送到服务器,实现珍贵树木的防盗伐;通过角度倾斜传感器、声音传感器,可以监测树木是否存在被砍伐的情况;此外,通过红外线摄像头、激光摄像头、射频摄像头等可以监控树林里生物的动态,保护物种多样性。

除此之外,湿度感应器、负氧离子检测仪、水质检测仪、振动检测仪、气象检测仪等高科技产品皆为有效管理监控树林的情况,辅助实现林业安全问题的预警监测,提高效率。

随着“智慧林业”的逐步落地,极大地推动了传统林业的数字化和智能化转型。以智能化、物联化为手段的林业发展新模式不仅有效推动林业降本增效,而且提高林业工作的管理水平和社会化服务能力。同时,“云种树”“云监管”等新应用也营造出更好的体验,提升参与感和满足感,让更多人参与到植树造林和保护环境中来。

绿水青山就是金山银山,相信未来在科技加持下,“绿色中国梦”将不再遥远!