3.2 国内研究动态
福建农林大学交通学院研究开发了基于GIS的木材运输决策支持计划系统,它综合运用线形规划和GIS技术,可以协助计划者确定最小费用集运材路径、确定最佳楞场空间位置和木材流分配,目标是在需材单位定货和森林资源条件的约束下,木材集运综合成本最低。
东北林业大学完成了基于WEB和3S技术的森林防火智能决策支持系统的研究,实现了林火数据库、林火预报预防、林火蔓延模型、扑火指挥决策等方面的智能化、网络化管理,使系统能够在互联网上实现运行和信息传输,自动优化系统参数和自动修正模型参数,形成扑火指挥决策支持专家系统。
南京林业大学机电学院开展了利用以机器视觉、图像处理、GPS、GIS、DBMS、DSS、VRT为代表的高新技术从事精确林业的构成、实现、应用等研究,开发了基于机器视觉的室内农药自动精确施用系统。该系统以实验室环境中所建的试验模型为研究对象,模拟农药施用的真实情况,用总结出的一套算法进行图像处理,并以此为依据做出决策控制喷头实现农药的精确施用,分析和探索了在自然环境中基于实时视觉传感技术的农药精确施用的可行性和效果。在实验室内开展了一系列的试验和研究,对施药过程中的运动模拟、树木图像采集、图像分割、施药决策、数据交换、喷雾执行等主要问题和技术难点做了较为深入的探讨和研究,涵盖了基于实时视觉传感技术的农药精确施用的主要技术要点。实验室测试表明,该系统运行良好并有很好的户外应用前景,特别适用于路旁树木的病虫害防治,林木栽植株距较大时,和常规施药方法相比,可节省50%以上的用药量。
此外,该学院还开展了农药精确喷雾机时空数据分析与融合研究,目标是建立集CCD摄像头、GPS、GIS为一体的移动式农药精确喷雾系统,图2为该系统的技术路线图,它的设计思路是:将CCD实时立体摄像系统、GPS、GIS在线地安装在高射程喷雾机上,随着喷雾机的行驶,所有系统均在同一时间脉冲控制下进行实时工作,把GPS精确定位数据和CCD获取的林木数字图像通过处理随时送人GIS中,而G1S中已经存储有电子地图信息和林班图,在GIS平台上有效集成时空数据、属性数据以及历史数据,根据历史上病虫害发生情况和植物保护专家在长期生产中获得的知识,进行病虫害统计趋势模型和技术经济分析,建立农药使用技术专家系统,并根据实时数据分析、图像处理、喷雾目标特征和病虫害防治目标阈值,建立智能决策支持系统,从而可针对当时当地的森林病虫害防治实际需要确定农药投入的种类、数量等,指导自动执行变量投入决策,控制可变量喷头实现农药精确定量喷雾。根据不同林业生产情况及病虫害发生类型、程度,利用此系统来对应控制特定区域做出可变量控制决策而实现农药精确对靶喷雾,在最大程度上杜绝非目标农药沉积,减轻环境污染。
4、精确林业在我国的发展前景
我国已经进行了一定规模的精确农业试点工作,部分技术、产品已趋成型,如由北京农业信息技术中心承担的北京市小汤山精确农业示范工程已进行了谷物测量、水分在线测量、田间信息采集、RS监测作物长势、水分、病虫草害、防治环境监测、GPS采样定位、导航、农业ES分析、农业机械的实时在线控制等试验。林业与农业相比有诸多不同,如森林资源类型多、区域差异大、周期长、干扰多、变化快、条件复杂,决定了精确林业实现的难度要比精确农业大。
在我国,精确林业的理论框架逐步完善,技术体系初步建立,应用领域进一步扩大,产业部门逐渐形成。3S技术及其它高新技术现已经广泛应用于森林资源清查、林地面积实时测量、林界划分、护林防火、飞播造林、荒漠化监测等方面。目前,北京市精确林业示范地建设已经启动,2001年,国家高新技术发展计划(863计划)批准了精确林业课题立项,这标志着精确林业的研究进入了系统集成与平台建立阶段。随着一些经济发达地区精确林业示范地的建立,我国精确林业将由实验转向生产,由技术形成产业,必将拥有广泛的应用前景和强大的生命力。
构建一套林业工人认可(自动化程度高、智能化性能好、操作安全性能好)、森防部门认可(廉价适用、推广潜力大、环境污染小)的精确林业技术体系,将为科学合理地经营管理森林资源、实现森林资源的可持续发展和分类经营提供依据,以推动我国林业建设开创崭新的局面。