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生态环境是人类生存和发展的基本条件,是经济社会发展的基础。保护和建设生态环境,实现可持续发展是我国现代化建设的一项基本国策。林业是生态环境建设的主体,是经济社会发展的基础产业。当前,党和国家高度重视生态环境建设,做出了大力开展植树造林、治理水土流失、防治荒漠化、改善生态环境、建设秀美山川的战略部署。国务院、省政府相继印发了《全国生态环境建设规划》、《河南省生态环境建设规划》和《河南省林业生态工程建设规划》。县委、县政府从优化城乡人民生存质量、优化经济环境,提高范县知名度出发,做出了把范县建成现代化生态县的决策,要求尽快解决影响生态环境的突出问题。根据这一总体要求,结合我县实际,谈谈范县林业发展对策。
1县域林业生产现状
范县地处黄河故道,土壤沙化严重,生态环境脆弱,生物多样性贫乏。发展林果业,提高植被覆盖率,保护和增加生物多样性,是改善县域生态环境,发展生态经济的重要保障和措施。范县属平原农业区,林业生产主要有用材林、防护林、经济林等组成,随着“退耕还林”等工程项目的实施,林业整体水平大幅度提高,林业生产已初具规模。
2发展方向和规划目标
根据范县植被发展的条件、存在的问题以及它在生态示范区中的地位作用,植被的发展应以防风固沙、保护农田、改善生态环境为主,兼顾社会效益和经济效益,全面合理利用现有资源,充分发挥本地优势。林业生产要按照社会和市场需求,调整经营结构和经营措施,优化品种组合,提高林木覆盖率,实现农田林网化、沟河林带化、道路林荫化、林业产业基地化、多种经营规模化发展目标。不但要创造出优美、舒适、清新、安宁的生态环境,达到人类、资源及环境相互适应协调发展,而且使范县建成林茂粮丰、牲畜兴旺、富足文明、环境优美的现代化新县城。
3重点项目建设
3.1黄河滩区速生林建设
黄河滩区土地瘠薄,风沙土地多,水土流失严重,农业产量低而不稳,林业基础差,防护效能低。该区林业生态环境建设方向应为:①绿色长廊。由南向北沿监黄大堤长42km、宽500m范围内,建造水源涵养林、护岸林和防风固沙林等功能的绿色长廊。②退耕还林。利用“退耕还林”优惠政策,建设滩区速生丰产林基地。③水土保护林。由于地理位置特殊,水土流失严重,生态环境日益恶化;水土流失严重区域涉及我县5个乡,计划5年时间把水保林工程全部完成。④防沙治沙。重点抓好黄河滩区的沙化土地,坚持以防风固沙为重点,选择速生、经济价值高、固沙能力强、群众易接受的树种,实行封沙造林,对农田林网实施水、田、林、路综合治理,建成乔灌结合的高标准农田林网和生态林,适当发展小杂果基地。⑤实施林—草、林—药等间作,大力发展畜牧养殖业、中药材等多种产业。
3.2贯通县域的绿色通道建设
以我县境内的公路、铁路、河流为主线,省道、县道、乡村道路统一规划,路基绿化和两侧绿化统一布局,实现通道沿线林木连成网,使每一条绿色通道都建成绿化线、风景线、致富线。
3.3平原绿化
按照市“以完善林网抓死角,整体推进提高,突出重点抓精品,实现城乡绿化一体化”的平原绿化总体发展思路和省级平原绿化高级达标目标的要求,发展乔灌结合或多层主体结构农田林网,农田林网控制率达99%,由此形成完整防护林体系。
3.4林业生态村建设
林业生态村建设是以增加绿量为主,营造高标准围村林。村庄实行统一规划、统一绿化。街道绿化以高大乔木、常青树、花冠木、绿篱等为主;庭院前后以小杂果为主,形成村旁有林,林中有村、房前屋后披绿戴花,绿满园、果飘香的乡村田园景色。
3.5新区小型公益林
以改善新区生态环境为宗旨,提高居民的生活质量,建设高标准新区绿色隔离带,实现生态、绿化、美化、休闲的统一。运用人文景观和合理配置的植物景观为居民提供休憩、舒适、优美的游乐场所。
4生物的保护
4.1范县生物现状
4.1.1植被。范县的自然植被类型属暖温带落叶阔叶林带。由于耕作历史悠久,历史上连年战争的破坏,以及黄河泥沙沉积的掩埋,自然植被已不存在,现存的主要植被是人工栽培植物和田间杂草。主要有5类:①农作物植被。农作物是我县的植被主体,由小麦、玉米、棉花、瓜果、蔬菜等栽培农作物组成,基本熟制是1年2熟或2年3熟,植被随季节变化而更替,其他伴生植物为田间杂草。②阔叶林。杨、柳为我县乡土树种,是林业建设的主体。刺槐多分布在故道沙荒地,沙兰杨、大官杨、欧美杨多在渠道两旁,柳、杨多分布在黄河滩区和背河洼地,“四旁”树种有杨、柳、槐、椿、桑、苹果、梨等,枣、葡萄、香椿等多在庭院宅旁。③灌丛。主要是紫穗槐、白腊、杞柳,多为人工栽培;白腊常见于滩区,紫穗槐多分布在黄河沙区。其次还有少量怪柳灌丛和紫荆灌丛等。④草甸。分布面积少,多在河滩和沙碱荒地上。盐生草甸,主要分布在低洼潮湿的盐渍地带,常见于背河洼地区的盐碱荒地上;湿生草甸主要在土壤比较潮湿的黄河嫩滩、坑塘、沟渠或粘土地带。⑤沼泽植被和水生植被。芦苇主要分布在积水、半积水坑塘内,荆三棱、河草沾泽分布在背河洼地的积水地区,莲群落水生植被在坑塘中较常见。
4.1.2野生动物。由于人类长期对自然环境的干扰,我县野生脊椎动物赖以生存的原始植被已不复存在,由于人为捕杀,除哺乳类中家鼠,田鼠;鸟类中麻雀、啄木鸟;爬行类中的壁虎、晰蜴;两栖类中的蛙、蟾和一些鱼类数量较多,分布较广泛外,其他野生脊椎动物如野兔、黄鼠狼数量已很少,昆虫类在全县野生动物中占绝对优势。
4.2生物保护措施
4.2.1充分利用林地,丰富乔灌木树种。从改善生态环境,保护物种多样性出发,继续抓好农田防护林、防风固沙林、水土保持林、小型公益林、四旁树,积极发展经济林和用材林;改变目前树种单一的局面,提倡多种树种混交,乔灌草立体种植。适应本县发展的乔木树种除有欧美杨及杨属其他几个品种外,还有旱柳、白榆、刺槐、国槐、臭椿、桑、枣、梨、梧桐等,灌木种类有怪柳、紫穗槐等。
4.2.2填补生态位。有3种做法:①不断改良品种,引进适合范县立地条件的品种资源。②增加生物多样性。为开拓生态位资源,充实生态位,大力引进多种生物,如引进平度的优质葡萄,辽宁的水葫芦以及引进花草及观赏木,增加生物多样性,提高系统的稳定性。③增加水域和湿地面积,保持生境的多样性。水域、湿地和森林的功能一样,能为多种物种的生存提供环境条件。
林业产业化是指以市场需求和社会需求为导向,以效益(生态、经济)为中心,以森林资源及生态环境产业为基础,正确确定主导产业和支柱产业,分区、分类生产,协同经营,实行企业化管理、社会化服务,形成上连基地、下连市场的由结构合理、多条产业链组成的产业体系。国家林业局关于大力发展林业职业教育的意见(林人发【2007】76号)是大力发展林业职业教育,落实科学发展观,实施科教兴林和人才强林战略,促进林业产业化又好又快发展的重大举措,是提高林业建设者整体素质,解决“三农”问题,建设社会主义新农村,构建和谐社会的重要途径。
一、发展高等林业职业教育是林业产业化企业发展的要求和坚强柱石
(一)湖南林业产业化现状
林业产业已经发育成为涵盖一、二、三产业的大产业。到2008年底,湖南省全省林业用地面积达到1.86亿亩,占国土总面积的58.47%。有林地面积达到1.48亿亩,森林覆盖率53.67%,活立木蓄积量3.23亿立方米,油茶林2000万亩,年产茶油8.9万吨,毛竹1068万亩,立竹15.35亿根,国有林场177个,经营面积1163万亩,森林公园63个,国有苗圃97个,经营面积5.89万亩,均位居全国前列。初步形成了较为完整的林业产业化系统,2008年湖南省林产工业总产值为319.76亿元。林产工业主要产品产量为:人造板429万立方米,木竹浆纸116万吨,木竹地板(含强化地板)1442万平方米,松香等林产化学产品2.8万吨,林药加工产品3.94万吨,森林食品加工30万吨。
总的来看,湖南林业产业发展的形势是好的,但是与时代的要求差距很大。从横向比较,相邻省区林业产业发展势头强劲,尤其是东南沿海省区发展更快。从省内来看,林业产业在农村经济中所占比重还不够大,对农民收入的贡献率还不够高,与林业的基础地位极不相适应。其突出问题是:(1)产业产品结构不合理,主导产业和产品发展不快。产业结构中,一、二、三产业结构比为:55:27:18。一产业比重大,二、三产业比重小。主要用材树种结构上,松、竹、杨、优良阔叶树种供需偏紧,而传统树种杉木相对过剩。经济林品种上,低产品种多,高效品种少;一般品种多,名特优新品种少;鲜果多,干果少;人造板、木浆造纸、家具制造、松香加工等主导产品发展滞后。(2)投入不足。由于缺乏对新兴产业、特色产业的必要扶持,不少企业靠原始资本缓慢积累,规模小,缺乏技术改造能力,产品多年一贯制。全省规模以上的大型林产加工企业只有8家,家庭作坊式的较多。全省林产品中,获得省级名牌产品称号的仅4个。(3)政策不配套。一方面,人工商品林采伐限额政策、木材和林产品运输政策等还不适应市场经济发展的要求,法律法规滞后;另一方面,有些现有政策还未落实‘特别是中央林业决定和我省贯彻意见规定的多种优惠政策兑现较少。(4)对农户带动能力不强。湖南山地面积大,但农民从林业生产中获得纯收入仅28.44元,仅占全省农民人均纯收入的1.1%,无法带动广大的农民致富。
(二)湖南林业产业化需要高技能人才
(1)林业产业化需要掌握现代林业生产技术与操作,能运用现代林业生产工具从事林业生产,具有创新意识和创新技能的林业生产者。实现林业产业化,需要不断提高林业劳动生产率、提高资源在林业生产中的利用效率;以生产出更多更好的、安全的、适应市场需求的农产品来满足社会需要。而这些应用离不开新型林业生产者。(2)林业产业化需要能研究、引进、开发和推广应用优质、高效的林业生产新技术,能直接服务于林业生产的产前、产中环节的技术指导与推广者,而林业产业化注重区域化布局、专业化生产,非常需要林业技术推广部门在产前、产中环节提供有效的服务,这就离不开大量的林业技术指导与推广人才。(3)林业产业化需要具有现代经营与管理知识、市场意识强、有开拓精神、懂经营、会管理的林业产业的经营者与管理者。林业产业化强调产加销、贸工农~体化经营,需要大量的经营管理人才去做好产后服务开拓市场、促进销售,从而带动林业生产,增加林农的收入。(4)林业产业化需要能不断开发和应用农产品贮藏、保鲜、加工与包装的新技术、新工艺、新方法,拉长产业链条的农产品加工者。实施林业产业化,要使林业产业由目前的低效益、弱质产业向着高效益产业转变,需要不断延长林业产业链,增加农产品附加值,以适应市场需求,而这些都需要高等林业职业教育为其培养大量的专门人才去完成。
(三)高等林业职业院校培养的高技能人才是林业产业化企业发展的坚强柱石
湖南林业从业人员整体素质还较低,文化水平和接受教育的程度普遍不高,林业生产中科技含量低,与现代林业相配套的林业服务体系还不够健全,市场信息相对闭塞,林业生产管理落后,不能适应当前市场经济发展的需要;特别是广大林农,普遍缺乏科技知识和技能的培训,使大量的科技成果得不到推广应用,有限的资源不能有效利用,严重阻碍了湖南林业产业化和现代化进程。
林业产业化企业已经成为应用科技领域的新热点,亟待拥有一大批有理论、有文化、懂技术、肯奉献的新一代知识型技术工人。而高等林业职业教育的发展正是顺应这样的历史潮流。
二、高等林业职业教育与林业产业化对接
(一)依托职教集团,深层发展高职林业“工学结合”,适应林业产业化企业需要
以湖南省唯一一所林业类高职院校——湖南环境生物职业技术学院牵头组建的衡阳农林职业教育集团,坚持了以建立健全配套制度为前提,以培养“双师型”教师为突破口,以专业调整与教材建设为抓手,以服务和谐礼会为宗旨,取得了阶段性效果。
湖南省首家农林类职业教育集团,以湖南环境生物职业技术学院牵头组建的衡阳农林职业教育集团将充分发挥涉农专业、师资、科研、服务等方面的优势,为林业生态、林业产业以及生态文化建设与社会主义新农村建设提供人才支持和智力支撑。集团以项目为载体,深化“工学结合”,推进产业对接,推进实验实训资源共享共用、教师互派与培训、合作申报科研课题、教材开发与建设、开展职业技能培训、认证和技术推广、组织体现行业标准和职业要求的新课程开发等11个方面的内容。
林业职教集团以专业和人才培养为纽带,以校企“双赢”为基本准则,通过加强校企合作和校际合作,促进资源共享、优化资源配置,集群体优势及各自特色之长,充分发挥职教集团的信息汇聚、人才互补、科学研究与资源整合功能,出现了很好的组合效应和规模效应,提高了人才培养质量,推动了职业学校和企业共同发展。湖南环境生物职院与林业产业化企业在目标定位、教学内容、教学时间、试点与普及、课程设置、顶岗实习等问题进行了分析与探讨,其主要目的是想破解“工学结合”在实践层面上所遇到的诸多难题,以增强对学生在校期间进行就业能力培养的力度。该院在积极改革与探索“工学结合”模式,并取得了较好的效果。’
(二)发挥职教集团优势,实现林业高职院校与企业双赢
1.降低校企合作的交易成本,促进校企多边、多向、集团式合作
林业职教集团的组建,有利于降低校企合作的交易成本,促进校企多边、多向、集团式合作,使校企合作的方式由个别学校与个别企业之间双边合作变成职教集团与多个企业多边、多向、集团式合作,这可大大降低单个学校与单个企业单独签约合作所需要的交易成本。另外,企业与职教集团的合作由于有职教集团整体实力和信誉作保障,可以大大增强校企合作的可靠性。因为在职教集团内部建立起了统一的行为规范和协调机制,所以一旦集团个别成员与企业在合作中发生矛盾或分歧,职教集团可以出面予以协调,从而可以有效降低合作的协调成本和监督成本,及时化解合作中产生的矛盾和纠纷。
2.发挥校企人才互补功能,促进人才提升与共享
学校是培养人才的场所,需要有良好的就业市场,在培养过程中需要一支双师型的教师队伍,并组织他们到企业去锻炼;而企业是用人单位,有用人的需求,同时也需要有教师对企业员工进行培训,以不断提高企业员工的素质。“工学结合”决定了由企业与学校联合组成的职教集团具有很强的人才互补性。如何充分发挥职教集团的人才互补功能,对于提高校企双方人员的素质,促进校企双方的发展都具有重大意义。
三、创新高等林业职业教育服务模式,为林业产业化提供科技支撑
1.1发展城市林业有利于推动林业的整体发展,城市林业是林业的一个重要组成部分,主要包括城区、近郊区和远郊区的林业建设,其同山区的林业建设息息相关,且各自的发展相互促进又带动整个林业的进步。此外,城市林业建设对林业的重要功能即生态功能和经济economy功能的充分发挥,有利于引导林业的全面发展。
1.2发展城市林业有利于林业立法的发展,各地方在发展城市林业的探索进程中积累了不少经验,同时对立法也提出了新的要求,急需一些配套的法律law法规出台为城市林业建设的发展提供法律law基础,而且在实践中摸索出的一些经验也可以为立法所参考,增加立法的科学性和时代性。
2.城市林业建设中的误区
尽管发展城市林业对于林业和城市的发展有着积极的促进运用,但是在实践中由于制度、管理(manage)、思路上等方面的原因,我国的城市林业建设道路上出现了一些误区。
2.1将城市林业建设和经济economy建设割裂开来
城市林业建设和城市经济economy建设都是城市建设的重要组成部分,城市林业不仅是林业的一个子系统,同时还是城市系统的一个有机组成部分,其结构和功能可以影响城市系统的结构和功能,表现在:⑴生态功能,森林作为陆地生态系统的主体,具有保持水土、涵养水源、防风固沙、净化空气、减噪降噪等功能,可以缓解城市的热岛效应和温室效应,保障人们在一个良好的环境(environment)下进行生产建设,创造出更多的社会财富;⑵美化功能,森林自身的美与城市建筑融合在一起构筑成一道道美丽的风景线,为居民营造美好的生活环境(environment),也是发挥其经济economy功能的基础之一;⑶经济economy功能,森林不仅可以直接向人类提供多种林产品,还能带来经济economy利益。随着居民生活水平的提高,人们已经不满足于温饱问题的解决而是有了更高层次的追求,希望生活在健康美好的环境(environment)之中,于是环境(environment)消费成为热点。
总之,城市林业的健康发展能够带动城市经济economy建设的有序和稳定;反之,若城市林业不太发达,城市建设中的环境(environment)成本则会增加,从而阻碍城市经济economy的顺利开展。2.2把“绿化”和城市林业建设相混淆
城市林业是由林业和园林融合而成的,园林绿化被包含在其中,城市林业不仅要在园林中实现绿化,更为重要的是和城市建设相统一,将林业建设与城市建设融为一体。道路、建筑物两旁无法建设园林的地方,却可以实现林业建设;园林绿化多为种植草坪、灌木,而城市林业注重乔木的培育种植;园林绿化建立的是一个人工系统,需要人投入大量人力、物力,管理(manage)成本较高,而城市林业建立的是一个自然系统,管理(manage)成本较低。国际上一直认可的城市林业建设是森林化,是生态层面的城市建设,而绿化的层次较低,不能与国际接轨
2.3城市绿地系统单调
目前,不管大中小城市都热衷于建设人工绿地,这和政府对城市林业建设的误解有关。由于盲目强调大面积的草坪、广场,城市不断引进国外的植物及其新品种,导致城市绿地系统单调,缺乏自然特性,且生态效益低下,根本无法和城市林业的功能相提并论。
2.4没有将城市林业和山区林业相区别
城市林业虽然属于林业,要适用《森林法》的有关规定,但其和山区林业建设存在着许多差异,这是由于二者的功能、目的侧重点不同造成的,山区林业重在用益,发挥其经济economy功能,而城市林业重在发挥其生态功能,兼及经济economy功能;山区林业多是成片林,且林种较多,而城市林业中成片林较少,林种也较少。因此,对于城市林业应该有更加严格的保护和管理(manage)措施,如在采伐的许可、流转条件上要严格限制,且应更加注重树木的病虫害防治问题。
2.5植物的选择上没有贯彻因地制宜的原则
不同的环境(environment)和气候条件下适合不同的植物生长,在发展城市林业时必须考虑到这一问题,同时由于城市环境(environment)恶劣,土壤透水性差,应该选择那些生命力比较顽强、抗病虫害能力强的植物来种植,不能只注重美观或是盲目的抄袭其他地方的做法。城市林业的发展应该和城市给水系统相贯通。
3.城市林业建设发展的出路
鉴于目前城市林业建设存在着种种误区,要建设符合我国国情的城市林业,必须寻找到一条切实可行的出路,私以为,可以从以下几个方面进行仔细考虑。
3.1制定科学合理的城市林业规划
在编制城市总体规划时,应根据城市建设的规模、性质、布局、气候特征等规划出城市林业建设的布局、规模和数量,要按照现代城市的要求,编制城市林业规划,在城市林业规划中应该包括林种的选择、公共绿地、居住区绿地、单位范围内的绿地、道路旁的绿化等内容Content,建设完整、结构合理的城市林业体系。
3.2依照规划进行城市林业建设
在进行城市建设时必须依照城市林业建设规划,建成以花草林木构筑的景观多样性、生态系统多样性和生物物种多样性为特征,以林木为主体,森林与其他植被有机结合的绿色生态圈,形成城区、近郊、远郊及自然保护区的林业之间协调配合的城市森林生态网络体系。在进行城市建设时还要将林业建设和其他方面的建设结合起来,建设中的各个项目从投资(investment)到验收,绿化不达标的不能批,也不能验收,这样才能形成完整的科学的城市建设。
3.3林网化与水网化结合
其内容Content是:基于城市特点,全面整合林地、林网、散生木等多种模式,有效增加城市林木数量;恢复城市水体,改善水质,使森林与各种级别的河流、沟渠、塘坝、水库等连为一体;建立以核心林地为森林生态基地,以贯通性主干森林廊道为生态连接,以各种林带、林网为生态脉络,实现在整体上改善城市环境(environment)、提高城市活力的林水一体化城市森林生态系统。
4.结语
在现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术的推动下,林业正在进入以知识高度密集为主要特点的知识林业发展阶段,于是,“精确林业(PrecisionForestry)”应运而生。所谓精确林业,即在林业生产过程中运用视觉传感器、卫星定位等高新技术,实时测知工作对象所需工作的质、量和时机等数据,通过对影响林木生长的环境因素实际存在的时空差异性的分析,判别林木长势优劣,确定影响长势的原因,提出科学处方,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,消除和减少这些差异,按需定量实施灌溉、施肥和喷药,以实现最小资源投入、最大林业收益和最少环境危害。
1、精确林业的主要支撑技术
精确林业以3S技术、信息技术、智能化决策技术、可变量控制技术等为技术支撑体系,以生态学、造林学、工程学、系统学、控制学、测绘学为指导,能在自动化、智能化、一体化、时效性、准确性、可靠性等方面满足人们的需要,它的建立依赖于地球空间信息基础理论及其它高新科学技术的发展。
1.1全球定位系统
全球定位系统(GPS)是_种可供全球享用的空间信息资源,具有全球性、全天候、高精度、用途多、可靠性好、覆盖范围广、定位速度快、抗干扰性强和自动化程度高等特点。在精确林业中,它主要实现对采集的林间信息进行空间定位,实时、快速地提供包括各类传感器(如CCD摄像头)和运载平台(如作业车辆、飞机等)目标的空间位置,辅助作业机械完成处方实施.
1.2地理信息系统
地理信息系统(GIS)可以在计算机硬件、软件系统的支持下,存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据,把地理位置和相关属性有机地结合起来,根据用户需要将空间信息及属性信息准确真实、图文并茂地输出。在精确林业中,它主要实现对多种来源的时空数据进行存储、分析和处理,根据数据绘制电子地图,作为新的集成系统的基础平台。
1.3遥感
遥感(RS)是一种多平台、多波段、高分辨率和全天候的对地观测技术,主要通过遥感器获取地球表面(层)自然界目标的波谱特征信息及对这些信息进行加工、处理,从而达到认识自然界的目的。在精确林业中,它主要用于实时地获取树木生长环境、生长状况和空间差异的大量时空变化信息,及时对GIS进行数据更新。
1.4数据库管理系统
数据库管理系统(DBMS)使存储和查找数据最优化,实现了﹁体化存储和初步的一体化查询,具有很好的完整性,避免了数据过于琐碎带来的不便。在精确林业中,它主要用于建立包含林木长势、自然条件和历史数据等信息的数据库,同时,它使GIS软件能充分利用商用数据库已经成熟的众多特性,如快速索引、数据完整性和一致性保证、安全和恢复机制及分布式处理机制,明显提高GIS软件管理空间数据的能力。
1.5决策支持系统
决策支持系统(DSS)综合了专家系统(ES)和模型系统(SS),它根据专家在长期生产中积累的知识,建立作物栽培模型、统计趋势分析与预测模
1.6可变量控制技术
可变量控制技术(VRT)就是根据不同位置及要求自动改变施用比率的技术。它通过计算机控制,对林木所需用的水、肥料、农药等变量的类别和数量进行判断,根据需要调控如植保机械向林间喷洒这些变量的速率,使系统能在特定时间对特定目标进行操作规划,以达到精确定量地灌溉、施肥、喷药的目的,体现了“对症下药”、“按需给予、”“变量投入”的原则,它的实施可有效避免传统粗放型林业生产活动中造成的资源浪费和伴随的环境污染问题。在精确林业中,它主要实现对生产过程进行调控,合理地进行施肥、灌溉、施药等措施。GIS绘制电子地图,生成林木长势情况分布图,分析此图,获得林区内树木长势的差异程度一根据该图,对影响树木成长的各项因素进行分析,将地形、土质、土壤肥力、土壤含水量、气候状况、虫害、病害发生情况空间数据输入计算机,利用树木生长发育模型、相关作业的专家知识库等建立空间智能决策支持系统,确定产生长势差异的原因,生成林木管理处方图一根据处方图,生成响应林业机械的智能控制软件,按照按需投入、区别对待的原则,利用可变量控制技术实施施肥、喷药等操作一对其执行效果进行评估。
2、精确林业的基本操作过程
精确林业的出现,使定量获取影响树木长势情况的因素及最终生成的空间差异性信息,实施可变量投入,达到低成本、低消耗、高效率、环保好等目标成为可能。图1是精确林业基本操作过程的示意图,其实施过程可描述为:带GPS和实时传感器的作业机械随时间和空间变化自动采集林间定位及对应林班的树木长势情况数据一通过型、空间分析与技术经济分析模型,通过用户选择最优模型,输入模型的参数,获得仿真运算结果,从而为决策提供辅助支持的依据。在精确林业中,它主要实现对树木长势、病害、虫害的发生趋势进行分析模拟,针对林木生长环境和生长条件的时空差异性,生成处方图,提供各林班施肥喷药方案,对精确林业的实施效果、经济效益进行评估。
3、精确林业的研究现状
3.1国外研究动态
一些发达国家在精确林业相关技术的研究方面发展较快,如在森林土壤类型分析、林地适应性评价、森林生态环境模拟、林木育种以及生长监测和森林收获等领域已有成熟的应用。
美国林务局为每个林管局和林业研究所配备了资源级GPS接收机,主要用于灾害监测和防治的飞机导航、林相图的自动更新和林区作业的定位服务。
美国林务局和伊利诺大学联合开发的SmartForest软件,实现了森林景观的可视化,以DTM三维显示技术为基础,使用GIS作为决策支持媒介来考察景观尺度的资源状况,在林业信息的支持下,可以从不同视角模拟观察森林景观及其变化。
美国太空成像公司对原有的利用卫星RS数据监测火灾的技术和方法进行了归纳、整理和合并,形成了一套基于Internet影像查询系统的、实用的火灾探测算法,该算法具有自适应和区域性敏感的特点,所以适合于区域和全球火灾监测,可以实时获取火灾位置等信息。
Reid等人(2001)研究开发了FIAMODEI。来存储和分析林业数据,主要具有森林现状分析、发展趋势预测、森林生态景观分析、观光风景区内的森林布局等功能,同时,它还可提供林道、河流、边界等数据的查询。
Dimitru和Olson运用空间信息系统集成和卫星数据来确定森林覆盖率。技术路线是,通过像素尺寸的变化来判别树种是否有所增加,对比LandsatTM和SPOY—XS遥感卫星摄像2、3、4波段得到的数据,可以得到林区内较为准确的信息。
美国克罗拉多大学研究开发了一套航空录像的自动配准和校正系统,它是实时获取资源信息的RS工具,克服了影像配准与几何校正的时间太长、费用太高、与精确GIS匹配能力有限的缺点,在不增加过多硬件的基础上,极大降低了人为干预的操作,主要用于监测森林病虫害。
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