1. 總體思路

依據(jù)國家林業(yè)局制定的《林業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出要“加強生態(tài)監(jiān)測評價體系建設”，“深化遙感、定位、通信技術全面應用，構建天空地一體化監(jiān)測預警評估體系，實時掌握全國生態(tài)資源狀況及動態(tài)變化，及時發(fā)現(xiàn)和評估重大生態(tài)災害、重大生態(tài)環(huán)境損害情況。”基于全省林業(yè)現(xiàn)狀，結合當前林業(yè)科學前沿技術及產(chǎn)品解決方案，利用衛(wèi)星遙感、無人機、物聯(lián)網(wǎng)、移動采集、通信技術，擬提出“全省林業(yè)廳信息化應用建設思路”，圍繞“天空地”一體化林業(yè)監(jiān)測預警體系（下簡稱“體系”），設計解決當前林業(yè)監(jiān)測預警實際業(yè)務需求的項目應用。

2. 天空地一體化林業(yè)監(jiān)測預警體系技術構成

利用天（衛(wèi)星遙感）+空（無人機應用）+地（地面物聯(lián)網(wǎng)設備及移動APP），從多個維度，針對林業(yè)資源、森林防治、森林防火等業(yè)務需求進行一體化監(jiān)測預警。

• 2.1天-基于衛(wèi)星遙感技術的林業(yè)監(jiān)測預警
• 2.1.1當前遙感影像數(shù)據(jù)采集能力

目前由全球衛(wèi)星數(shù)量上千顆，在林業(yè)監(jiān)測上利用可見光、紅外、微波等探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理，利用多空間、時間分辨率的不同傳感器衛(wèi)星影像對大范圍的林區(qū)進行數(shù)據(jù)獲取、監(jiān)測預警、災后評估。

• 國外商業(yè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源

通過商業(yè)采購的方式獲取以美國Landsat系列衛(wèi)星、WorldView系列衛(wèi)星、德國RapidEye衛(wèi)星為代表的眾多商業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，涵蓋多分辨率（0.3米~30米）、多波段（可見光、遠紅外、近紅外波段）、多時相（重訪周期1天~30天），可實現(xiàn)大-中-微觀尺度的多源對地觀測影像解決方案。
進口衛(wèi)星影像截圖詳見附件1。

• 國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源

隨著近年來國內(nèi)遙感技術的發(fā)展，已形成以高分系列、北京二號、高景一號為代表的國產(chǎn)衛(wèi)星對地觀測影像系列產(chǎn)品，相對于進口數(shù)據(jù)源，國產(chǎn)數(shù)據(jù)有國家產(chǎn)業(yè)扶持政策，具有更好的性價比，可降低數(shù)據(jù)建設成本。
國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像具體性能介紹及截圖見附件2。

• 氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源

以高頻次氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，如國產(chǎn)風云-4A氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)、日本葵花8氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)（中日氣象數(shù)據(jù)交換國際合作），通過數(shù)據(jù)綜合解譯，可實現(xiàn)高頻次（*高10分鐘一次）、高精度（500m空間分辨率）、高光譜分辨率（從可見光到長波紅外多光譜分辨率可識別高溫點、云雨、溫度等）、不間斷（地球同步軌道亞太地區(qū)全年不間斷連續(xù)觀測）林業(yè)災害監(jiān)測服務。由于衛(wèi)星遙感監(jiān)測具備大范圍全時段的監(jiān)測預警能力，是對傳統(tǒng)攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)、人工防護等監(jiān)測手段的有效補充。

• 衛(wèi)星遙感技術在林業(yè)監(jiān)測預警體系中的技術應用

• 使用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)建立全省林業(yè)信息化管理工作底圖

利用衛(wèi)星遙感技術，與地理信息技術、衛(wèi)星定位技術結合，利用省林業(yè)廳信息中心計算資源優(yōu)勢，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準體系，在省級林業(yè)部門建立全省尺度統(tǒng)一的衛(wèi)星遙感影像本底圖，作為林業(yè)信息化建設，為整合、共享、管理及使用全省各類林業(yè)數(shù)據(jù)提供平臺基礎，提高各級林業(yè)部門的工作水平和服務質(zhì)量，為林業(yè)宏觀管理決策提供科學依據(jù)，為林業(yè)信息服務提供支持，提高對林企、林農(nóng)及社會公眾的服務能力。
以山西省為例：

• 建立全省遙感影像底圖數(shù)據(jù)庫
• 可結合林業(yè)廳門戶網(wǎng)站，將林業(yè)新聞、資源保護、信息公開、工作動態(tài)進行地圖化展示標注，提高信息化服務能力

  

• 衛(wèi)星遙感是林業(yè)資源管理的輔助手段與客觀依據(jù)

區(qū)別于傳統(tǒng)林業(yè)資源普查業(yè)務，基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，通過引進成熟的技術產(chǎn)品或購買商業(yè)服務，可在大尺度上獲取全省資源分布情況，全面掌握全省生態(tài)資源狀況、植被覆蓋變化、生態(tài)格局動態(tài)；通過多期遙感影像對比，可早期主動發(fā)現(xiàn)林業(yè)資源變化斑塊，服務于各級林業(yè)管理部門，即使監(jiān)測手段，也是事后評估依據(jù)，可用于如盜砍盜伐管理、保護區(qū)違建發(fā)現(xiàn)應用場景。  

• 衛(wèi)星遙感影像可作為林業(yè)各類業(yè)務數(shù)據(jù)及風險預警信息的展示底圖

可基于全省衛(wèi)星遙感底圖，將各類林業(yè)應用成果進行數(shù)據(jù)匯總和可視化展示，便于省林業(yè)廳從全局掌握各部門業(yè)務開展情況及預警風險提示。  
并隨著林業(yè)信息化水平的提升，以遙感影像為基礎，逐步將林業(yè)資源管理及各科室業(yè)務用圖專題數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總到統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺上，如自然資源地圖：森林分布圖、林相圖、土壤分布圖、森林資源產(chǎn)量、質(zhì)量分布圖、野生動植物分布圖、病蟲害分布圖、降水分布圖、輻射量、日照量分布圖、熱量資源分布圖等；自然地理地圖：如地形圖、地貌圖、水系、流域分布圖等；社會經(jīng)濟地圖：如交通分布圖、人口分布圖、資源消耗分布圖、居民點分布圖、木材加工利用分布圖等；森林經(jīng)營地圖：如林業(yè)區(qū)劃圖、造林規(guī)劃圖、資源預測圖、森林火險等級分布圖、調(diào)查樣地分布圖、樹木種源規(guī)劃圖、森林資源評價圖、自然保護區(qū)規(guī)劃圖、森林公園規(guī)劃圖、環(huán)境保護規(guī)劃圖、土地利用圖等。

• 基于氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，可準實時的監(jiān)控森林火點預警

利用國內(nèi)外極軌氣象衛(wèi)星、陸地資源衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星等多源、多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)構建森林火災立體監(jiān)測業(yè)務運行平臺，可實現(xiàn)森林火災的熱點判識，及早發(fā)現(xiàn)早期林火。特別是邊遠地區(qū)和人煙稀少地區(qū)的林火，利用衛(wèi)星遙感的方式，可彌補偏遠地區(qū)常規(guī)火情監(jiān)控的盲區(qū)，而且利用地球同步靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可每10分鐘獲取全省火點預警數(shù)據(jù)，時效性遠優(yōu)于國家下發(fā)的每日火情預警，可以早發(fā)現(xiàn)早處置，降低森林火情損失。而且可以對已發(fā)現(xiàn)的林火，特別是重大林火蔓延情況進行連續(xù)跟蹤監(jiān)測，為撲火提供服務，也可以為日常森林防火及航空護林提供氣象、地理信息，以制定預防方案、巡護計劃等。  

•  空-基于無人機技術的林業(yè)監(jiān)測預警

無人機監(jiān)測相比衛(wèi)星遙感，成本較低、操作簡單；能夠在惡劣條件下進行低空飛行監(jiān)測；相比衛(wèi)星遙感，森林資源數(shù)據(jù)獲取周期短，時效性高，實現(xiàn)實時監(jiān)控，具備部署靈活、響應及時、可遠程操控、實時視頻回傳等功能，應用于林業(yè)有害生物防治、森林防火等工作中，可新購或利舊，將在全省各林業(yè)部門部署無人機設備統(tǒng)一建立一套無人機遠程指揮智能平臺。使用無人機專用APP實現(xiàn)飛行路徑遠程規(guī)劃、實時數(shù)據(jù)記錄到遠程服務器。使用無人機遠程控制智能平臺上進行可視化展示遠程控制監(jiān)測設備，實現(xiàn)自動定時拍照，照片回傳，畫面對比分析，實時直播畫面查看。

• 森林資源調(diào)查、森林動態(tài)變化、森林生物量估測——利用航空無人機局部小范圍影像更新 ，視頻照片實時獲取
• 森林火災監(jiān)測：實現(xiàn)實時視頻監(jiān)控及風向、風速、濕度等數(shù)據(jù)采集
• 森林病蟲害監(jiān)測：巡護難到達區(qū)域巡檢、發(fā)生危害林區(qū)遙感數(shù)據(jù)獲取，勾畫標注，為森保防治提供基礎數(shù)據(jù)。
• 林業(yè)生態(tài)工程監(jiān)測、監(jiān)測：實時、定期進行視頻及影像數(shù)據(jù)的獲取，分析監(jiān)測

   

•  地-物聯(lián)網(wǎng)設備及移動端的林業(yè)監(jiān)測預警
  • 高智能監(jiān)測基站

林業(yè)有害生物的發(fā)生、森林火情與氣象條件密切相關。在異常氣候條件影響下，林業(yè)災害常常會出現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)的態(tài)勢，這不僅影響林木生長和森林生態(tài)功能的發(fā)揮，同時也制約著林農(nóng)收入的提升和林區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。
高智能監(jiān)測基站系統(tǒng)配套測報采集APP使用，實現(xiàn)多個環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測、獲取和回傳。小氣候信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)與林業(yè)有害生物測報采集APP互聯(lián)，并將空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤含水量、蒸發(fā)量、降雨量、風速、風向、光照度、光合有效輻射、氣壓、氨氣等可能影響林業(yè)病蟲害發(fā)生的氣候參數(shù)上傳至APP。通過小氣候信息采集系統(tǒng)，提高了監(jiān)測預測的科學性、準確性和時效性，為有害生物的發(fā)生、森林火情的監(jiān)測預警、科學防控提供了準確依據(jù)。  

• 蟲情測報系統(tǒng)

智能蟲情測報系統(tǒng)配套測報采集APP使用，二者相輔相成。蟲情測報系統(tǒng)利用現(xiàn)代光、電、數(shù)控技術，實現(xiàn)了蟲體遠紅外自動處理、接蟲袋自動轉換、整燈自動運行等功能。在無人監(jiān)管的情況下，能自動完成誘蟲、殺蟲、收集、分裝、排水等系統(tǒng)作業(yè)。可增設風速風向、環(huán)境溫濕度、光照等多種傳感器接口，并通過GPRS將采集的蟲情數(shù)據(jù)遠程上報至測報采集APP和省級信息集中智能平臺，平臺通過分析采集的數(shù)據(jù)，以病蟲害發(fā)生情況。
系統(tǒng)內(nèi)置攝像頭圖像采集設備，可通過攝像頭實時采集接蟲盒內(nèi)的圖像信息，并將采集數(shù)據(jù)實時回傳至測報采集APP和省級信息集中智能平臺。通過平臺遠程進行拍照、控制誘蟲燈開關、轉倉、加熱管開關、殺蟲倉和烘干倉清空等功能及其它工作模式的設置。儀器內(nèi)置計數(shù)裝置，可以實時記錄蟲子數(shù)量并上傳至采集APP和省級信息集中智能平臺。
   

• 護林員巡檢實用APP

為基層林業(yè)管理人員分發(fā)手機移動端APP，集成四大類功能：

• 常規(guī)護林巡檢功能

加載林區(qū)影像底圖、加載分管片區(qū)小班數(shù)據(jù)；
護林巡檢路線規(guī)劃、實際巡檢路線GPS軌跡的采集、上報；
系統(tǒng)支持終端的智能上傳，安卓端離線狀態(tài)下自動保存采集數(shù)據(jù)，無線或4G狀態(tài)下可選擇自動上傳。

• 集成森林病蟲害采集上報功能

通過采集測報燈編號、工作狀態(tài)、設備位置、采集時間、蟲害種類、蟲害數(shù)量、蟲害照片、上報人員、植被受害程度、有害生物類型、有害生物發(fā)生量、有害生物發(fā)生時間、發(fā)生級別、圖片、說明文檔等信息監(jiān)測病蟲害發(fā)生情況。
遠程監(jiān)測設備數(shù)據(jù)查看：APP支持對遠程監(jiān)測設備全景信息實時查看，實現(xiàn)與監(jiān)測設備互聯(lián)，直觀展示有害生物遠程監(jiān)測點設備拍攝的畫面，及設備的監(jiān)控信息。用戶可對監(jiān)測的照片拍攝并保存。 為解決用戶在監(jiān)測過程中，遇到不常見或不認識物種的問題，林業(yè)有害生物測報采集APP提供圖片智能識別功能。APP通過特定算法智能識別采集的圖片，并提供與圖片相似度較高的物種，供用戶參考。用戶可通過智能識別結果查看該有害生物的基本信息（名稱、綱、目、科、屬、種等）、種群分布、危害、形狀特征、防治方法等實用信息。針對人工智能技術無法準確事變的病害、蟲害，聯(lián)合林業(yè)研究機構如中國林科院、西南林業(yè)大學、中科院生態(tài)所等，組建一只專家?guī)靾F隊，針對終端用戶上報的各類病蟲害，進行有針對性的解答。  
 

• 集成森林火點準實時報警推送功能

基于衛(wèi)星遙感火情監(jiān)測系統(tǒng)，通過氣象衛(wèi)星獲取的遙感衛(wèi)星火情發(fā)現(xiàn)疑似火點經(jīng)緯度，準備判斷疑似火點的所屬的基層林業(yè)管護部門及護林員終端，*短10分鐘之內(nèi)即將火情預警推送APP消息或直接撥打報警電話，并可用APP發(fā)送火點路徑導航，督促地面人員及時到達現(xiàn)場確認處置，并可利用APP實時回傳火場視頻畫面。

3. 基于天空地一體化林業(yè)監(jiān)測預警體系的具體應用場景

•  林業(yè)病蟲害監(jiān)測預警

平臺利用“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)+GIS+大數(shù)據(jù)”，開展林業(yè)有害生物省級中心測報點建設，并可接入國家級測報系統(tǒng)，實現(xiàn)全省范圍內(nèi)主要林業(yè)有害生物監(jiān)測的規(guī)范化、數(shù)字化、智能化、可視化、科學化，及時采集有害生物的圖像、文字、視頻等材料，經(jīng)過軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式化、挖掘、分析、統(tǒng)計，及時準確地發(fā)布各中心測報點的主要林業(yè)有害生物發(fā)生情況，為省級及國家級林業(yè)有害生物主管部門提供實時數(shù)據(jù)、分析結果和防治建議。
在各個林業(yè)有害生物中心測報點安裝部署林業(yè)有害生物遠程診斷智能平臺客戶端和服務器端，將無人機監(jiān)測設備、高智能監(jiān)測基站（氣象監(jiān)測系統(tǒng)、蟲情測報系統(tǒng)）、遠程監(jiān)測設備、林業(yè)有害生物測報采集APP進行系統(tǒng)智能集成、無縫對接；蟲情測報燈和影像采集設備自定回傳蟲害信息，配合人工輔助方式通過APP進行數(shù)據(jù)的錄入及上傳到平臺中；林業(yè)有害生物遠程診斷智能平臺作為平臺的核心，經(jīng)過數(shù)據(jù)的智能化采集，將數(shù)據(jù)進行分析處理，能夠將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳到省級或國家級林業(yè)有害生物主管部門，實現(xiàn)智能化有害生物監(jiān)測實時預警，幫助有關人員快速、準確的掌握有害生物發(fā)生情況。  
購置無人機監(jiān)測設備，通過林業(yè)有害生物防治無人機專用APP控制平臺，將無人機實時拍攝的圖像、飛行數(shù)據(jù)（位置、速度等）通過無線網(wǎng)絡回傳到各級林業(yè)有害生物遠程診斷智能平臺，并將圖像、飛行數(shù)據(jù)進行存儲，可在平臺中瀏覽查詢歷史飛行活動及圖片、視頻信息。
安裝部署高智能監(jiān)測基站，分別為氣象監(jiān)測站、蟲情測報系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)設備的物聯(lián)、遠程控制及數(shù)據(jù)傳輸，設備實現(xiàn)清潔能源太陽能供電。設備可將氣象數(shù)據(jù)、蟲情圖像及蟲數(shù)量通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)搅謽I(yè)有害生物遠程診斷智能平臺中進行智能及人工輔助識別分類，并將結果數(shù)據(jù)進行入庫存儲。
選擇重點區(qū)域安裝部署遠程監(jiān)測設備，實現(xiàn)視頻的遠距離監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線回傳，并在平臺中實時查看各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)及圖像信息。
部署安裝林業(yè)有害生物測報采集APP軟件，以滿足各中心測報點的工作人員野外工作要求，能夠記錄并上報有害生物采集點的信息，并將位置信息、采集的圖像信息和文字描述一體化，遠程上報到林業(yè)有害生物遠程診斷智能平臺，其次可通過人工觀察野外蟲情測報燈采集的蟲情，通過APP將蟲情測報燈的蟲情遠程上報到平臺中。

•  森林防火監(jiān)測預警

通過將衛(wèi)星、視頻、無人機、移動APP多端聯(lián)動，構建統(tǒng)一、高效的森林防火監(jiān)測預警平臺。

• 遙感衛(wèi)星監(jiān)測到火點后，自動進行周邊攝像頭搜索

  

• 遙感衛(wèi)星監(jiān)測到火點后，自動進行周邊攝像頭搜索，獲取實時視頻

  

• 攝像頭監(jiān)控盲區(qū)，遠程控制無人機自動執(zhí)行任務，現(xiàn)場回傳火場畫面

   

 

• 無人機、視頻都無法監(jiān)測到火場位置時，通過移動終端進行護林員信息的通知，推送路徑導航，回傳實時視頻

    

4. 附件

• 進口衛(wèi)星遙感影像

    
   
 

•  國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像

• 國產(chǎn)資源三號（ZY-3）

由01星和02星組成，分別于2012年和2016年組網(wǎng)，是中國自主的民用高分辨率立體測繪衛(wèi)星，空間分辨率2.5米，星下點全色：2.1 m；前、后視22°全色：3.5m；星下點多光譜：5.8 m為1:5萬、1:2.5萬比例尺立體測圖提供了堅實基礎，全色：近100萬km / 天；融合：近100萬km/天。  

• 高分系列衛(wèi)星

• 高分一號衛(wèi)星：2013年4月發(fā)射，GF-1衛(wèi)星搭載了兩臺：2m分辨率全色、8m分辨率多光譜相機，四臺16m分辨率多光譜相機，重訪問周期4天；

 

• 高分二號衛(wèi)星：2014年8月19日發(fā)射，高分二號衛(wèi)星的空間分辨率優(yōu)于1米，全色0.8米，多光譜3.2米，重訪問周期5天；

   

• 北京二號

北京二號星座：北京時間2015年7月11日發(fā)射，北京二號星座由3顆0.8米分辨率的光學遙感衛(wèi)星組成。全色：0.8 m；多光譜：3.2 m。