種樹和森林經(jīng)營，利用好這些硬科技

森林經(jīng)營屬林學(xué)類森林經(jīng)營的專業(yè)，屬于大農(nóng)業(yè)一個分支，近現(xiàn)代對植樹造林、森林撫育、森林采伐等生產(chǎn)措施、生產(chǎn)管理的統(tǒng)稱森林經(jīng)營管理。也就是老百姓說的造林、種樹，施肥、澆水、打藥、修枝、采伐，以及銷售等這么圍繞樹木培育一系列過程。從原始社會開始，人類對森林的依賴僅次于水資源，對森林的利用和開發(fā)也隨著人類文明的進(jìn)步，科技的進(jìn)步不斷發(fā)展和前進(jìn)，從石器時代，到21世紀(jì)，森林經(jīng)營的技術(shù)應(yīng)用，工具使用也不斷迭代創(chuàng)新，森林經(jīng)營的效率、效益得到了大大的提升，森林的功能發(fā)揮了巨大價值，為人類社會的發(fā)展帶來了巨大幫助。就當(dāng)前我國森林經(jīng)營，植樹造林過程中有哪些硬科技呢， 下面我來介紹下。

森林生態(tài)系統(tǒng)

一、衛(wèi)星遙感技術(shù)

近年來，衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)越來越成熟，主要應(yīng)用于森林防火監(jiān)測，森林違規(guī)采伐、林地違規(guī)使用等森林資源監(jiān)測方面。是利用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)方法，主要有地面覆蓋、大氣、海洋和近地表狀況等。遙感監(jiān)測技術(shù)是通過航空或衛(wèi)星等收集環(huán)境的電磁波信息對遠(yuǎn)離的環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測識別環(huán)境質(zhì)量狀況的技術(shù)，它是一種的環(huán)境信息獲取技術(shù)，在獲取大面積同步和動態(tài)環(huán)境信息方面“快”而“全”，是其他檢測手段無法比擬和完成的。因此，得到日益廣泛的應(yīng)用，如大氣、水質(zhì)遙感監(jiān)測，海洋油污染事故調(diào)查，城市熱環(huán)境及水域熱污染調(diào)查，城市綠地、景觀和環(huán)境背景調(diào)查，生態(tài)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測等。

（一）森林防火領(lǐng)域應(yīng)用

一是在森林防火領(lǐng)域能夠及時監(jiān)測到大氣濕度、溫度等森林火災(zāi)風(fēng)險，提前對森林火災(zāi)風(fēng)險等級較高的區(qū)域進(jìn)行防控措施，有效降低森林火災(zāi)的發(fā)生。二是通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)森林火情，火源地點，為應(yīng)急部門提供詳盡的數(shù)據(jù)資料，及時組織撲火隊伍對森林火情進(jìn)行處置，避免或降低林農(nóng)因森林火災(zāi)遭受經(jīng)濟(jì)損失。

（二）森林資源監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用

通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測，對監(jiān)測范圍內(nèi)歷年森林影像的變化進(jìn)行識別和判圖，結(jié)合“林地一張圖”管理系統(tǒng)，及時甄別違規(guī)采伐森林、違規(guī)占用林地范圍和變化，為森林經(jīng)營健康發(fā)展起到保駕護(hù)航作用。

二、激光雷達(dá)（Light Detection and Ranging，LiDAR）

作為一種新型主動遙感技術(shù)在森林參數(shù)反演中有著較大優(yōu)勢，由于其激光束對森林冠層具有穿透性，從而可以得到森林冠層表面到林下地形之間詳細(xì)的三維結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)LiDAR掃描儀所搭載平臺的不同，LiDAR主要分為星載激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)、車載激光雷達(dá)、背包式激光雷達(dá)和地基激光雷達(dá)等，不同類型的激光雷達(dá)在林業(yè)方面的應(yīng)用也有所差異。

激光雷達(dá)

（一）森林蓄積量調(diào)查

傳統(tǒng)的森林蓄積量調(diào)查，通過布點、樣方測量、角規(guī)繞測等方法，對林木樹高、胸徑、密度、郁閉度等小班測樹因子進(jìn)行進(jìn)行調(diào)查采樣。經(jīng)過計算，得出森林蓄積量，林木材積量。人力、物力消耗較大，對測量人員的技術(shù)要求、身體素質(zhì)都有著一定要求，調(diào)查的效率也比較地下，野外作業(yè)的人員安全風(fēng)險較高。由于激光具有較強(qiáng)的穿透能力，對傳統(tǒng)測量手段較難采集的植被高覆蓋地區(qū)，能夠迅速獲取到更高精度的地形表面數(shù)據(jù)，可以用來分析林木類型、林木分布情況、林木生長階段概況、林木覆蓋面積變化情況等。識別出林分中的單木時，系統(tǒng)會根據(jù)林木種類的不同，采用不同的單木分割算法，對林分中的激光反射點進(jìn)行有效點云數(shù)據(jù)分割。在完成點云數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分割后，采用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析處理，獲取到林分中單木的樹高、樹冠、胸徑等一系列數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到測量森林蓄積量目的，大大的提高森林資源調(diào)查效率，節(jié)省了相關(guān)直接成本。

（二）森林三維場景建模

通過機(jī)載激光雷達(dá)對樣地外部測量和地面激光雷達(dá)在樣地內(nèi)所得到的多種數(shù)據(jù)，能夠快速獲取高精度森林垂直結(jié)構(gòu)，較準(zhǔn)確、較高效地掌握樣地單木結(jié)構(gòu)參數(shù)，全景式還原樣地內(nèi)資源要素信息，森林場景重建，能夠高效率分析森林林分狀況，林分質(zhì)量。相比傳統(tǒng)調(diào)查手段，顯著降低了勞動強(qiáng)度、減少人力成本，豐富數(shù)據(jù)類型、提升監(jiān)測質(zhì)量。本次地空雷達(dá)融合的新應(yīng)用，對林業(yè)地塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具有非常強(qiáng)的實踐意義。

三維場景建模

三、民用無人機(jī)技術(shù)

我國民用無人機(jī)技術(shù)在世界處于領(lǐng)先地位，有著操控簡單、續(xù)航能力強(qiáng)、應(yīng)用廣、價格低等特點。在森林經(jīng)營中應(yīng)用也比較廣，特別是在森林資源調(diào)查、森林病蟲害防治、森林火災(zāi)監(jiān)控、生產(chǎn)物資運輸、森林面積測繪等方面。

植保無人機(jī)

（一）航拍與監(jiān)測方面

一般民用無人機(jī)如大疆、飛馬等入門級、專業(yè)級別的機(jī)型，搭載高清攝像頭，續(xù)航能力一般在30分鐘至45分鐘左右，飛行半徑3公里左右，配合相關(guān)制圖軟件等使用基本能滿足森林航拍需求，對森林建模，航拍繪圖、制圖、面積測算，資源監(jiān)測等方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。特別是在航拍方面應(yīng)用最廣。

（二）病蟲害防治方面

在病蟲害防治環(huán)節(jié)中，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)可以把無人機(jī)作為作業(yè)機(jī)，在合理的防治方案指導(dǎo)下，攜帶噴施設(shè)備，進(jìn)行農(nóng)業(yè)噴灑防治作業(yè)。這一模式有效避免了林業(yè)工作人員與農(nóng)藥的直接接觸，并有效減少人力成本，是提高林業(yè)生產(chǎn)安全性的有效措施之一。

森林航拍圖

（三）生產(chǎn)物資運輸方面

林業(yè)生產(chǎn)物資運輸主要有苗木、肥料、農(nóng)藥等主要物資，對于林業(yè)行業(yè)來說，森林基本在高山、大嶺當(dāng)中，交通條件有限，傳統(tǒng)生產(chǎn)物資運輸主要依靠農(nóng)用貨車、拖拉機(jī)、摩托車、騾子、馬、人力等方式開展物資調(diào)度工作，南方人工林交通條件好的森林地區(qū)可以用農(nóng)用貨車、拖拉機(jī)等進(jìn)行物資運輸調(diào)度，但是交通條件查的地方，沒有林區(qū)道路的地方主要依靠騾子、馬駝以及人力，其效率、難度可想而知。為了打通林業(yè)生產(chǎn)物資運輸最后一公里，大型無人機(jī)就派上用場了。市面上的用于物資運輸、植保的機(jī)型可載重達(dá)15公斤--30公斤。通過載物低空飛行，基本能解決小型物資的運輸痛點，大大的提高了林業(yè)生產(chǎn)效率。

三、Arcgis制圖軟件

在ArcGIS引入國內(nèi)以前，我國林業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)計，調(diào)查制圖、勾繪面積等方面主要以技術(shù)人員手工制作、繪圖為主，其使用的工具為地形圖、方格紙、鉛筆。最常用的是用半透明方格紙對林地面積進(jìn)行勾繪和計算面積，俗稱“數(shù)方格”，相關(guān)設(shè)計圖紙、成果圖等也只能由市級以上林業(yè)設(shè)計院所完成，林業(yè)生產(chǎn)工作極為不便，效率難以提升。

2004年4月，Esri推出了新一代9版本ArcGIS軟件，為構(gòu)建完善的GIS系統(tǒng)，提供了一套完整的軟件產(chǎn)品，為地理信息科學(xué)提供了巨大的幫助。作為領(lǐng)先水平的地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS已廣泛應(yīng)用到數(shù)字林建設(shè)中的各個方面:森林資源信息管理、森林抽樣設(shè)計、林業(yè)專題圖制圖、森林采伐設(shè)計、營林規(guī)劃設(shè)計、精準(zhǔn)林業(yè)等。ArcGIS在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計管理、林生產(chǎn)中應(yīng)用、林業(yè)數(shù)據(jù)處理、成果制圖等方面發(fā)揮了巨大的作用。

GIS軟件界面

四、森林采伐一體機(jī)

森林采伐機(jī)又稱采伐聯(lián)合機(jī)，分為輪式、履帶，多見于北歐北美地區(qū)已經(jīng)問世有30多年。是一種用于采伐、去枝、去皮和橫截樹桿的樹木采伐機(jī)械。一臺大型采伐機(jī)每小時能采伐100至140棵直徑50至60厘米的樹木，是人工采伐的十幾倍。林木聯(lián)合采伐機(jī)是一種多功能、高自動化、高效率的林木采伐機(jī)械,其底盤作為基本組成部分將直接影響林木聯(lián)合采伐機(jī)在林地的作業(yè)范圍和行駛性能。

采伐一體機(jī)

林木采伐機(jī)

我國最早引進(jìn)機(jī)械采伐機(jī)由斯道拉恩索廣西公司在2005年期間從北歐芬蘭引進(jìn)，在廣西北海開始試采。到2022年底，我國很多機(jī)械裝備制造公司自主研發(fā)的采伐機(jī)頭也在全國廣泛使用，其價格更優(yōu)惠，操作和維修更簡單。