精确林业分析论文

由于人口的急剧增长、人类对地球资源的过度索取以及过度开发与工业化污染环境的后果,人类的生存面临日益严重的自然资源短缺和危机,这也对林业生产提出了更多的要求。为了既满足人类日益增长的需求又能节约林业资源并保持可持续发展,精确林业的概念和实践自然走进了人们的生活。以下是小编精心整理的《精确林业分析论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

精确林业分析论文 篇1：

精确林业的发展现状与应用前景

摘要：精确林业，以信息技术、数字智能等为技术支撑，以生态学、测绘学、工程学等为理论指导，以空间信息理论及其他高新技术为发展导向，最终以实效、准确、智能、可靠等效益出发点来满足大众需求。文下分析精确林业的概念，介绍精确林业的技术支撑，概述精确林业的发展现状及前景，要点性知识以供参考和借鉴。

关键词：林业;可持续发展;技术定位

1  精确林业的概念

精确林业，最早在19世纪80年代提出。1990年的海湾战争中，美国率先使用GPS技术，之后将该项技术应用到林业生产中去，开创以定位技术引领下的精确林业雏形。之后，在一次精确林业学术研讨会上，明确了“精确林业”这一概念，并最终被世人所接受。总观之，该理念的提出，伴随微电子技术崛起而发展，以智能检测管控作物生长、栽培管理、土壤测试技术（如肥料）等等[1]。

根本上来讲，精确林业以信息技术为发展基础，系统整合涉及到林业系统的三维智能管控，融合了大数据、数字智能等技术，关键点实现了对林业发展的适时评价。

由于跨越平面制约影响因子的立体分析，真正体现空间差异的综合诱因分析，并以此为出发执行体现技术、经济等诸多消除差异的控制措施，最终体现出节本增效的投产效益，最大程度维护林业生态效益，有利于林业的可持续发展。

2  精确林业的技术支撑

就存在形式上，精确林业以信息技术、数字智能等为技术支撑，以生态学、测绘学、工程学等为理论指导，以空间信息理论及其他高新技术为发展导向，最终以实效、准确、智能、可靠等效益出发点来满足大众需求。

2.1  遥感技术

借助遥感器获得地表波谱特征，通过对这些特征信息的加工、处理，达到认识处理自然界的目的。该项技术用于精确林业，体现在对林地林木生长状况、环境、空间差異等的获取和修正更新。

2.2  全球定位系统

全球定位系统以卫星、通讯等为技术支撑，借助导航卫星进行全球适时定位的卫星导航系统。该系统具有高精度、快定位、抗干扰、自动化强等特点，应用到精确林业，能快速、实效地对林间信息进行空间定位，并辅以各种机械完成处方作业。

2.3  数据库管理系统

该系统实现数据查找、存贮的一体化查询，避免了零碎信息查询的繁琐。精确林业中该技术的应用，主要用于建立林业资源数据，同时以GIS软件平台完成各项数据的快速索引、分布式处理等等，大大提升林业数据资源的空间管理能力。

2.4  可变量控制技术

该技术的应用，能依据不同位置、要求而自动改变施用比率。核心支撑是计算机控制，依据参数判断林木所需水肥、农药等的类别、数量，进而通过调整植保机械控制喷施速率，以达到精准施肥、灌溉、喷药的目的。该项技术的实施，避免粗放管理造成的资源浪费，体现了“精准”、“按需”、“可控”的原则[2]。

2.5  地理信息系统

以计算机软硬件为支持，存储管理整个地表信息数据，将地理位置与相关属性有效结合起来，用户根据需要图文并茂、准确真实地绘制输入信息。精确林业中应用该项技术，实现对多时空数据的存储、分析，并以此绘制电子地图，作为集成系统的应用平台。

3  精确林业的发展现状

当前，国内精确林业的理论框架逐渐完善，相应的技术体系初步建立，未来可发展的领域进一步扩大。不少高新技术被普遍用于林业，很好用于林界划分、森林防火、林业检测等服务领域。比较传统的人力操作，用于制作林相图，节省制图速度，缩短数据更新周期。用于专题调查，像是林种资源区分、林业资源经营、天然林保护等等，大大提升工作效率。

进一步的探索实践中，逐渐暴露出来的困难同样很明显。最突出的是，计算机控制系统与国内林地资源差异性的精确匹配。就此，研发与不同地区、土壤质量、气候特点等匹配的适用软件，即将成为迫切要解决的问题。在这个过程中，需要若干年对土地投入、气候变化等数据的积累[3]。

4  精确林业的发展前景

精确林业的发展，是基于知识体系的最好体现，也是林业产业创新发展的重要组成部分。推进精确林业的发展，是实现林业可持续发展最迫切的需要。中国幅员辽阔，地大物博，粗放掠夺式的林业经营思路，已经为时过晚。久之，必然造成水土流失、环境污染、土地沙漠化、自然灾害频发。由此，基于上述优劣势分析，精确林业的提出是时代发展的必然，是合理经营森林资源，推进林业资源分类经营、可持续发展的重要选择。作为一项超前性的林业新技术，未来发展前景极为广阔[4]。

但是，作为一项长期工程，我们必须要意识到精确林业发展的艰巨性，意识到精确林业带动下国内林业建设的新局面，为此发展好精确林业任重而道远。今后，我们要着力于建立适合不同地区的精确林业软件，同时做好精确林业软件的推广实践工作。着力于搭建赢得各应用部门好评的技术系统体系，形成自动化高、智能性强、操作安全、推广潜力大、生态效益好的林业指导体系。

5  结语

精确林业是信息技术革命发展的必然产物，我们必须要意识到精确林业发展的必然性，意识到精确林业带动下国内林业建设的新局面，迎接好这次技术革命对林业建设的挑战。

参考文献

[1] 董仲福，梁福光，董仲强.分散林业生产适度规模化的对策探讨[J].种子科技，2019（15）：110.

[2] 邱敏.基于层次分析法的临沧市林业生产现状评价及发展措施[J].绿色科技，2019（23）：34.

[3] 马爱忠.浅谈林场营护林管理存在问题及相关策略[J].种子科技，2020（4）：11.

[4] 张欣.浅析现代林业生产与林业保护的关系[J].现代园艺，2020（6）：78.

作者：窦秉信

精确林业分析论文 篇2：

浅议精确林业

由于人口的急剧增长、人类对地球资源的过度索取以及过度开发与工业化污染环境的后果,人类的生存面临日益严重的自然资源短缺和危机,这也对林业生产提出了更多的要求。为了既满足人类日益增长的需求又能节约林业资源并保持可持续发展,精确林业的概念和实践自然走进了人们的生活。

1、精确林业的含义

以微电子技术、通讯技术和电子计算机技术为代表的信息技术的发展,使人类社会正由传统的工业时代向信息时代迈进,正将世界林业带入数字和信息时代。它将推动电子信息技术及人工智能技术应用于农业系统的发展,引发林业科技革命,是21世纪林业的重要发展方向。

所谓精确林业,是指由信息技术支持的根据空间变异、定位、定时、定量地实施的一整套现代化林业操作技术与管理系统。事实上,这种林业技术体系是信息技术网络化、智能化、数字化综合应用的体现,核心是实时测定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环境因素实际存在的时空差异性分析,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。并按需定量实施灌溉、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。制定出针对性的林业生产措施,在取得最优效果的同时,减少污染,保护生态,实现林业的可持续发展。

2、精确林业主要支撑技术

精确林业以3S技术(GPS,全球定位系统;GIS,地理信息系统;RS,遥感遥测系统)、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他高新科学技术的发展。

3、精确林业的源头

由于精确林业依赖于3S系统,而3S系统在欧美发达国家发展很快,因此精确林业在发达国家崭露头角,发展较快。精确林业的概念和实践,起源于发达国家林业生产高效化程度的提高、林业生产中降低成本、提高投入产出率、发展优质高效林业的要求以及环境保护、资源再生利用、林业可持续发展等方面的需求。这些要求反映了人类的共识,既要经济效益和快速发展,又要社会效益、生态效益和可持续发展。

精确林业的构想是美国在20世纪80年代首先提出的。提出这个概念的基础,是当时微电子技术发展推动了智能化监控技术,同时又结合了作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等技术。由于GPS技术在1990年海湾战争中大显身手,此后美国将这一技术应用到林业生产领域,开创了精确林业技术体系的雏形。到了1992年4月,美国召开了第一次精确林业学术研讨会,精确林业这一概念才逐渐被人们广为接受。

精确林业最基本的技术组成部分是全球定位卫星。后者主要是针对林地面积、林木生长情况等因素的差异而指导人们分别采用不同的经营管理措施等。

4、精确林业现状

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技术及其他高新技术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,山西省二类调查和数字生态都使用3S技术,林业信息管理系统不仅是林业资源管理的工具,同时也可以为用户创建良好的经济效益和管理效益。总之,有如下3个优点:一是节省经费。制作一张林相图或林业规划图,从勾绘草图、小班求积、清样、标注、描色、数据分析、统计等都可以实现计算机化,与人力相比在总体上可节省50倍的经费。二是提高工作效率。提高了内业制图速度,缩短了林业资源数据更新周期;提高各类林业专题调查,如天然林保护工程区划、森林资源分类区划、森林资源分类经营工作效率;提高制作经营决策方案的效率。如此高效地提供林业数据,从而达到了林业决策的适时性。三是使林业经营管理更趋科学化。将空间数据作为不可缺少的因素与属性数据进行综合分析,改变了单一属性数据分析缺陷,使制作的决策方案更加合理;对森林资源的空间属性数据进行动态管理,一旦资源发生变更,即刻对资源数据进行更新,从而准确掌握资源状况,做出有效的决策;制作与生长模型、决策模型等有关的专题地图提供形象化决策分析方案,为经营方案准确、有效地实施奠定了基础。目前,全国精确林业建设已经启动,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。

5、精确林业之路

精确林业是一种基于知识的林业技术体系,是知识经济在林业中的最好体现,也是林业创新体系主要组成部分,可以说是一次世界性林业科技革命的历史机遇。更为重要的是,发展精确林业是有效利用生态资源,实现林业可持续发展的迫切需求。我国是世界上人口最多的国家,地大物博早已成为一种过时观念,因为多年来的粗放性和掠夺性开发早就造成了自然资源的匮乏,再加上人口众多,人均资源就更少。比如,人均林地占有量逐年下降,水土流失、气候异常、环境污染、土地荒漠化严重,致使自然灾害愈加频繁。

在此情况下,实施精确林业必然可以优化资源,保护环境,实现林业可持续发展,实际上这已成为社会经济发展的基本战略。但是,在实施精确林业上还有很多困难,如实施精确林业技术必须使计算机控制的林业技术与土地状况的空间差异精确匹配。我国疆域辽阔,林业生产条件复杂,林业领域电子计算机和信息等技术应用较少,基础设施还不先进。所以,一方面,购买精确林业软件并不实用;另一方面要自行开发适合不同地区、不同土壤土质、适应不同气候的精确林业软件也是一件十分困难的事情。比如,要创建识别树种、林龄、断面积、蓄积量等的3S软件需要测取大量数据,需要若干年的各个地区、地块的投入、气候变化等历史数据,但各地区在这方面都还没有基础。此外,如果能建立适合不同地区土地情况的精确林业软件,林业工作者的操作和认识也需要有一个过程。

6、结束语

精确林业是现代林业发展的必然结果,是超前性的林业新技术,是信息林业的重要组成部分。结合国情、省情,研究发展适用的精确林业技术体系、运用体系是必要的。精确林业的研究与发展,将有助于人口、资源与环境方面重大问题的解决,有助于林业资源的高效利用和林业环境保护。GIS作为精确林业的核心技术,也应适应精确林业需要,作技术上的改进与深入。

作者：李自敬

精确林业分析论文 篇3：

自动化仪表在林业中的的应用前景研究

【摘要】自动化仪表应用于林业的精确施药，该技术的核心内容是实现对靶喷药，达到只对目标物喷药，特别是准确测量施药机械与靶标的距离，采用合适测距系统运用的农药精确施用机械是保证农药精确施药机械有效运行的关键技术。农药精确施用的机械智能测距装置的研制过程，基于化工仪表专业课程理论，培养自动化装置的设计能力、调试能力等职业技能。

【关键词】精确施药；测距装置

1.研究背景

本课题来源于农药精确施用的机械智能测距控制系统的研究项目，以及基于自动化专业职业技能培养的化工仪表课程改革的研究项目。

在化工生产过程中，物料的物位等距离信号的检测工作很重要，要求实时性、精确性。考虑其实效性及研制成本，为准确的检测出距离，可采用多种化工自动化仪表，其中超声波测距装置在各类企业中使用广泛。而对于化工仪表课程，改革的意义在于降低理论学习的难度，增强该课程的直观性，激发学习兴趣，并且使之契合现代实用技术的发展，拉近课堂教学和生产实践的距离，使学生在校期间就能掌握先进的技术手段和方法，为培养和训练学生的分析和解决问题能力打下基础。将具有测距功能的自动化仪表用于林业精确施药，不但能保证所测距离准确，而且还能提高农药防治的实效性，减少环境污染。研制农药精确施用机械智能测距装置，作为化工仪表课程的项目任务之一，摈除以往的纯理论吸收式教学模式，而是引导设计者运用自动化专业理论知识去设计、调试系统，分析解决实际问题，以积累专职技能，体现课程改革的目的，从而研究出职业技能培养的最有力方案。

农林病虫草害是农林生产的主要灾害之一，被称为“无烟的火灾”。农药防治的高效性、速效性、经济性、快捷性，使得农药防治在相当长的一段时间内仍是防治农林病虫草害的最主要方法。但是常规的施药方法，只有微乎其微的农药起到防治作用，而大部分农药没有能够发挥作用，流失到环境中。农药的大量流失不仅造成了对环境的污染和对生态系统的破坏，也在多方面制约了我国农林生产的可持续发展。

针对我国农药用量逐年增加、药效逐年下降、农产品农药加重等问题，研究发展作物病虫草害精确施药技术，大幅度降低农药施用量和其对环境的影响是当前施药控制系统研究的重点。

2.测距装置在林业中的研究现状

2.1 农药精确施用技术研究现状

世界各国对农药精确施用技术的发展潜力及应用前景有着广泛共识，并将其作为发展农业高新技术应用的重要内容。从20世纪90年代开始，美国开始研究农药精确施用技术，如戴维斯加洲大学研制的基于视觉传感器对成行作物实施精确施药系统；Durand-Wayland公司研制的Smartspary果树智能喷雾系统。在国内，南京林业大学郑加强等人从20世纪90年代末开始研究基于计算机视觉的农药精确对靶施用系统和农药实时精确对靶施用方法。

2.2 测距方法

目前一般测距的技术有激光测距、红外测距、微波雷达测距和超声波测距等。

（1）激光测距

典型激光测距的方法有脉冲法、相位法、干涉法等，这些方法各有特点，分别应用于不同的测量环境和测量领域。激光测量系统具有高单色性，高方向性和相干性好等特点，因此激光波束近似直线，很少扩散，波束能量集中，传输距离远，具有反应快、有效测量距离大、分辨率高、误差小等优点。激光镜头易受灰尘、雨雪、风沙的污蚀而影响其工作性能。

（2）红外测距

红外线测距和激光、超声波测距在原理上基本相同，均是根据发射波和反射波时间差来判断目标的距离。红外线介于可见光和微波之间的一种电磁波，它不仅具有可见光的直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透力和能贯穿某些不透明的物质等。红外线测距在技术上难度不大，系统成本低廉，但是在恶劣天气下和稍长距离探测时不够及时、精确。

（3）微波雷達测距

微波是指频率300MHz～300GHz范围内极高频电磁波。微波探测技术是利用电磁波对目标的反射特性进行目标探测和定位，能够精确地测定目标的方向、距离和速度。微波探测技术特点十分明确，其不受热、噪音、温度、气流、尘埃等因素影响，能够适应恶劣环境，抗干扰能力强。然而控制技术较复杂，成本相对较高，多用于军事用途，并且在近距离测距中反而精度不高。

（4）超声波测距

超声波是指频率大于20kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，具有声波传输的基本物理特性如反射、折射、干涉等。超声波测速测距的基本原理是利用其反射特性。超声波发生器发射40kHz超声波遇到障碍物后产生反射波，当超声波接收器收到反射信号后，并将其转换成电信号，测出发射波和回波之间的时间间隔，根据声速即可求出距离。由于超声波频率较高，穿透力强，指向性强，传输过程中衰减少，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，遇到杂质或分界面时会产生反射波，因此常被用于非接触式测距。另外，超声波具备激发容易、检测工艺简单、操作方便、价格便宜等优点，并且对光线、色彩和电磁场不敏感，因此超声波测距对环境有较好的适应能力。

在近距离农药喷洒中，只要对其温度和湿度进行适当的补偿，其测距精度将高于微波雷达测距，达到农药精确施用的目的。

2.3 近距离测距技术研究现状

随着计算机技术、自动控制技术的应用，在许多民用领域中开始需要近目标、无接触、无损伤的目标检测系统，2003年德国学者Thomas Musch采用N分频锁相环发生器设计了24GHz FMCW雷达，由于高线性度、大带宽且采用了相位斜率算法使得测距绝对误差小于±0.8mm。

国内学者对近距目标探测技术的研究主要集中在W波段的系统设计，2001年，南京理工大学娄国伟、李兴国、吴文等研制了3mm波段FMCW近程雷达。

3.测距装置在林业中的应用

从目前世界上精确施药技术的发展情况来看，在当前相当长的一段时间内，精确施药需要解决的核心问题是减少施药液量和药剂量，提高农药在作物上的附着率、减少农药在地面的沉降，提高喷施质量和减少农药对环境的污染等。

解决上述问题的有效途径之一就是把自动化技术与喷雾技术相结合，实现对靶喷药，达到只对目标物喷药的目的。在农药精确施用研究中，准确测量施药机械与靶标的距离是保证农药精确施药系统有效运行的关键技术。

将测距系统应用于林业，精确测量施药机械与靶标的距离，从而可以通过农药精确施用机械智能决策支持系统确定施药参数，并自动控制可变量喷头，从而实现农药精确施用。

4.结论

我国目前销售使用制剂农药数量巨大，如果采用合适测距系统，应用于农药精确施用机械，将节省极为可观的农药使用量，产生显著的经济效益和社会效益。同时，可大大提高农药附着率，减少农药漂移和地面无效沉淀，改善农业生态环境，具有重要的环保意义。

在农药精确施用的过程中，比如行道树的农药喷洒，环境因素对施药精度的影响最大，且为近距离施药。在近距离农药喷洒中，超声波测距方法对温湿度的要求最低，只要对其温度和湿度进行适当的补偿，超声波测距精度将高于微波雷达测距，满足农药精确施用的目的。即使再从经济成本的角度来考虑，超声波测距方法无疑为首选。其优势所在，为高效智能的农药精确施用机械提供有效、实用的测距手段和方法，在林业中的应用前景广泛。

超声波测距装置的研制过程，也是化工仪表课程改革的试验田。研制该装置需要详细设计出系统硬软件，再对装置进行调试，分析解决实际工程问题，该过程基于自动化专业课程理论，有利于职业技能的培养。

参考文献

[1]孙松平.农药精确施用机械智能决策支持系统研究[D].南京林业大学博士论文，2009.

[2]孙会楠.基于单片机的倒车雷达研究[J].科技创新导报，2011，15.

作者：朱玉奇 刑玉秀