人工智能技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的發(fā)展研究

何永彪

（山西省呂梁市交城縣林業(yè)局 山西呂梁 030500）

1 精準(zhǔn)林業(yè)的概念及其發(fā)展意義

1.1 發(fā)展精準(zhǔn)林業(yè)的長遠(yuǎn)意義

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，林業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入一個(gè)全新的階段，對林業(yè)領(lǐng)域提出了更高的要求，林業(yè)工作面臨著新的形勢及新的挑戰(zhàn)。習(xí)總書記也指出，現(xiàn)代林業(yè)既要綠水青山，更要金山銀山，因此如何高效地發(fā)揮林業(yè)的最佳生態(tài)功能，精準(zhǔn)林業(yè)正是基于此而產(chǎn)生的一種現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)體系，是林業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1.2 精準(zhǔn)林業(yè)的概念

精準(zhǔn)林業(yè)主要是指將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)領(lǐng)域之中，比如林木遺傳工程、數(shù)據(jù)通訊、傳感器技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)林業(yè)管理的一體化、信息化、數(shù)字化。在精準(zhǔn)林業(yè)中，精確的計(jì)算和監(jiān)測森林生長技術(shù)核心，這對于精準(zhǔn)林業(yè)對提高林業(yè)領(lǐng)域管理工作效率具有重要意義。

近年來我國政府逐漸認(rèn)識到精準(zhǔn)林業(yè)對林業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的積極作用，采取了一系列積極的措施，如“863：計(jì)劃，將精準(zhǔn)林業(yè)研究放在重要地位，并且取得卓越的研究成果。但是由于我國精準(zhǔn)林業(yè)起步較晚，其發(fā)展目前仍然處于一個(gè)初級階段，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，努力推動精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展不可懈怠。

2 精準(zhǔn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

（1）我縣國土總面積1826.47km2，縣邊境線總長227.25km。地處山西中部，呂梁山東側(cè)晉中盆地西部邊緣，東鄰清徐縣，南接文水縣，西連離石市，西北與方山縣相鄰，正北與婁煩、古交毗鄰。全縣林業(yè)用地153890.77hm2，占土地總面積的84.25%。全縣森林覆蓋率為54.58%，林木綠化率為72.17%。

（2）從全縣土地利用及其森林資源分布情況來看，林地資源地域性廣，林地資源比例高，根據(jù)整合匯總后的2009 年基數(shù)統(tǒng)計(jì)，全縣土地總面積182648.98hm2，其中：林業(yè)用地面積153890.77hm2，占土地總面積的84.25%；比全省平均水平高。

（3）隨著我縣經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，長期以來由于只注重管理、不注重基礎(chǔ)性工作，一直沒有編制過林地保護(hù)利用規(guī)劃，致使林地管理無法做到統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)管理，定量控制、定額管理，突出重點(diǎn)、強(qiáng)化效益。由于缺少統(tǒng)一規(guī)劃，林地保護(hù)利用存在顧此失彼，不合理的征占用林地，一定程度上破壞了生態(tài)長遠(yuǎn)的發(fā)展需要，隨著生態(tài)縣建設(shè)的不斷推進(jìn)，如何加強(qiáng)依法保護(hù)和合理利用林地資源的管理，已成為本縣林業(yè)主管部門一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。林地資源是不可再生資源，要從源頭抓起，因此，迫切需要一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃，依法履行林地資源管理，科學(xué)合理的規(guī)劃林地保護(hù)與利用，保障林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。

3 國內(nèi)精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展遇到的問題和對策

（1）據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織最新公布的《2015 年全球森林資源評估報(bào)告》顯示，從1990 年到2015 年，全球森林面積凈減少19.35億畝。而中國的森林面積由20 億畝增加到31.2 億畝，凈增加11.2 億畝，成為全球森林面積增長最多的國家。但是由于我國人口規(guī)模大，森林面積人均與世界相比差距不小。

（2）眾所周知，林業(yè)具有生產(chǎn)周期長、區(qū)域大、干擾多、條件復(fù)雜的特點(diǎn)，這對精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，但是林業(yè)的這些特點(diǎn)也凸顯了發(fā)展精準(zhǔn)林業(yè)的重要性，即便存在困難，也要迎難而上。

（3）目前國內(nèi)精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展受到多種問題的影響，但其面臨的主要問題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，起步晚，計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍較窄，林業(yè)整體信息化水平不高。其次，項(xiàng)目起點(diǎn)低，資金短缺，專業(yè)人才不足。以上兩個(gè)主要問題是我國精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展面臨的重大阻礙，應(yīng)當(dāng)切實(shí)采取措施予以解決。

（4）筆者認(rèn)為，解決國內(nèi)精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展遇到的問題，應(yīng)著重做到以下幾點(diǎn)：①應(yīng)制定完善的精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展總體目標(biāo)，在總體目標(biāo)的指導(dǎo)下有序的開展。②要從國內(nèi)精準(zhǔn)林業(yè)信息化發(fā)展實(shí)際情況出發(fā)，全面規(guī)劃，分布實(shí)施，建設(shè)林業(yè)信息管理平臺。③應(yīng)增大投資，加強(qiáng)技術(shù)研究，努力培養(yǎng)專業(yè)人才。

4 人工智能應(yīng)用于精準(zhǔn)林業(yè)的必要性

人工智能技術(shù)（AI）是在社會信息化進(jìn)程不斷加快的形勢下產(chǎn)生的，是一門知識工程學(xué)。人工智能技術(shù)通過對人腦的行為如演繹、語言、視覺辨別等進(jìn)行模仿，能夠最大限度的提升計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中的價(jià)值。精準(zhǔn)林業(yè)的長期發(fā)展，離不開3S 技術(shù)、信息技術(shù)、可變量控制技術(shù)等，而以上技術(shù)正是人工智能的核心。可以說人工智能技術(shù)是推動精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展的核心動力，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)林業(yè)是大勢所趨。

5 人工智能在林業(yè)專家系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，人工智能技術(shù)在國內(nèi)林業(yè)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，典型代表如林業(yè)信息采集系統(tǒng)、林業(yè)預(yù)測支持系統(tǒng)、林業(yè)專家系統(tǒng)等。本文主要以林業(yè)專家系統(tǒng)為例，著重探討了人工智能技術(shù)的應(yīng)用。

5.1 林業(yè)專家系統(tǒng)的模型構(gòu)成

與一般專家系統(tǒng)相比，林業(yè)專家系統(tǒng)的工程庫中儲存的知識更多，為林業(yè)信息決策方面提供的參考更為權(quán)威。

以軟件結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，對林業(yè)專家系統(tǒng)進(jìn)行分類，可分為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、知識工程庫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、解釋系統(tǒng)、推理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)模型分析系統(tǒng)、知識處理系統(tǒng)等幾個(gè)主要子系統(tǒng)。其中，推理系統(tǒng)的處理主要由推理機(jī)完成，并且將人工智能程序嵌入推理軟件的程序端口可以進(jìn)行升級。解釋器主要是對專家系統(tǒng)和用戶界面之間的交流進(jìn)行翻譯。

5.2 林業(yè)專家系統(tǒng)運(yùn)行原理

依托人機(jī)界面，專家、用戶計(jì)算機(jī)之間可以流暢的進(jìn)行通信交流，并可以對用戶使用進(jìn)行指導(dǎo)，迅速的將處理后的決策結(jié)果輸出。專家通過交互界面將相關(guān)知識輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過內(nèi)部系統(tǒng)處理相關(guān)知識，并把它知識工程庫。知識工程庫與數(shù)據(jù)庫之間的交換由推理機(jī)完成，推理機(jī)持續(xù)積累判斷經(jīng)驗(yàn)，向用戶提供可靠的決策信息。用戶將特定的需要求解的數(shù)據(jù)格式輸入系統(tǒng)，解釋器和數(shù)據(jù)模型對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由推理機(jī)完成模糊求解，盡可能的為用戶提供可靠的答案。人工智能的思維模式與推到過程是系統(tǒng)運(yùn)行過程中采用的主要機(jī)制。

5.3 人工智能因素

另外人工智能的因素也是林業(yè)專家系統(tǒng)的模型庫不可忽略的。模型的基本應(yīng)用知識應(yīng)包括在模型庫管理系統(tǒng)中，模型庫必須具有自己的知識庫和推理機(jī)構(gòu)才是智能化。在知識庫、推理機(jī)、模型庫系統(tǒng)的共同作用下，不斷提升模型庫系統(tǒng)的能力，協(xié)助用戶對問題進(jìn)行識別，從模型庫中挑選最佳的求解模型。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，模型之中也會嵌入林業(yè)專家系統(tǒng)，可將其視為一類特殊的模型，林業(yè)專家系統(tǒng)有利于改善林業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)語

隨著政府對精準(zhǔn)林業(yè)的投資不斷加大，我國已經(jīng)建立了一大批精準(zhǔn)林業(yè)示范基地，精準(zhǔn)林業(yè)正向規(guī)模化、可持續(xù)化發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，我們應(yīng)進(jìn)一步加快建設(shè)精準(zhǔn)林業(yè)信息資源，積極將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)林業(yè)之中，以保障林業(yè)信息化健康、有序發(fā)展。