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新西蘭林業(yè)研究所(Scion)非常重視林業(yè)信息技術(shù)開發(fā)應(yīng)用,在軟件工具和視覺化技術(shù)方面開展了卓有成效的研究,為新西蘭營林公司全面改善林業(yè)規(guī)劃和提高森林經(jīng)營效率提供了一系列高效的服務(wù)。目前,新西蘭林業(yè)研究所已經(jīng)開發(fā)使用了以下林業(yè)信息技術(shù),以增強(qiáng)新西蘭森林的經(jīng)營和規(guī)劃。
1、信息數(shù)據(jù)支持。
新西蘭林業(yè)研究所開發(fā)建立了數(shù)據(jù)軟件、建模體系和決策支持工具,匯集了新西蘭林業(yè)研究所70年來的林業(yè)科技和森林經(jīng)營研究的相關(guān)數(shù)據(jù)。主要數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)包括永久樣地系統(tǒng)、用于森林規(guī)劃與預(yù)測的實(shí)證型林木生長產(chǎn)出模型和顯示森林生產(chǎn)力及其影響因子的模型。其中,永久樣地系統(tǒng)是一個全面性的綜合數(shù)據(jù)庫,包含新西蘭3萬塊樣地中的40年森林生長數(shù)據(jù)。
2、預(yù)測工具。
預(yù)測工具由新西蘭林業(yè)研究所及未來森林研究所(FFR) 聯(lián)合開發(fā),是一款高智能的森林生長質(zhì)量決策支持系統(tǒng)。這款工具可用于預(yù)測樣地、營林方式和基因?qū)淠炯捌渲l生長的影響,并能預(yù)測這些因素對木材特性的影響,其結(jié)果相對而言較為可靠。同時,預(yù)測工具可以幫助林木投資者評估不同材種的木材價值、凈現(xiàn)值及內(nèi)部收益率。
預(yù)測工具假設(shè)樹種的選擇、樹間距的設(shè)定對造林作業(yè)、林產(chǎn)品產(chǎn)量、木材質(zhì)量、潛在木材利潤會產(chǎn)生重要影響。因此,預(yù)測工具可以從選種階段開始,為森林經(jīng)營者測算每一種決策方案所產(chǎn)生的影響,量化未來的收益與風(fēng)險,幫助管理者做出最優(yōu)化選擇。
具體而言,森林經(jīng)營者、規(guī)劃者和營林規(guī)劃者可以利用預(yù)測工具模擬林分生長量和產(chǎn)量以確定最佳營林方案;安排營林各項活動的時間節(jié)點(diǎn)(如修枝、間伐);綜合考慮林木基因、林地所在地及森林經(jīng)營實(shí)踐之間的相互關(guān)系,繪制模擬木材產(chǎn)量表。
3、地理空間和生物信息技術(shù)。
新西蘭林業(yè)研究所致力于人、地、環(huán)境和森林進(jìn)程等不同層次數(shù)據(jù)的整合,進(jìn)而開發(fā)出具有實(shí)操性的森林經(jīng)營工具。為此,新西蘭林業(yè)研究所的生態(tài)學(xué)家、地理空間和環(huán)境分析學(xué)家聯(lián)合使用地理信息系統(tǒng)(GIS),利用航拍圖、高光譜圖像和激光雷達(dá)(LiDAR)等數(shù)據(jù)來源,分析和視覺化相關(guān)空間數(shù)據(jù)。
地理空間數(shù)據(jù)優(yōu)化了現(xiàn)有數(shù)據(jù)和統(tǒng)計模型。依據(jù)這些數(shù)據(jù),人們能建立模型,提供土地表面的整體情況,獲得更為精準(zhǔn)的結(jié)果,還可以得到一塊林分或新西蘭全部森林的不同地圖界面。每個界面都可以用來探尋和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,如平均空氣溫度和木材密度的關(guān)系。同時,科學(xué)家們也利用生物信息技術(shù)管理并挖掘基因數(shù)據(jù)組的信息。
4、無人機(jī)。
新西蘭林業(yè)研究所投資研發(fā)并使用一款先進(jìn)的無人機(jī) (UAVs)。這款無人機(jī)能夠收集LiDAR數(shù)據(jù)、多光譜圖像以及高清視頻。新西蘭林業(yè)研究所的無人機(jī)團(tuán)隊目前正在開發(fā)能夠?qū)⒋祟悢?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成森林經(jīng)營者所需信息的軟件,旨在確定能夠助力林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)技術(shù),并為森林經(jīng)營者提供易于使用且可信的計算程序及智能工具。
無人機(jī)團(tuán)隊的具體任務(wù)包括:比較基于圖像的低成本點(diǎn)云數(shù)據(jù)與高成本LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù);評估無人機(jī)平臺能否有效收集并呈現(xiàn)林木資源相關(guān)LiDAR數(shù)據(jù)或圖像;檢測并記錄采伐行為的環(huán)境影響;對天氣引起的林業(yè)災(zāi)害進(jìn)行量化評估;規(guī)劃災(zāi)后森林修復(fù)工作。
5、遙感技術(shù)。
新西蘭林業(yè)研究所使用了4大類遙感技術(shù)來獲取數(shù)據(jù),包括LiDAR數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、多光譜及高清視頻(圖像)。而遙感技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)在于如何用該技術(shù)手段增強(qiáng)或取代現(xiàn)有森林資源評估程序并提高評估效率。
目前,新西蘭林業(yè)研究所遙感團(tuán)隊采取的措施包括航拍采伐跡地及采用高清圖像評估植樹的存活率。由于LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取成本較高,團(tuán)隊使用基于圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)來推導(dǎo)冠層高度和地形模型。
