李崇實 何強利

(陜西太白山國家級保護區(qū)，陜西 楊凌 712100)

21世紀，人類社會進入了信息化時代,信息化技術(shù)在社會各個領(lǐng)域得到了廣泛應用。將云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)和林業(yè)發(fā)展進行融合，發(fā)展以信息化技術(shù)為支撐的現(xiàn)代林業(yè)，建立適應經(jīng)濟社會發(fā)展的現(xiàn)代林業(yè)體系，成為未來林業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。自然保護地作為保護生物多樣性、改善環(huán)境作用的主力軍，在涵養(yǎng)水源、保持水土、改善環(huán)境和保持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要作用。推動自然保護地信息化建設，建立資源立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯的自然保護新模式，對促進林業(yè)科學發(fā)展具有十分重要的意義。

1 太白山保護區(qū)概況

太白山保護區(qū)位于秦嶺西部，地處周至縣、眉縣、太白縣3縣交界處，總面積為56325hm2，主峰拔仙臺海拔3767.2m，是我國大陸E105°以東地區(qū)的最高名山。太白山保護區(qū)是秦嶺生物多樣性的代表，共有種子植物1783種，蕨類植物110種，苔蘚植物325種；有獸類72種(亞種)，鳥類218種(亞種)，兩棲爬行類36種，森林昆蟲1991種。是大熊貓在我國分布的最北界，世界著名的生物多樣性天然“基因庫”。發(fā)源于太白山的河流有10條，其中湑水河、黑河、石頭河、霸王河等主要河流都是漢中及關(guān)中地區(qū)工農(nóng)業(yè)及生活用水的重要補給水源地。

2 太白山保護區(qū)信息化實踐

2.1 信息化建設背景

太白山自然保護區(qū)信息化建設最早始于1996年全球環(huán)境基金(GEF)項目，建立了BIMS管理系統(tǒng)，因系統(tǒng)偏重于人物的管理，應用面窄，目前已棄用。保護區(qū)日常野外巡護工作主要是實施手持GPS野外巡護管理，確保巡護員野外巡護監(jiān)測到位。2011年開發(fā)了GIS生物多樣性地理信息系統(tǒng)單機版，由于野外信息來源較少，應用效果不佳，隨著電腦操作系統(tǒng)的快速升級，目前該系統(tǒng)已無法使用。2015年以來，持續(xù)開展了以大熊貓分布活動為重點的感應式紅外相機監(jiān)測，盡管相機數(shù)量不足，但也取得了豐富的監(jiān)測資料。2017年相繼在高海拔區(qū)域建立了5處視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于森林防火和高山區(qū)人為活動監(jiān)測。通過20a多的探索，太白山保護區(qū)信息化建設和應用總體水平低，沒有整合監(jiān)測、巡護、項目等數(shù)據(jù)信息搭建一個集約化、統(tǒng)一化的管理平臺，各業(yè)務數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一標準，存在數(shù)據(jù)“孤島”，數(shù)據(jù)之間無法共享，使用效率低，無法發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。直到2019年，太白山保護區(qū)在有關(guān)項目的支持下，信息化建設才走向新的階段。

2.2 建設思路及目標

通過信息化建設，保護區(qū)加強轄區(qū)內(nèi)各種數(shù)據(jù)采集設備及應用終端實時數(shù)據(jù)交換，建立以數(shù)據(jù)庫建設為主的核心，科學整合科研監(jiān)測、野外巡護、生態(tài)旅游、公眾教育、森林防火等各類業(yè)務數(shù)據(jù)，實現(xiàn)保護地立體化感知、數(shù)據(jù)信息共享交互的信息化管理平臺，對全轄區(qū)生境和動植物資源進行精細保護和動態(tài)監(jiān)管，為保護區(qū)科學決策提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3 信息化建設內(nèi)容

太白山保護區(qū)信息化建設主要分為前端業(yè)務數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設、業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、局指揮系統(tǒng)及分控中心建設和局中心決策系統(tǒng)平臺建設4個部分，見圖1。

圖1 信息化建設總體結(jié)構(gòu)圖

2.3.1 前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由野外視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外相機系統(tǒng)、手持移動終端、生態(tài)環(huán)境因子自動采集系統(tǒng)模塊構(gòu)成，實現(xiàn)生態(tài)安全信息、主要保護物種監(jiān)測信息、生態(tài)環(huán)境因子和人為活動等數(shù)據(jù)的采集，見表1。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

由于保護區(qū)山大溝深，大部分轄區(qū)屬于無人區(qū)，沒有移動網(wǎng)絡信號，因此信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)主要采取5.8GHZ頻段無線網(wǎng)絡傳輸模式，個別區(qū)域采用光纖傳輸模式。在保護區(qū)關(guān)鍵物種分布區(qū)域的制高點架設9個塔點作為骨干節(jié)點，在低山區(qū)域建立8處高山數(shù)據(jù)匯聚點。塔點與前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、塔點之間使用無線或者光纖傳輸，塔點通過無線將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)匯聚點，數(shù)據(jù)匯聚點通過光纖將數(shù)據(jù)從運營商網(wǎng)絡傳至管理局指揮中心，再由指揮中心將數(shù)據(jù)傳輸至各保護站(分控中心)，見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 指揮中心及分控中心

指揮中心主要分為視頻監(jiān)控中心及中心機房2部分。建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全系統(tǒng)、指揮中心服務器及存儲系統(tǒng)、資源數(shù)據(jù)庫和決策系統(tǒng)平臺等。

在保護站部署接入交換機、操作平臺及LCD液晶顯示屏等設備，建立分控中心。通過部分監(jiān)控數(shù)據(jù)實時回傳和數(shù)據(jù)變動回傳的方式，將各監(jiān)測點采集的數(shù)據(jù)傳輸至分控中心，完成對各保護站轄區(qū)的實時監(jiān)控。

2.3.4 管理局中心決策系統(tǒng)

管理局中心決策系統(tǒng)主要包括自然保護區(qū)信息化管理平臺建設和數(shù)據(jù)中心建設。

2.3.4.1 自然保護區(qū)信息化管理平臺

平臺緊緊圍繞保護區(qū)資源調(diào)查、巡護監(jiān)測、科學研究、宣傳教育、社區(qū)共管等核心業(yè)務，建立了生物資源管理、生物多樣性監(jiān)測管理、巡護數(shù)據(jù)采集與管理、生境監(jiān)測管理、人為干擾監(jiān)測管理、地理空間管理與展示、視監(jiān)控融合、救援與指揮管理、宣教管理、公眾信息管理與發(fā)布、大數(shù)據(jù)分析等模塊。

2.3.4.2 數(shù)據(jù)庫建設

圍繞保護區(qū)保護生物多樣性、自然景觀、第四紀冰川遺跡、古文化遺產(chǎn)和重要的水源涵養(yǎng)地的總目標，分析保護區(qū)各業(yè)務科室數(shù)據(jù)特點和業(yè)務流程，結(jié)合主管部門和公眾對保護區(qū)數(shù)據(jù)的共享需求，通過規(guī)范林業(yè)信息分類、采集、存儲、處理、交換和服務的標準，建立統(tǒng)一標準數(shù)據(jù)庫，為保護區(qū)管理人員提供轄區(qū)資源狀況查詢、瀏覽和可視化展現(xiàn)。同時為相關(guān)行業(yè)和社會提供多元化信息服務。

3 安全系統(tǒng)建設

保護區(qū)綜合業(yè)務信息和系統(tǒng)服務類型，將保護區(qū)信息化系統(tǒng)保護等級定為第二級(S2A2G2)，整體信息化平臺按照三級進行建設。按照國家信息安全等級保護的有關(guān)標準和要求，通過滿足物理安全、網(wǎng)絡安全、主機安全、應用安全、數(shù)據(jù)安全5個方面，利用密碼代碼驗證、可信接入控制等核心技術(shù)，在“一個中心三重防御”的框架下完成信息系統(tǒng)的全面防護。同時，建立健全了組織機構(gòu)、規(guī)章制度，加大對工作人員安全管理和培訓，確保為信息化系統(tǒng)提供立體、全面的安全保障防御體系，保證了信息化系統(tǒng)整體安全保護能力。

4 存在的問題和挑戰(zhàn)

太白山保護區(qū)信息化系統(tǒng)因起步早，建設標準比較低，雖然2019年起項目投資建設、信息化規(guī)范管理進程加快,但是對標林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和治理能力現(xiàn)代化建設還存在短板。

4.1 信息化基礎(chǔ)設施依然薄弱

保護區(qū)轄區(qū)主要在中高山區(qū)域，公共電力、通訊設施無法覆蓋整個轄區(qū)，因此，轄區(qū)野外監(jiān)測點在覆蓋率、自動化、數(shù)據(jù)實時性與及時性還不夠完善。如，紅外相機系統(tǒng)雖然基本做到了重點區(qū)域覆蓋，但與信息化網(wǎng)絡系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性較小，無法通過無線網(wǎng)絡自動傳輸至局指揮中心，需要人工進行回收數(shù)據(jù)及更換電池。

4.2 信息化系統(tǒng)模塊功能偏弱

新形勢下，保護區(qū)日常及業(yè)務工作日益繁雜，信息化系統(tǒng)功能固定，不能滿足工作標準化、規(guī)范化、精細化需求，亟需對信息化系統(tǒng)進行升級，擴展模塊功能，增加自定義模塊功能，提升信息化系統(tǒng)效能。

4.3 林業(yè)智慧化水平有待提升

信息化系統(tǒng)已經(jīng)基本建立，能夠滿足保護區(qū)業(yè)務工作的需要，但是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息資料偏少，系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析模塊應用水平較低，對數(shù)據(jù)的深入挖掘、關(guān)聯(lián)性分析還不足。如，保護區(qū)建區(qū)50a有余積累的大量專業(yè)數(shù)據(jù)和檔案文件，需要經(jīng)驗豐富的工作人員整理校對錄入，工作量非常大。

4.4 信息化系統(tǒng)專業(yè)化人才缺乏

保護區(qū)工作人員主要是林業(yè)方向?qū)I(yè)技術(shù)人員，雖然在信息化系統(tǒng)建設啟動后，經(jīng)過多次培訓，基本上掌握了信息化系統(tǒng)的使用和管理，但是由于信息系統(tǒng)技術(shù)含量高、維護比較復雜，亟需開發(fā)和維護信息系統(tǒng)的專業(yè)性人才。

5 對策及建議

針對太白山保護區(qū)信息化建設的問題和難點，提出如下建議。高度重視信息化建設工作。新形勢下，做好信息化建設，加快推進保護區(qū)治理能力現(xiàn)代化，實現(xiàn)保護區(qū)從傳統(tǒng)管理到自動化、智能化轉(zhuǎn)變，對提升保護區(qū)管理水平有著重要的意義。加強技術(shù)人員交流培訓。積極鼓勵培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員學習和鉆研信息化專業(yè)知識，采取“請進來、走出去”的方式，及時邀請專家教授講課培訓，同時抓住各種機會，組織人員外出學習，提高專業(yè)技術(shù)人員信息化水平。加大后期項目資金投入。積極爭取項目資金，加強課題研究協(xié)作，統(tǒng)籌兼顧，穩(wěn)步提升信息化系統(tǒng)。