智慧林业实景三维动态监测系统

现在山林管控存在诸多问题，比如下列情况：

（1）人为火险高

近年来，严格控制进山人员携带火种、防火宣传和火种控制力度不够，在林区步道、祭英区存在吸烟、用火等情况，火灾隐患十分突出，可以说是防不胜防。

（2）巡护压力大

大多数林区目前主要依靠人工巡查宣传及管控。林区面积较广、道路较多，人工巡查难于做到严防死守，更不可能24小时值守。若存在天干物燥、风力较大等气候条件，极容易造成重大林区火灾。

（3）人工管控难

现代化科技手段不足，火灾防控、应急响应、处置指挥都主要采取电话呼叫的方式进行，但应急处置组织指挥较为国难，总体防火管控，应急响应和处置指挥都相对被动，完全依靠人工方式开展工作，总体效率较低，且人工投入较大。

智慧林业实景三维动态监测系统以林业发展的现实需求以及信息化建设的成功经验为基础，以成熟稳定的电子政务平台和工作流引擎为依托，以实现林业高度信息化为目的，以系统集成的模块化、流程化处理机制为手段，解决了林业信息化发展过程中的信息化管理、智慧化防治及一体化服务等问题，深化信息技术在林业业务中的集成应用，可为各级林业部门的资源监管、灾害防治与其他业务管理提供一体化解决方案。

1.数字孪生系统架构

感知层：感知层主要包括物理实体中搭载先进物联网技术的各类新型基础设施。

数据层：数据层主要包括保证运算准确性的高精度的数据采集、保证交互实时性的高速率数据传输、保证存取可靠性的全生命周期数据管理。

运算层：运算层是数字孪生体的核心，其充分借助各项先进关键技术实现对下层数据的利用，以及对上层功能的支撑。

功能层：功能层是数字变生体的直接价值体现，实现系统认知、系统分析、故障诊断、预测推演功能，从而起到辅助决策作用。系统认知，数字孪生体能够真实描述及呈现物理实体的状态，它是实现数字孪生体其它高级和智能化功能的基础。系统分析可实现数字孪生体的状态监测功能，发挥对物理实体的早期预警作用。故障诊断，通过分析物理实体的运行状态，了解现象背后的原因。预测推演，是利用仿真技术来预见物理实体未来的状态演变，从而指导当前的运行决策。

应用层：应用层是面向各类场景的数字孪生体的最终价值体现，具体表现为不同行业的各种产品，能够明显推动各行各业的数字化转型。

2.数字孪生系统的典型特征

等价映射：数字孪生体是对物理实体的等价描述，是对物理实体进行数字化而松建的模型数字孪生体的变化能够真实反映现实世界中的物理实体的变化。数字孪生体能够实现双向映射、数据连接和状态交互，起到“数化”、“保真”效果。

实时交互：基于实时传感等多元数据的获取，孪生体可全面、精准、动态反映物理对象的状态变化，包括外观、性能、位置、异常等。“实时”体现数字孪生体所处状态是物理实体状态的实时虚拟映射;“交互”体现数字孪生体与物理实体间存在数据及指令互动。

共生演进：“共生”体现在数字孪生体与物理实体同步构建，在全生面周期中相互依存，孪生体随着孪生对象的生长而不断演变。共智体现在三个层面:孪生体与孪生对象间共享智慧(包括:数据、算法)、孪生体内部各种孪生模型间共享智慧、不同生命周期阶段的孪生体间共享智慧。

预测优化：根据物理实体的各项真实数据，通过数字孪生体进行仿真，实现对物理实体未来状态的预测，预先知晓未来状态能够辅助用户做出更合理的决策。根据物理实体的实时运行状态，通过数字孪生体进行监测，实现对系统不稳定状态的预测，预先觉察即将可能发生的不稳定状态，使用户更从容地处理该问题。

建立数字孪生体的最终目的，是通过描述物理实体集合内在机理，分析规律、洞察趋势，基于分析与仿真对物理世界形成优化指令或策略，实现对物理实体决策优化功能的闭坏。根据数字孪生的典型特征，可以得出数字孪生的体系架构。

3.智慧林业实景三维动态监测系统功能

（1）林业资源管理：数字孪生技术可以对林业资源进行精确建模和仿真，从而实现对资源的动态监测和管理。通过采集和分析大数据，可以实时更新数字模型，反映资源变化情况，并通过算法分析和优化实现资源的合理配置和利用。

（2）林业病虫害预防与治理：数字孪生技术可以对林业病虫害进行模拟和预测，帮助提前制定防治方案。通过与实际情况的数据交互，数字模型可以不断优化，提高病虫害防治的精细化管理水平，减少病虫害对林业资源的损害。

（3）林业生态恢复和保护：数字孪生技术可以模拟林业生态系统的运行和演化过程，通过数据交互和模型优化，实现对生态系统的恢复和保护。同时，数字模型还可以用于评估和分析不同干预措施的效果，为林业生态管理提供科学依据。

（4）林业作业规划与决策支持：数字孪生技术可以对林业作业进行模拟和优化，提供作业规划和决策支持。通过对作业过程进行数字化建模和仿真，可以实现作业流程的可视化和优化，提高作业效率和质量。