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1、世界前沿技術(shù)——虛擬森林3300字 　　 摘　要：作者通過學(xué)習(xí)世界各國最先進(jìn)、最前沿的森林管理軟件，通過比較發(fā)現(xiàn)虛擬森林軟件最為值得借鑒。因此本文通過原理、森林管理實(shí)踐和大量豐富的圖片，翔實(shí)、生動地介紹了世界前沿的森林管理軟件——虛擬森林。 關(guān)鍵詞：森林管理； 虛擬森林 1虛擬森林（Rossmann 2007） 虛擬森林（Rossmann 2007）是一個(gè)由多位合作伙伴開發(fā)的技術(shù)；它通過結(jié)合各合作伙伴的專業(yè)技術(shù)和知識，如自動化/機(jī)器人智能技術(shù)、機(jī)械研發(fā)、林業(yè)管理，而實(shí)現(xiàn)的能可視化，可優(yōu)化森林中的生物和技術(shù)進(jìn)程的工具。 虛擬

2、森林需要用到，航測技術(shù)、空間機(jī)器人智能技術(shù)、定位和導(dǎo)航技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、以及最新的造林技術(shù)。虛擬森林的總體目標(biāo)是建立一個(gè)具有多功能的、保存所有相關(guān)數(shù)據(jù)、具有非常高真實(shí)性的、全面的數(shù)據(jù)庫。這個(gè)數(shù)據(jù)庫必須通過若干步驟，來完成構(gòu)建虛擬森林的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。 使用最新的遙感技術(shù)，比如有人或者無人駕駛飛機(jī)航拍，或者利用激光技術(shù)測量森林并搜集數(shù)據(jù)。該遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過各種不同的圖像處理、目標(biāo)識別和分類程序進(jìn)行處理。這些都將整合到虛擬森林中，其關(guān)鍵的設(shè)計(jì)問題是“允許算法進(jìn)化”。每當(dāng)“模擬的結(jié)果”與實(shí)際情況不符，應(yīng)當(dāng)考慮改善目前所使用的算法，或者完全采用新的算法取代原算法。比如，每棵樹都有屬于自己的“

3、電子商務(wù)身份證”，這集合了某棵樹的各種指標(biāo)，包括健康、市場價(jià)值、治療/管理方案等。 圖1 值得注意的是，虛擬森林是結(jié)果導(dǎo)向的數(shù)據(jù)庫，是一個(gè)單樹和樹集群的信息集合的數(shù)據(jù)庫（有時(shí)因?yàn)閱螛涞臄?shù)據(jù)不可用，或過收集費(fèi)用過于昂貴）。當(dāng)然，虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)庫，它能簡單快捷地生成某森林對應(yīng)的虛擬仿真，如此文許多圖所示。雖然虛擬仿真不是虛擬森林最關(guān)鍵的地方，但事實(shí)證明這讓很多與森林相關(guān)的人更容易參與到森林商業(yè)決策中（如圖1所示）。2虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)庫的實(shí)踐由于森林經(jīng)營/管理的復(fù)雜性，虛擬森林的構(gòu)建分為21個(gè)子項(xiàng)目，其中一個(gè)設(shè)計(jì)問題是，需要很么多自動化方面的專家參與到虛擬森林的構(gòu)建中。 2.1森林規(guī)劃

4、 為了支持虛擬森林的森林規(guī)劃，一種新的“四維地理信息系統(tǒng)”方法在這里進(jìn)行了應(yīng)用；它是基于一種創(chuàng)新的虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真的軟件。在一般情況下，“四維”在構(gòu)建過程中極為重要的是“第四維（時(shí)間）”，因?yàn)榈谒木S是所有信息保存在虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)庫中最為重要一個(gè)維度。因此，所有對象不僅與他們的空間上的鄰居有關(guān)聯(lián)，還和時(shí)間相關(guān)，因此使用虛擬森林可以立刻產(chǎn)生“虛擬森林所呈現(xiàn)的信息有多靠近現(xiàn)在或者多遠(yuǎn)離現(xiàn)在”。另外值得一提的是，虛擬森林具有歷史回溯功能。歷史回溯功能是為了從過去進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且將此功能與未來預(yù)測功能結(jié)合在一起，將更加有利于森林決策。因此虛擬森林整合了SILVA工具。 圖2 虛擬森林可以生成一系列以時(shí)間為

5、坐標(biāo)軸的圖片，它們是通過SILVA軟件模擬和預(yù)測某森林5年的情況。這種呈現(xiàn)方式很有說服力，因?yàn)槿藗兛梢酝ㄟ^電腦屏幕直接瀏覽虛擬森林的世界，并且可以“看到樹木隨著時(shí)間的推移在成長”，讓人們感覺像進(jìn)入了時(shí)光機(jī)。四維地理信息系統(tǒng)（GIS）（如圖2所示），是虛擬森林森林的森林規(guī)劃功能的主要和直接的導(dǎo)出結(jié)果。為森林相關(guān)的工作者的日常工作提供幫助，如在森林規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、森林機(jī)械研發(fā)、森林物流及現(xiàn)場信息收集等方面。 虛擬森林的真實(shí)性，并為虛擬森林增加一些無法通過遠(yuǎn)程遙感技術(shù)收集的信息，比如：樹木疾病、樹種的群落層次等。另一方面，先進(jìn)的技術(shù)，把森林工作者從日常工作中解放出來，如測量樹的高度及樹的其他特征等。

6、2.2技術(shù)型生產(chǎn) 另一個(gè)重要方面是虛擬森林對“技術(shù)型生產(chǎn)”的支持。例如，使用先進(jìn)的移動機(jī)器人技術(shù)，使森林機(jī)器更加有效地工作；又例如，由“自動導(dǎo)航指導(dǎo)下進(jìn)行的樹木砍伐”功能，使森立開發(fā)更友好；又例如，在自動輪胎壓力控制系統(tǒng)的支持下，完成的森林開發(fā)。為了能充分利用虛擬森林的新功能，以支持技術(shù)型生產(chǎn)。例如，合理利用森林資源中，最為重要的是，樹木開采機(jī)知道需要樹木品種的確切位置。如果在這樣的情況下，虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)枯中單樹的數(shù)據(jù)（由遙感技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)），可以在地理坐標(biāo)上更新已經(jīng)被砍伐的樹木信息：樹木采伐者只要找到虛擬森林中對應(yīng)的樹木，記住哪些被砍伐掉了，并且把相應(yīng)的信息回傳到虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)庫中。那么，虛擬森

7、林中被砍伐的樹木將與真實(shí)世界同步，并且不需要通過下一次大規(guī)模航拍或者遙感技術(shù)進(jìn)行更新。 由于在德國，森林是由相當(dāng)多的森林擁有者所擁有，而且每個(gè)森林用者擁有的森林面積很小。這里三分之二的私人森林擁有者，平均每位擁有者所擁有的森林面積在0.5～1.5 hm2之間。使用上面所述的新的單樹記錄方式，砍伐樹木可以準(zhǔn)確被記錄在虛擬森林中對應(yīng)的位置上。這種方法解決了GPS無法透過樹冠識別和確定不同的單一樹木的問題。因此，虛擬森林?jǐn)?shù)據(jù)庫為森林擁有者提供了一種光學(xué)GPS設(shè)備；它是利用激光測距儀，以得到一個(gè)接近樹木的距離測量值。然后，使用單一樹木的位置（先前生成在虛擬森林），通過遠(yuǎn)程遙感技術(shù)作為地圖，為自己定位

8、。這個(gè)和我們?nèi)祟愓业攸c(diǎn)的過程很像：先確定標(biāo)志物的位置，在地圖中比較自己和標(biāo)志物的關(guān)系，最終確定自己在地圖中的位置。 這種方法在第一次測試中取得了令人驚訝的好成績?？撤ヒ豢媚挲g80～100歲的云樹，開采機(jī)能夠準(zhǔn)確定位自己的所在位置，正負(fù)誤差為30 cm，這足以為砍伐數(shù)據(jù)的單樹記錄提供足夠高的準(zhǔn)確度。為了更好地指導(dǎo)森林開發(fā)者的日常工作，虛擬森林提供了一些標(biāo)志。將要被砍伐的樹木在虛擬森林中用淡藍(lán)色突出表示，使開采機(jī)的司機(jī)可以很容易地找到需要砍伐的樹木。虛擬森林可以顯示“虛擬界限”，這可以讓開采機(jī)的司機(jī)立即發(fā)現(xiàn)他是否越過了邊界（這里的邊界指地理邊界，如河流、溝渠等，也指森林所有者的邊界）。開采機(jī)的工作路線可以被投射在虛擬森林的虛擬地形上。地形斜坡可以通過剛才提到的方式進(jìn)行觀看。當(dāng)森林開采者開工之前，可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊虛擬森林中的目的地，可以通過觀察“虛擬陀螺”（ “虛擬陀螺”代表目的地）的顏色了解目的地的地形情況。當(dāng)它從綠色轉(zhuǎn)變紅色，表示需要謹(jǐn)慎，因?yàn)榈匦慰赡苁翘浮? 下一步驟是：導(dǎo)航??系統(tǒng)指導(dǎo)采伐機(jī)去采伐下一棵樹。使用計(jì)算機(jī)軟件自動確定待采伐的樹木，這到今天已經(jīng)成為可能；例如在森林精細(xì)化采伐中。現(xiàn)在已經(jīng)不像過去，需要在待砍伐的