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日本智慧林業-情報通信技術(Information and Communication Technology, ICT)開發及運用


      長期以來,我國對於林業經營上主要偏重於保育做政策導向,許多天然林及人工林皆採取禁止伐採或是限制年伐而並未進行合理之經營及管理;但國內對於木材利用及需求並未因此減少,因此,造成我國對於木材原料之取得多數來自國外進品而使我國在木材自給率不足1%。有鑑於目前各國對於自身國內木材自給率提升做為林業政策考量下,林務局在近幾年來開始大力推行國有材生產、利用,並結合各地區之在地林業生產合作社推動永續林業並希望木材自給率能提升至3%以上。然而,受限於現今林業政策下,許多國公有林撫育疏伐及皆伐作業逐年降低,實際從事林業相關之技術人員缺乏,此外,許多疏伐林地受限於台灣山地地形陡峭、林地面積多為偏小並且分散、零碎,更提高生產成本,而有利不及費的情形。因此,如何以區域尺度進行具有效率並合理之森林經營計畫並能予以實踐將是未來台灣林業所需考量之重點之一。

 

 

 

       作者以鄰近國家日本為例,日本對林業經營上具有悠久之歷史並擁有相當成熟之林業經營技術;但近年來,經濟結構改變下,大量進口材之輸入及建築材料改變下,木材價格逐年下降而使林業經濟效益惡化而使林業勞動人口外流。在此循環下,日本林業生產也面臨經濟效益及生產下降之問題。因此,為整合日本林業整合並推動林業成長及產業化,日本林野廳近年來大力推動情報通信技術(Information and Communication Technology, ICT)開發及運用,透過智慧化管理整合林業經營相關資訊及情報藉以降低林業經營成本並改善及提高林業效益。ICT主要為資訊科技及通訊技術的合稱,透過各種資訊收集及整合並形成大數據庫,經由網路雲端及GIS系統能即時上傳並更新相林業相關資訊,提供政府相關單位、管理者及業者進行森林經營決策制定及執行之參考依據(圖1)。

 

 

 

圖1森林情報共有及利用(修改自日本林野廰)

 

 

       在此前提下,精確之林業基礎資料收集更顯重要,因此,日本林野廳除推動ICT運用於林業上,也致力發展森林資源調查技術提昇。在森林資源中如立木材積等相關調查,對於森林經營及木材生產計畫及實施上提供基礎參考資料。然而,傳統調查過程中,常需投入大量人力進行各種林業調查與紀錄,後需處理亦需要將資料進行整理才可方便分析與利用。因此,為達成林業成長及產業化之目標,如何降低人力成本及經費將是未來林業重要課題。因此,近年來在森林資源調查方面已逐漸導入地面及空戴光達技術進行調查。地面光達能透過點雲資料之樹高與樹徑之3D資料進行非破壞性之區分材積估算,並建立立木材積式。地面光達所建立之林木測計、立木競爭指標、林冠孔隙,可更準確的量化各種林木狀態變化之資訊。而空戴光達更能大範圍進行調查,並針對地形險峻,調查人員不易到達之區域進行拍攝並獲取資料。此外,無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)更能對於小面積森林進行即時性之資源調查。透過光達技術逐漸成熟,價格及操作性相較以往昂貴、笨重不易操作,以漸漸易被人接收;由光達所進行調查點雲資料能永久保存之外,並藉自動化之方式快速與正確的獲取各種立木資訊,以大大降低森林資源調查之成本及經費。

 

 

圖2 以地面光達測量樣木資訊

 

       森林資源調查為森林經營管理的重要基礎工作。近幾年來,國有材生產、利用已逐漸受到重視及關注。而相較於過往林業經營方法,現今林業經營更注重小面積、集約式進行林木生產。因此,無論是林業決策單位或是林業業者如何即時性、高效率、高準確性及多面向的資訊提供,才能滿足現階段森林經營管理的決策需求。目前林業領域已普遍結合航空照片或衛星影像與地面調查,獲取森林資源動態變化資訊。然而,此等遙測技術,容易遭受氣候與地形遮蔽影響,加上資訊本身為二維空間影像,使得量測資訊提供受到限制。目前地面樣區的調查均以人力為主,對於現地測量可能會有人為產生之誤差,若以地面光達,進行地面樣區的影像拍攝,除了可避免人為誤差外,亦可將資料以3D影像的方式保存,以利未來深入探討比較。

 

 

 

圖3 於林間操作UAV進行森林樣區空拍作業

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