摘""要：我國(guó)林業(yè)信息化已經(jīng)進(jìn)入智慧林業(yè)階段，新一代信息技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。本文圍繞智慧林業(yè)的內(nèi)涵和發(fā)展路徑，提出智慧林業(yè)建設(shè)體系架構(gòu)，分析智慧林業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)、3S和北斗導(dǎo)航、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，剖析存在的主要問題，探討未來發(fā)展趨勢(shì)及研究重點(diǎn)。研究表明，我國(guó)智慧林業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究存在基礎(chǔ)設(shè)施不完善、技術(shù)成本較高、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息互聯(lián)互通不強(qiáng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)挖掘不深、技術(shù)融合集成不足和專業(yè)技術(shù)人才匱乏等主要問題。研究認(rèn)為，林業(yè)數(shù)據(jù)挖掘與深層應(yīng)用、林業(yè)云遙感大數(shù)據(jù)研究、林業(yè)塊數(shù)據(jù)研究以及林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合是我國(guó)智慧林業(yè)關(guān)鍵技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)和研究重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智慧林業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；3S；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中圖分類號(hào)：F326.2；S712""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research"Progress"on"Key"Technologies"of"Smart"Forestry"in"China

LI"Hailiang1，"LI"Yiqing2，"DAI"Shengpei1，3，"LUO"Hongxia1，"LI"Maofen1，"FANG"Jihua1*

1. Institute of Scientific and Technological Information， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Applied Research on Tropical Crop Information Technology of Hainan Province， Haikou， Hainan 571101， China; 2. School of Forestry and Grass， School of Water and Soil Conservation， Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210037， China; 3. College of Geography and Environmental Sciences， Hainan Normal University， Haikou， Hainan 571158，China

Abstract："China’s"forestry"informatization"has"entered"the"stage"of"smart"forestry，and"the"new"generation"of"information"technology"plays"an"important"role"in"the"smart"forestry."Based"on"the"connotation"and"development"path"of"smart"forestry，"this"paper"refines"the"system"architecture"of"smart"forestry，"expounds"the"research"status"of"key"technologies"in"smart"forestry，"such"as"Internet"of"Things，"3S"and"BeiDou"Navigation，"Cloud"Computing，"Big"Data，"Mobile"Internet，"etc.，"analyzes"its"main"problems，"and"discusses"its"development"trend"and"research"focus."It"is"showed"that"there"are"some"problems"in"the"research"of"the"key"technologies"of"smart"forestry"in"China，"such"as"incomplete"infrastructure，"high"cost，"inconsistent"technical"standards，"weak"information"interconnection，"unstable"data"quality，"data"mining"not"deep"enough，"insufficient"technology"integration"and"lack"of"professional"and"technical"talents."It"is"suggested"that"the"research"focus"of"the"key"technologies"in"China’s"smart"forestry"in"the"future"will"be"on"four"aspects："forestry"data"mining"and"deep"application，"forestry"cloud"remote"sensing"big"data"research，"forestry"block"data"research，"and"the"deep"integration"of"forestry"internet"of"things，"cloud"computing，"and"mobile"internet.

Keywords："smart"forestry;"Internet"of"Things;"3S;"Cloud"Computing;"Big"Data;"Mobile"Internet

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.11.025

林業(yè)發(fā)展是社會(huì)高質(zhì)量、健康、穩(wěn)定發(fā)展的重要部分，林業(yè)信息化是林業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是推進(jìn)林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。林業(yè)信息化發(fā)展需要經(jīng)歷數(shù)字林業(yè)、智慧林業(yè)和泛在林業(yè)3個(gè)階段。近年來，世界各國(guó)林業(yè)信息化飛速發(fā)展，德國(guó)是近代林業(yè)科學(xué)的發(fā)源地，德國(guó)堅(jiān)持可持續(xù)的森林發(fā)展理念，推崇科學(xué)的森林經(jīng)營(yíng)模式，重視林業(yè)科研教育體系建設(shè)，積極探索林業(yè)信息化發(fā)展模式，不斷提高林業(yè)信息化水平[1]。日本提倡林業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展模式、近自然的森林經(jīng)營(yíng)模式和木材加工的精細(xì)化模式，通過“森林經(jīng)營(yíng)計(jì)劃”和“人才培養(yǎng)總計(jì)劃”等制度的實(shí)施，建立健全林業(yè)可持續(xù)經(jīng)營(yíng)體系，高效建設(shè)可持續(xù)示范點(diǎn)、示范林和示范區(qū)，充分體現(xiàn)了信息化的內(nèi)涵[2]。當(dāng)前美國(guó)、德國(guó)、加拿大、英國(guó)和日本等林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視智慧林業(yè)的發(fā)展，在國(guó)家層面進(jìn)行了系統(tǒng)部署，積極推進(jìn)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、林業(yè)遙感、林業(yè)云和林業(yè)大數(shù)據(jù)、林業(yè)智能裝備等智慧林業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的研究，林業(yè)信息化發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。2013年，《中國(guó)智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》的印發(fā)和第三屆全國(guó)林業(yè)信息化工作會(huì)議的召開標(biāo)志著我國(guó)林業(yè)信息化進(jìn)入智慧林業(yè)階段[3-5]。

智慧林業(yè)是指通過新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的物聯(lián)化、數(shù)字化和智能化，以提高林業(yè)資源的利用效率和生產(chǎn)效益，保障生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展。具體內(nèi)涵包括：數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和人工智能。智慧林業(yè)是一種基于現(xiàn)代信息技術(shù)和科學(xué)管理方法的新型林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)模式，具有高效、精準(zhǔn)和可持續(xù)的特點(diǎn)，是未來林業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。智慧林業(yè)注重體現(xiàn)人的智慧，通過現(xiàn)代信息技術(shù)提升林業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)性、整體性、數(shù)據(jù)化和智能化，促進(jìn)林業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，新一代信息技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中扮演著重要角色[6-7]。本文圍繞智慧林業(yè)的內(nèi)涵和發(fā)展路徑，提出智慧林業(yè)建設(shè)的體系架構(gòu)，介紹智慧林業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并分析其存在的主要問題。同時(shí)，探討智慧林業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)，以及需重點(diǎn)研究和解決的問題。

1""智慧林業(yè)的體系架構(gòu)

智慧林業(yè)是基于數(shù)字林業(yè)，應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)發(fā)展起來的，不僅繼承了數(shù)字林業(yè)的特征，而且具有感知化、協(xié)同化和智能化等本質(zhì)特征[8]。智慧林業(yè)建設(shè)的體系架構(gòu)由感知層、數(shù)據(jù)及傳輸層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用層構(gòu)成（圖1）。

感知層的作用是實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)和管理各種場(chǎng)景中人與林、林與林之間相互深度感知。通過感知層，可以實(shí)現(xiàn)林木的生長(zhǎng)狀況、土地利用情況、氣候變化和病蟲害情況等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和決策提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。感知層的建設(shè)需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林地信息的無線感知、位置感知和時(shí)空感知。感知層是智慧林業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)層，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)目標(biāo)的關(guān)鍵手段。

數(shù)據(jù)及傳輸層的作用是實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)和管理各部門林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、林業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和林業(yè)政務(wù)系統(tǒng)之間信息數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)互通。通過數(shù)據(jù)及傳輸層，可實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)的共享、交流和整合，促進(jìn)林業(yè)信息資源的高效利用和價(jià)值提升。數(shù)據(jù)及傳輸層的建設(shè)需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、3S技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)管理的生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持、空間決策支持和信息傳輸支持。數(shù)據(jù)及傳輸層為實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息共享和交流提供了必要的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障，為智慧林業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)目標(biāo)的重要手段。

應(yīng)用支撐層的作用是為智慧林業(yè)的各項(xiàng)應(yīng)用提供技術(shù)和服務(wù)支撐，包括數(shù)據(jù)分析、智能決策、系統(tǒng)集成和安全保障等方面。應(yīng)用支撐層的建設(shè)需要應(yīng)用3S技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)的深度挖掘、系統(tǒng)集成和智能決策，為林業(yè)生產(chǎn)和管理提供科學(xué)、精準(zhǔn)的決策支持。應(yīng)用支撐層是智慧林業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵層，為后續(xù)智慧林業(yè)應(yīng)用提供必要的技術(shù)和服務(wù)支撐，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)目標(biāo)的重要保障。

應(yīng)用層的作用是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)的具體應(yīng)用，包括林業(yè)生產(chǎn)、林業(yè)經(jīng)營(yíng)和林業(yè)管理等各個(gè)領(lǐng)域的智能化和自動(dòng)化。應(yīng)用層的建設(shè)需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新一代信息技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化、智能化和可視化，提高林業(yè)生產(chǎn)和管理的效率和精度。同時(shí)，應(yīng)用層需與數(shù)據(jù)及傳輸層、感知層和應(yīng)用支撐層緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息資源的共享和交流，促進(jìn)林業(yè)生產(chǎn)和管理的協(xié)同發(fā)展。應(yīng)用層是智慧林業(yè)建設(shè)的核心層，實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)的具體應(yīng)用，為智慧林業(yè)建設(shè)提供必要的技術(shù)和應(yīng)用支持，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)手段。

2""智慧林業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1""物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet"of"Things，"IoT）就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)概念最早由比爾·蓋茨在1995年出版的《未來之路》中提出的。歷經(jīng)近30"a，國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)和組織對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念和內(nèi)涵進(jìn)行了多次擴(kuò)展。物聯(lián)網(wǎng)存在2層含義：一是以互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，繼續(xù)擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；二是任何物與物之間的聯(lián)通[9-10]。物聯(lián)網(wǎng)是多種技術(shù)的集合，主要包括智能感知、智能信號(hào)處理、節(jié)點(diǎn)管理、系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)接入、信息處理及信息融合和智能交互及協(xié)同感知等。

林業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，21世紀(jì)以來，以傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)（radio"frequency"identification，"RFID）、紅外感應(yīng)等為代表的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)已在我國(guó)林業(yè)科研、生產(chǎn)、管理及服務(wù)中得到較多應(yīng)用，林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢(shì)頭[11]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面：一是對(duì)森林資源和環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，包括森林植被、溫度、濕度和地形地貌等多維度參數(shù)，為森林資源管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[12-15]；二是對(duì)森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，通過傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)采集火情數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理，提供火災(zāi)預(yù)警和指揮調(diào)度功能[16]；三是對(duì)森林病蟲害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)防，通過傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)采集病蟲害數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理，提供病蟲害預(yù)防和管理功能[17]；四是對(duì)林業(yè)生產(chǎn)的智能化管理，包括林木生長(zhǎng)情況的監(jiān)測(cè)、林業(yè)機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、林業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理等[18-19]；五是對(duì)林區(qū)安全的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防，通過傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)采集林區(qū)安全數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理，提供安全預(yù)防和管理功能[20]。在智慧林業(yè)應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可通過對(duì)林業(yè)資源和林業(yè)生產(chǎn)的全方位監(jiān)測(cè)和管理，提高林業(yè)資源的利用效率和林業(yè)生產(chǎn)的工作效率（表1）。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)智慧林業(yè)應(yīng)用中具有監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)、生產(chǎn)控制和資源管理智能、生產(chǎn)管理和業(yè)務(wù)操作高效、森林資源數(shù)據(jù)化等明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)提高林業(yè)生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置、降低成本和促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)等產(chǎn)生積極影響，這些影響有助于實(shí)現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的繁榮。但是也存在以下幾個(gè)方面的問題：一是技術(shù)成本較高。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要大量的傳感器、通信設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備等，成本較高。二是數(shù)據(jù)安全問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)成為一個(gè)重要的問題。三是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)來自不同來源，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和整合，以便于數(shù)據(jù)的處理和管理。因此，在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過程中，需要充分考慮以上問題，從而提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。

2.2""3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)

3S技術(shù)是指地理信息系統(tǒng)（Geographic"In-formation"System，"GIS）、遙感（Remote"Sensing，"RS）和全球定位系統(tǒng)（Global"Positioning"System，"GPS）這3項(xiàng)既相互獨(dú)立又密切關(guān)聯(lián)的高新技術(shù)的總稱。具體來說，GIS是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和管理空間地理數(shù)據(jù)。RS即遙遠(yuǎn)的感知，是利用一定的技術(shù)和設(shè)備，在遠(yuǎn)離目標(biāo)的位置上對(duì)目標(biāo)進(jìn)行電磁特征測(cè)量、記錄和分析的技術(shù)。GPS是一種以人造地球衛(wèi)星為載體的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou"Navigation"Satellite"System，"BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[21]。BDS定位精度優(yōu)于20"m，授時(shí)精度優(yōu)于100"ns，BDS可以同時(shí)提供定位和通信功能。

GIS能夠?qū)Ω黝惲謽I(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化表達(dá)，從而為林業(yè)資源管理和決策提供幫助[22]；RS能夠?qū)崟r(shí)獲取森林地表波譜特征，并對(duì)其進(jìn)行加工得到林木生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)狀況等專題圖像信息[23]；GPS和北斗導(dǎo)航技術(shù)能夠?yàn)榱謽I(yè)工作提供高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)[24]。3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：一是利用RS、GPS和BDS獲取森林地理信息，如森林類型、覆蓋度、高程和坡度等，結(jié)合GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)森林資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)[25-28]；二是利用RS進(jìn)行林木生長(zhǎng)參數(shù)的提取與預(yù)測(cè)，對(duì)樹木骨架進(jìn)行重建和參數(shù)反演，實(shí)現(xiàn)林木性狀評(píng)價(jià)[29-30]；三是利用RS、GPS和BDS獲取森林火災(zāi)發(fā)生的位置和范圍，結(jié)合GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警[31]；四是利用RS、GPS和BDS獲取森林病蟲害的分布和變化情況，結(jié)合GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)森林病蟲害的監(jiān)測(cè)和防治[32]；五是利用RS獲取森林經(jīng)濟(jì)價(jià)值和潛力等信息，結(jié)合GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，為森林經(jīng)營(yíng)決策提供重要的數(shù)據(jù)支持[33-34]；六是利用RS和GIS對(duì)森林生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，為保護(hù)森林生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持[35-38]。3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)在智慧林業(yè)應(yīng)用中可以提高數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)度和處理效率，為森林經(jīng)營(yíng)決策提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)森林資源的高效管理和保護(hù)（表1）。

在我國(guó)智慧林業(yè)應(yīng)用中，3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)具有數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理高效、決策支持科學(xué)、監(jiān)測(cè)預(yù)警及時(shí)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)可靠等優(yōu)勢(shì)，在提高林業(yè)資源管理效率、防治森林災(zāi)害、促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有積極影響，這些影響有助于提高林業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性。但也存在以下問題：一是數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定。遙感數(shù)據(jù)受地球環(huán)境和天氣等因素的影響，數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確或者不完整。二是數(shù)據(jù)分析復(fù)雜度高。GIS的數(shù)據(jù)處理和分析需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜度相對(duì)較高。三是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。由于3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用涉及到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)模型和功能組織結(jié)構(gòu)不同，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享和服務(wù)共享的問題?？傊?，3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)在智慧林業(yè)應(yīng)用中存在著一些問題，需要加以解決，才能更好地發(fā)揮3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用效果。

2.3""云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)

云計(jì)算（Cloud"Computing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算服務(wù)模式，它通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算資源的統(tǒng)一管理和分配，用戶可以根據(jù)需求隨時(shí)申請(qǐng)使用這些資源，而無需關(guān)注它們的具體實(shí)現(xiàn)方式和物理位置[39]。大數(shù)據(jù)（Big"Data）是指利用多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)和工具來處理、存儲(chǔ)、管理、分析和應(yīng)用大規(guī)模數(shù)據(jù)的技術(shù)，它包括分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)[40]。從技術(shù)上看，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算是密切相關(guān)的。云計(jì)算可以通過大規(guī)模的計(jì)算動(dòng)態(tài)適應(yīng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理需求，并為大數(shù)據(jù)技術(shù)提供可靠的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)分析工具，提高大數(shù)據(jù)的處理效率和質(zhì)量；同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助云計(jì)算提供更準(zhǔn)確和精細(xì)的資源管理和分配，加強(qiáng)云計(jì)算的安全和性能管理[41]。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)不僅僅指一種海量的數(shù)據(jù)狀態(tài)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，更是一種思維方式和一場(chǎng)技術(shù)變革。

智慧林業(yè)云計(jì)算平臺(tái)利用并行處理技術(shù)，挖掘林業(yè)大數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并將其應(yīng)用于林業(yè)智能決策，為決策提供計(jì)算和存儲(chǔ)能力。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性，方便用戶使用，已成為智慧林業(yè)的核心技術(shù)[42]。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：一是通過云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)林業(yè)資源信息共享平臺(tái)，為政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)等提供林業(yè)資源數(shù)據(jù)共享和服務(wù)，促進(jìn)智慧林業(yè)的發(fā)展[43-45]；二是利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)林業(yè)生產(chǎn)智能管護(hù)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)計(jì)算和分析為林業(yè)生產(chǎn)提供種植、生長(zhǎng)和采伐等各個(gè)環(huán)節(jié)定制育苗、施肥和灌溉等服務(wù)，優(yōu)化種植制度，實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化管理，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本[46]；三是利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建森林火災(zāi)和病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，通過對(duì)森林火災(zāi)和病蟲害歷史數(shù)據(jù)的分析和建模，可以預(yù)測(cè)未來可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并提供相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)和病蟲害的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能決策，保護(hù)森林資源的安全和穩(wěn)定[47-49]；四是利用GEE（Google"Earth"Engine）地理云平臺(tái)提供的多源數(shù)據(jù)和算法，實(shí)現(xiàn)森林資源的監(jiān)測(cè)和管理、森林火災(zāi)和森林病蟲害的監(jiān)測(cè)和預(yù)警、森林生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估、森林經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的評(píng)估、森林應(yīng)急救援以及森林可持續(xù)發(fā)展研究[50-53]。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)不但可以分析處理關(guān)系復(fù)雜的海量林業(yè)數(shù)據(jù)，還能挖掘隱含的信息與知識(shí)，提高林業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步提升林業(yè)生產(chǎn)管控的智能化和經(jīng)營(yíng)決策的科學(xué)性（表1）。

在我國(guó)智慧林業(yè)應(yīng)用中，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)具有多源數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視和決策智能等優(yōu)勢(shì)，對(duì)提高決策效率、促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、優(yōu)化資源利用和保護(hù)，以及促進(jìn)科研創(chuàng)新和合作等具有積極影響，這些影響有助于推動(dòng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高林業(yè)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。但也存在一些問題，主要包括以下幾個(gè)方面：一是林業(yè)管理系統(tǒng)和經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)自行研發(fā)，缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，數(shù)據(jù)獲取方式、時(shí)間等存在差異，形成嚴(yán)重的“信息孤島”現(xiàn)象，造成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散、冗余嚴(yán)重等問題；二是缺乏對(duì)不同類型數(shù)據(jù)的協(xié)同與集成，更缺乏對(duì)林業(yè)大數(shù)據(jù)的多維度分析和深度挖掘，造成林業(yè)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的很多信息資源不能被有效利用；三是隨著普適化智能終端、泛在化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)日新月異的發(fā)展，使得以集中式計(jì)算和存儲(chǔ)為根本性特征的云計(jì)算模式難以普遍適應(yīng)諸多林業(yè)技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景的需求；四是林業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用需與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相匹配，需建立與用戶需求相適應(yīng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用模型和服務(wù)，以提高林業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際效果。因此，在林業(yè)云和林業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的實(shí)踐中，只有解決好以上問題才能充分釋放云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的力量，進(jìn)一步提高智慧林業(yè)的生產(chǎn)精度和管理效率。

2.4""移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（Mobile"Internet，"MI）是移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，是一種新型的數(shù)字通信模式[54]。廣義的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是指用戶使用移動(dòng)電話和掌上電腦（Personal"Digital"Assistant，"PDA）等手持終端，通過無線網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)中，進(jìn)行各種應(yīng)用和服務(wù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具有終端移動(dòng)性、業(yè)務(wù)及時(shí)性、服務(wù)便利性、業(yè)務(wù)與終端強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、終端集成融合性、移動(dòng)終端個(gè)性化和用戶龐大等基本特征[55]。由于網(wǎng)速、上網(wǎng)便捷性、手機(jī)應(yīng)用程序（Application，"App）等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的外在環(huán)境基本得到解決，目前已進(jìn)入全面發(fā)展階段。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其便捷性等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。

在全球快步邁入信息社會(huì)的時(shí)代背景、全國(guó)林業(yè)現(xiàn)代化快速推進(jìn)的行業(yè)背景和全國(guó)林業(yè)信息化快速發(fā)展的專業(yè)背景下，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已全面進(jìn)入林業(yè)政務(wù)、業(yè)務(wù)、商務(wù)、社區(qū)和文化領(lǐng)域[56]。在移動(dòng)生產(chǎn)管控方面，先后建立了移動(dòng)資源監(jiān)管系統(tǒng)、移動(dòng)營(yíng)造林管理系統(tǒng)、移動(dòng)災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急系統(tǒng)、移動(dòng)林改監(jiān)管系統(tǒng)和移動(dòng)林農(nóng)信息服務(wù)系統(tǒng)。這些移動(dòng)系統(tǒng)可以便捷完成林業(yè)數(shù)據(jù)移動(dòng)采集[57]、林業(yè)資源和環(huán)境移動(dòng)監(jiān)管[58]、林業(yè)火災(zāi)病蟲害移動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警[59]、林業(yè)生產(chǎn)技術(shù)移動(dòng)指導(dǎo)[60]、古樹名木移動(dòng)跟蹤[61]、日常移動(dòng)巡檢、林業(yè)應(yīng)急救援移動(dòng)視頻指揮和視頻遠(yuǎn)程會(huì)商[62]等業(yè)務(wù)。在移動(dòng)政務(wù)和移動(dòng)經(jīng)營(yíng)方面，國(guó)家和地方林業(yè)管理部門、高校、科研機(jī)構(gòu)和交易平臺(tái)等相關(guān)單位通過微博、微信訂閱號(hào)、微信公眾號(hào)、騰訊微視、今日頭條號(hào)、抖音號(hào)和手機(jī)App等移動(dòng)新媒體發(fā)布生產(chǎn)、供銷、交易和資源等林業(yè)信息，提供政策、資訊和業(yè)務(wù)查詢服務(wù)，有效地發(fā)揮了信息公開、輿論引導(dǎo)、傾聽民聲、服務(wù)民需的重要作用。林業(yè)移動(dòng)新媒體已成為移動(dòng)電子政務(wù)時(shí)代推行政府信息公開、服務(wù)社會(huì)公眾、展示林業(yè)形象的新渠道。如中國(guó)林業(yè)微博發(fā)布廳、國(guó)家林業(yè)和草原局微博、四川省林業(yè)和草原局微博、南京林業(yè)大學(xué)微博、北京林業(yè)大學(xué)微博、東北林業(yè)大學(xué)微博、中國(guó)林業(yè)產(chǎn)權(quán)交易所微博、華東林業(yè)產(chǎn)權(quán)交易所微博、江南林業(yè)產(chǎn)權(quán)交易所微博、中國(guó)林業(yè)網(wǎng)微信訂閱號(hào)和公眾號(hào)、中國(guó)林業(yè)網(wǎng)微視等。開發(fā)上線的手機(jī)App有中國(guó)林業(yè)網(wǎng)客戶端、中國(guó)竹網(wǎng)App、林業(yè)平臺(tái)App、智慧巡護(hù)App、林調(diào)之星App、林業(yè)公社App、元林?jǐn)?shù)字App、湖南林業(yè)巡護(hù)系統(tǒng)App、廣西林業(yè)在線App等。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智慧林業(yè)的實(shí)現(xiàn)提供了廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)支持，提高了林業(yè)資源管理、生產(chǎn)管控、政務(wù)和經(jīng)營(yíng)的智能化、科學(xué)化和信息化水平（表1）。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)智慧林業(yè)中的應(yīng)用具有數(shù)據(jù)采集便捷、信息傳播效率高、互動(dòng)參與性強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛等優(yōu)勢(shì)，在提高工作效率、便捷服務(wù)與管理、促進(jìn)市場(chǎng)發(fā)展等方面產(chǎn)生了積極影響，這些影響有助于提升林業(yè)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性。但也存在以下幾個(gè)方面的問題：一是我國(guó)林區(qū)多在山區(qū)及邊疆地區(qū)，林農(nóng)使用智能手機(jī)上網(wǎng)的信號(hào)差，基礎(chǔ)通訊功能仍不能保障，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不完善，林業(yè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有待加強(qiáng)；二是受地區(qū)先天資源稟賦、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等外部因素的影響，我國(guó)林區(qū)之間移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展不平衡；三是我國(guó)林區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不完善造成林農(nóng)在家庭以外的場(chǎng)所上網(wǎng)時(shí)需要使用移動(dòng)數(shù)據(jù)，流量費(fèi)用相對(duì)較高；四是林農(nóng)文化程度普遍較低，大多數(shù)林農(nóng)只能對(duì)智能手機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，而無法有效利用智能設(shè)備開展林業(yè)生產(chǎn)、政務(wù)和商務(wù)活動(dòng)，當(dāng)前缺乏實(shí)踐應(yīng)用型的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)培訓(xùn)。若解決好以上問題，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將為智慧林業(yè)的高速發(fā)展提供更有力的技術(shù)支撐。

3""結(jié)論與展望

3.1""結(jié)論

通過對(duì)智慧林業(yè)的內(nèi)涵、體系架構(gòu)以及智慧林業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)、3S和北斗導(dǎo)航、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，以新一代信息技術(shù)為支撐的智慧林業(yè)已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題，許多林業(yè)學(xué)者和專家圍繞智慧林業(yè)進(jìn)行多方面的研究，并已經(jīng)形成了較為豐富的研究成果。具體來講，首先，目前智慧林業(yè)的內(nèi)涵已經(jīng)在學(xué)術(shù)界達(dá)成了初步共識(shí)；其次，現(xiàn)有研究明確了智慧林業(yè)的體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，為智慧林業(yè)建設(shè)中的技術(shù)選擇提供指導(dǎo)；再次，許多研究探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用，如南京林業(yè)大學(xué)黃城威等[29-30]在林木生長(zhǎng)參數(shù)預(yù)測(cè)、樹木枝干重建及參數(shù)反演等林業(yè)人工智能領(lǐng)域進(jìn)行了積極探索，取得了顯著效果；最后，許多地區(qū)從本地區(qū)實(shí)際情況出發(fā)，探索了各地區(qū)智慧林業(yè)的發(fā)展策略，為智慧林業(yè)的進(jìn)一步實(shí)施提供參考和指導(dǎo)。然而，智慧林業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究存在基礎(chǔ)設(shè)施不完善、技術(shù)成本較高、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息互聯(lián)互通不強(qiáng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)挖掘不深、技術(shù)融合集成不足和專業(yè)技術(shù)人才匱乏等問題，需要進(jìn)一步解決。研究表明，推進(jìn)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化，提升林業(yè)遙感的分辨率、精準(zhǔn)度和可靠性，加強(qiáng)林業(yè)云和林業(yè)大數(shù)據(jù)的高集成、大共享和大模型，推進(jìn)林業(yè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高智能、高便捷和廣應(yīng)用，是促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S和北斗導(dǎo)航技術(shù)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)在智慧林業(yè)中高水平應(yīng)用的有效途徑，是智慧林業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，也是智慧林業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)和研究重點(diǎn)。

3.2""發(fā)展趨勢(shì)和研究重點(diǎn)

3.2.1""林業(yè)數(shù)據(jù)挖掘與深層應(yīng)用""隨著林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集效率的不斷提高，數(shù)據(jù)積累量越來越大。因此，對(duì)大規(guī)模、多源、分布式的時(shí)空林業(yè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行有效挖掘，提取其中蘊(yùn)含的有價(jià)值信息，并將其應(yīng)用于實(shí)際的決策支持中，變得越來越重要。通過數(shù)據(jù)挖掘與深度應(yīng)用，可以有效提高林業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，為林業(yè)生產(chǎn)和管理帶來巨大的效益，促進(jìn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙贏。因此，數(shù)據(jù)挖掘與深度應(yīng)用已成為未來智慧林業(yè)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

3.2.2""林業(yè)云遙感大數(shù)據(jù)研究""林業(yè)遙感與云計(jì)算和大數(shù)據(jù)融合產(chǎn)生林業(yè)云遙感大數(shù)據(jù)。開展林業(yè)云遙感大數(shù)據(jù)研究，一方面是發(fā)展大容量高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、控制、防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)化處理和數(shù)據(jù)分發(fā)共享等技術(shù)；另一方面是發(fā)展更多的時(shí)空數(shù)據(jù)分析與挖掘的理論與方法，將海量遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為林業(yè)經(jīng)營(yíng)者制定決策所需要的信息。林業(yè)定量遙感不完全依賴大數(shù)據(jù)，同時(shí)將機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)技術(shù)有機(jī)融合，做到既有數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，又有內(nèi)在的機(jī)制規(guī)律。林業(yè)云遙感大數(shù)據(jù)可以為林業(yè)管理提供更科學(xué)的決策依據(jù)，是未來林業(yè)遙感研究的重點(diǎn)之一。

3.2.3""林業(yè)塊數(shù)據(jù)研究""數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)壟斷等問題限制了林業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，林業(yè)塊數(shù)據(jù)是指把各種分散的和分割的林業(yè)大數(shù)據(jù)匯聚在一個(gè)特定平臺(tái)上并使之發(fā)生持續(xù)的聚合效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多維度的跨界、跨學(xué)科關(guān)聯(lián)。林業(yè)塊數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)發(fā)展的高級(jí)形態(tài)，可以通過數(shù)據(jù)多維融合和關(guān)聯(lián)分析，為林業(yè)發(fā)展提供更加快速、全面、精準(zhǔn)和有效的研判和預(yù)測(cè)。其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)林業(yè)數(shù)據(jù)的融合，為挖掘林業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值提供技術(shù)解決方案。林業(yè)塊數(shù)據(jù)的產(chǎn)生打破了傳統(tǒng)信息不對(duì)稱和物理區(qū)域、專業(yè)領(lǐng)域?qū)α謽I(yè)數(shù)據(jù)流動(dòng)的限制，推動(dòng)了林業(yè)云和林業(yè)大數(shù)據(jù)的創(chuàng)新發(fā)展。從林業(yè)云平臺(tái)化、林業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度以及聚合力3個(gè)重要環(huán)節(jié)著手林業(yè)塊數(shù)據(jù)的研究，是未來林業(yè)云和林業(yè)大數(shù)據(jù)的研究重點(diǎn)之一。

3.2.4""林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合""物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域的三大核心技術(shù)，它們之間的融合將為智慧林業(yè)帶來巨大的變革和創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，云計(jì)算提供海量的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)則讓用戶隨時(shí)隨地訪問這些數(shù)據(jù)，它們之間的深度融合可以實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)的深層共享和交互；云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)提供強(qiáng)大的計(jì)算和分析能力，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)則讓林業(yè)智能化應(yīng)用隨時(shí)隨地得到應(yīng)用；云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合可以帶來多樣化的服務(wù)創(chuàng)新，如林業(yè)政務(wù)云辦理、共享林場(chǎng)、智能森林康養(yǎng)等，為人們的生活和工作提供更加便捷和智能的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合將為智慧林業(yè)帶來許多新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，智慧林業(yè)需不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

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