四川省林业厅森林防火信息系统解决方案

目录一项目简介 (1)1.1系统建设原则 (1)1.2 系统建设的目标和意义 (2)1.3系统构架 (3)二外业信息平台 (4)2.1前端 (5)2.1.1 现场站点情况 (5)2.1.2前端设备组成 (6)2.2传输 (7)2.2.1无线传输 (7)2.2.2有线传输 (7)2.2.3 有线和无线结合的传输模式 (8)三内业监控系统 (10)3.1系统开发环境 (10)3.2系统建设和应用基础 (10)3.2.1数据基础 (11)3.2.2森林防火地理信息系统数据库建设 (12)3.3系统建设技术路线 (13)3.3.1系统建设的主要内容 (13)3.3.2系统建设的技术路线 (15)3.3.3系统功能模块 (15)3.3.3.1防火综合信息查询、管理与林火预测模块 (16)3.3.3.2 火灾应急指挥扑救模块 (17)四川省林业厅森林防火地理信息系统解决方案随着高新技术的发展，我国森林资源管理、森林防火管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃，加速了我国森林资源管理由粗放型向集约型方向的转移，使我国的森林防火信息技术逐步向世界先进水平靠拢。

森林防火信息化工程不仅需要管理技术、协同理念，及应急、防灾、减灾的思想，更需要“3S” （遥感RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）技术的支持。

因此适时地产生了森林防火地理信息系统(FGIS) 。

一项目简介四川省总面积万平方公里，其中全省林业用地面积万亩，占国土面积的％。

有林地万亩，灌木林地万亩，森林覆盖率％，林木绿化率％，林木总蓄积万立方米。

森林防火工作在整个林业厅具有相当重要的意义。

1.1系统建设原则1．标准化、规范化原则系统设计应符合信息系统的基本要求和标准；数据类型、编码、图式符号应符合现有的国家标准和行业规范。

基础空间数据库建设应遵循和执行国家的统一标准和规范，数据分层、分类与编码、精度、符号等标准尽可能参照已有的标准。

2．数据可靠性原则森林资源基础数据是一切林业建设、管理和资源保护的公共资源数据平台。

在森林资源基础数据的采集、使用、更新、管理过程中，严格执行规程、规范的要求，保证数据的质量，维护数据的准确性、权威性。

3．科学性、适度超前性和可操作性原则1在保证可操作性的前提下，在系统设计上尽可能采用目前最为先进的技术，并在设施建设、设备配备方面适度超前，保持技术先进性，使新建立的系统能够最大限度地适应技术的发展和林业防火管理的要求。

4．实用性原则保证系统先进行的同时，采用成熟、可靠的技术和设备，注重实用，能够解决实际问题。

5．安全性、开放性原则系统建设要保证数据具有良好的安全性，保证网络系统和数据的安全运行，采用开放的技术与标准，提供信息交流借口，方便数据共享和信息交换，形成易于移植的开放性系统，同时，可根据需要进行扩展。

6．统一开发、分级建设，边开发、边应用的原则在统一的标准规范指导下，分级、分步骤开展系统建设。

有计划地组织各级各类森林资源基础数据的采集与建库工作，同时根据各方面需要各自组织开发子系统，为系统投入运行进行必要的准备。

做到边开发、边应用。

7．高性价比原则在系统建设中既要考虑技术优先，必须同时考虑成本，充分利用现有的监测技术和基础设施以及设备、数据和网络等资源，节约资金，提高系统的建设效率，用有限的资金和资源达到最好的效果。

1.2 系统建设的目标和意义该系统可为各级林业主管部门提供信息查询、数据更新、分析评价等服务，为林业防火规划、管理、决策和应急响应提供及时、科学、准确的依据。

具体目标为：1.林业信息管理的标准化和规范化，包括制定林业信息的指标体系，调整信息收集渠道和采集方式；2.建立各级林业管理和防火设施管理的共享数据库；3.建立各专业森林火灾预测分析模型；4.联网形成分布式林业防火地理信息系统；5.实现对森林资源变化的动态监测和火灾应急响应。

2根据四川省历年天气资料分析，森利防火期为10月至翌年5月，森林火灾易发期为2-4月。

充分利用遥感、地理信息系统、GPS和网络通讯等高新技术，可以做到：1.非防火期内（6-9月）信息日常管理（包括信息录入与查询、报表制作、统计分析、专题制图等）、防火设施规划（主要是对监控台站的位置进行优化，保证其监测网的监视覆盖范围完整）和林火扑救决策训练（通过向指挥者提供各种图文资料，使其能针对各种模拟火场制定扑救方案）。

2.防火期内火灾发生前,不断提供火灾发生背景和条件的大量信息，有助于圈定某些火灾可能发生的地区、时段及危险程度，采取必要的防范措施，减轻火灾造成的损失；3.火灾发生发展过程中,不断监测火灾的进程和态势,及时把信息传到防火扑救指挥中心,以便有效地组织救助活动；4.成灾之后,可以在大范围内实施快速反应,迅速准确地查明受损状况而做出较为准确的评估,为森林防火工作提供重要的技术保证。

森林防火地理信息系统的建立可有效解决长期以来存在的资源数据不清、信息采集与处理手段落后、耗时多、成本高、精度差、周期长；数据处理能力弱、信息利用效率低、交流速度慢、共享性差等突出问题。

对全面提升森林防火手段和科学决策水平，适应现代林业建设要求具有深远的意义。

1.3系统构架四川省森林防火系统主要有两部分组成：外业信息平台和内外林火监控地理信息系统。

外业信息平台主要有无线电和光缆两种方案；内业林火监控地理信息系统主要有森林防火综合信息查询模块和火灾应急指挥扑救模块组成，系统结构如下图所示：3四川省森林防火系统整体构架图二外业信息平台由于森林防火系统远端在野外布控,所以该系统比一般监控系统更需要特殊技术来保证系统的实用性和可靠性, 下面是几种关键技术。

（1）滤光透雾技术林区烟多雾重, 大大地缩短了监控林火的可视范围。

森林防火系统应采用先进的多栅格透雾成像技术与低照度摄像机配合使用, 使远处的火情影像能够清晰地显示在监控中心监视屏幕上。

达到黑夜观测半径为7 公里, 白天10 公里能看到人、5 公里能辩识人的行为、3 公里能辨识人的相貌。

（2）远距传输技术前端监控点与指挥中心应建设成为抗干扰能力强、抗雨雪的接入系统。

无线传输的技术很多,分为有线、无线和有线与无线结合三大类。

（3）系统安全技术前端监控点和指挥中心系统应有过电压保护技术、避雷技术、防盗措施的建设。

由于山区雷电多而剧烈, 所以防雷技术是重中之重。

（4）系统基础建设技术森林防火监控外业信息平台主要由前端、传输两部分组成。

4森林防火系统结构图2.1前端2.1.1 现场站点情况（1）站点布设铁塔砖塔现场站点情况设备一览表序号名称情况说明备注52.1.2前端设备组成前端基站主要由供电系统、视频信息采集系统、通讯系统、接地防雷系统组成，在本部分主要介绍基站采集部分。

它主要由摄像机、电动变焦镜头、护罩、防水控制箱（内部集成：视频处理模块、智能处理器、远程控制模块、智能数据采集模块、工业以太网交换机等，同时预留空间，放置POE模块等）、数字云台等组成。

从防水控制箱到云台摄像机安装位置传输介质布放规格如下：电源线：RVVP2*0.75的低温屏蔽电缆1根；RS422的控制线：RVVSP4*0.5的低温屏蔽双绞线1根；视频线：SYV75-3的低温双层屏蔽视频电缆1根根据现场勘察的情况，为保证其林区监视范围，必须定制云台安装支架。

62.2传输由于森林防火监控系统不外乎光缆（有线）和微波（无线）两种方式。

2.2.1无线传输根据四川省具体情况和地理基础数据，通过GIS分析功能定制传输路由和中继站。

微波的安装，要求在视线距离内没有阻挡。

由于安装在塔上，塔的晃动对微波的接收有很大的影响，会使数据接收不稳定，应在调试时注意。

固定微波天线及ODU的采用Φ40镀锌钢管，高度3m及以上，根据现场的实际情况调整，要求固定牢固。

在瞭望塔上，除在巡逻道栏杆固定外，在塔顶用一根钢管与装ODU及天线的Φ40镀锌钢管固定。

如果是铁塔，根据天线对准的方位，采用2米左右Φ40镀锌钢管固定在铁塔的栏杆上。

一条以太网电缆连接到POE的输出端口。

另一条以太网络电缆 (RJ –45；交叉电缆) 连接POE的输入端口。

2.2.2有线传输这种方式需要建立瞭望塔万象云台(瞭望塔的密度足以覆盖整个林区) ,同时云台装有高倍摄像镜头,直接进行现场视频图像采集,然后利用光缆将信息传7到指挥中心,指挥中心根据现场情况指挥森林火灾的扑救与决策。

这种方式既可以进行森林火灾的预测预报,又可以对火灾进行监控并指挥扑救, 且稳定性较好，是较为理想的模式。

但其缺点是成本较高，一次投入较大。

2.2.3 有线和无线结合的传输模式森林火灾现场到区、县林业局之间,采用无线的传输方式;区、县林业局到省、市防火指挥中心之间采用有线传输方式。

该模式保证了信号实时传输要求,且能保证图像清晰、稳定。

在信息无线传输段,采用远程微波图像传输方式。

前端利用高倍摄像机拍摄火灾现场视频信息,利用便携微波设备,发射无线视频信息,通过对整个林区规划,建立微波中继站,微波中继站的数量足以覆盖整个林区,区、县林业局接收站接收无线视频信息,保证点对点的传输,从而能有效地把火灾现场的视频图像信息传到区、县林业局。

在视频信息有线传输段,首先进行模拟信号到数字信号的转变,然后通过视频服务器进行视频图像的动态压缩与上传,在防火指挥中心则下载视频信息,并进行解压缩,利用视频播放工具播放火灾现场视频图像信息。

传输介质可根据该地区目前信息基础设施的建设情况而定,如果视频图像接入端已经铺设了光纤,是最理想的方式,可保证30 帧/ s 的视频图像传输速率;如未铺设光纤,通过DDN 专线、ADSL 进行实时图像的传输,也可以实现20 帧/ s 的视频信号实时传输要求,而且性价比较高。

（1）林区中继站规划利用GIS 的空间分析功能,对四川省整个林区的微波中继站进行规划。

规划工作主要基于四川省林区DEM 进行,通过叠加林区分布图,直观显示林区的3 维(高程) 分布情形。

利用DEM 进行通视分析(通视分析广泛应用于火灾监测点设定、无线发射塔设定、观察哨所设定等工作) ,设定微波中继站的位置与数量。

主要工作包括: ①建立了四川省DEM,并叠加四川省林地分布图; ②基于DEM,进行通视分析、坡度坡向分析、影响范围分析,确定微波中继站的位置与数量,并标绘在DEM上; ③综合分析,最后确定微波中继站的位置与数量。

整个过程流程如图1 所示。

8林区微波中继站规划过程示意图接收站、中继站与发射站(动态站) 将生成一树状结构,树的终节点是便携的发射站,根节点是区、县林业局的微波接受站,中间节点为微波中继站。

（2）火灾现场视频图像传输方案依据四川省的特点,在林区中继站规划的基础上,依据森林火灾现场图像传输方法研究结果,在对相应设备调查研究的基础上(依据方案,考察了大量公司产品) ,确定如下火灾现场视频图像传输方案,火灾现场与指挥中心视频图像信息传输设备选型如下表所示：设备一览表1）利用高倍摄像机对火灾现场进行实况拍摄；2）采用远程图像传输系统对所拍摄的火灾现场视频图像进行实时发射传输；93）四川省林业厅利用远程图像传输系统的无线接收设备接收火灾现场视频图像信息；4）利用视频服务器端软件采对接收到的视频图像进行压缩与上传；5）四川省林业厅防火指挥中心通过浏览器，利用网络化的数字视频播放系统对视频服务器进行网络寻址，实现实时解压播放，并连接到大屏幕；6）网络的传输利用专线进行，保证视频图像传输速率；三内业监控系统3.1系统开发环境(1)GIS服务器：ArcGIS Server 9.3，ArcSDE(2)空间数据库：Oracle 10g或SQLSever2000(3)应用服务器：IIS(4)空间数据引擎：ArcSDE 9.3 for Oracle或 ArcSDE 9.3 for SQLSever(5)操作系统：Windows XP(6)客户端：IE浏览器，ArcGIS explorer(7)开发语言：．NET平台下C#(8)开发工具：AO，Microsoft Visual Studio 2005(9)硬件环境：服务器端CPU Core2 6600，硬盘250G，内存3G；客户端支持浏览器的PC机。