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        森林防火指揮輔助決策

         

        目前我國森林面積19545.22萬公頃,森林覆蓋率20.36%,人均森林面積不到0.145公頃,不足世界人均占有量的1/4,且分布不均;人均森林蓄積10.151立方米,只有世界人均占有量的1/7,人均占有森林面積和林木蓄積都遠遠低于世界人均水平。然而,這有限的森林資源還遭受著森林火災的破壞。根據統計資料,1950年以來我國共發生森林火災67.6萬次,年均高達1.43萬次,年均受害森林面積為82.2萬平方米。森林火災不僅嚴重破壞森林資源,造成巨大經濟損失,而且造成災區及周邊地區環境的嚴重污染。1997年印尼、馬來西亞的森林火災不僅嚴重破壞了森林資源,而且造成東南亞地區嚴重的空氣污染。我國1987年大興安嶺火災及1998年春季的內蒙古火災都造成森林資源的嚴重損失。因此,森林防火問題已引起世界各國的廣泛關注,也是林業部門重要的基礎工作之—。

        森林火災受林區地形、植被、水系及道路等多種地理因素和復雜多變的氣象因素的影響,林火撲救還和防火設施、人員素質、技術力量以及武器裝備等多種因素有關。因而,森林防火是一項十分艱巨的工作。大量信息(包括圖面資料和數據信息)的處理依靠常規的手段顯然難以準確地確定林火發生地點以及災情的預測、預報工作,從而延長了組織撲救工作的時間。以高新技術為支撐的森林防火指揮輔助決策系統能快速、準確、高效地組織人員進行火災撲救,提高撲火指揮工作的效率,為防火部門的指揮調度提供依據。

        系統解決方案結合WLAN和運營商的專用線路網絡進行傳輸,前端的各種設備采集到森林防火監控有關的GIS數據與GIS指揮決策系統的救火輔助決策、指揮調度等功能相結合為森林防火的日常管理工作提供高效的信息管理工具。整個系統之間既相互獨立工作、又相互進行數據交換,它們均構架在同一個網絡上,全部采用數字化設備,以網絡的方式實現數據傳輸和數據交換。有C/S、B/S、M/S三種形式。圖1給出了C/S結構的系統體系結構。

        圖1  C/S結構的系統體系結構

        C/S結構系統的開發基于開放性好、網絡流量小、高速事務處理等優點的C/S結構,采用標準的三層體系結構:

        1)數據層。采用Oracle關系數據庫系統實現防火相關專題屬性數據和空間數據的高效存儲和管理,當客戶端的請求類型為地圖生成、查詢處理、矢量數據提取等時,通過空間數據庫引擎ArcSDE與數據庫進行交互。

        2)中間層。通過ArcSDE空間數據庫引擎實現對空間數據的訪問,基于Microsoft Visual studio 2008,Microsoft .NET Framework 2.0,ArcGIS Engine 10.0 Developer Kit,Microsoft Office Microsoft Media類庫等構建空間信息綜合應用開發平臺,實現空間數據應用的業務邏輯。

        3)應用層。在ArcGIS Engine10.0 Runtime的基礎上,實現系統的具體應用。

        系統的主要功能包括實時監測林火區域、自動識別森林火災、三維定位火災點、火災現場指揮撲救、火情預警預測與災后評估。具體功能有文件管理、信息查詢、數據庫管理、熱點信息管理、火災報統計、林火預警預報、災后評估、多媒體火災檔案管理、GIS標繪、林火識別、林火定位、云鏡控制、GPS監控(對講機和CDMA)、觀察點回放、系統數據庫恢復與備份等。

         

        主要功能

        用戶和系統管理:

        為了保證系統和數據的安全,系統提供了用戶管理功能,對用戶的使用權限和密碼進行管理;靈活的系統桌面,使用戶可以根據自己的習慣和需要定制系統界面。

        地理信息基本功能:

            可以對地圖進行隨意的縮放和漫游,系統自動根據縮放級別顯示一定比例尺的地圖數據,可在地圖模式、地形模式和影像模式下進行地圖瀏覽,還可以進行三維瀏覽;專題圖繪制與輸出,根據用戶的需要選用合適的符號和方式進行地圖渲染,制作出豐富多樣的專題地圖,并可以輸出保存為圖片格式或打印成為紙質地圖;可選圖層控制,根據用戶的意愿選擇當前需要顯示的圖層。量算工具,可在地圖上方便地進行距離和面積的量算。編輯功能,可進行基本地理數據的編輯以及林班和消防設施等數據的更新。查詢和定位,通過多種查詢方 式進行地理信息和林業消防信息的查詢和定位。

        火災信息管理:

        多媒體火災檔案卡,將每次火災現場及周圍的照片和視頻等多媒體文件加入火災檔案卡,可以更加方便和詳細的了解每一次火災;將火災信息以標準格式進行入庫,可對火災信息進行多種方式的統計分析并生成火災報表。

        林業信息管理:

        相圖和林班的顯示和渲染,在圖上點擊即可查詢相應的小班和林相信息,并可進行小班信息統計計算。

        熱點管理:

        可以通過輸入經緯度或者導入熱點文件繪制熱點到地圖上,并可將熱點輸出到圖片或者文本文件進行保存;只需簡單的操作即可對熱點檔案進行統計分析和管理得到統計報表。

        林火蔓延模擬:

        通過對火點位置的地形地貌、林火資源分布狀況(樹種、面積、年齡等)、可燃物種類與性質、隔離帶(防火林帶、防火線、道路、河流)、季節、氣象(風力、風向、晴雨天氣狀況)等信息的分析,根據一定的模型動態計算自動生成林火發展蔓延的模擬效果,可迅速向決策者提供林火區位、蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火災行為數據,使指揮人員在辦公室即可看到未來一段時間內林火發展蔓延的趨勢和情況,可為撲救指揮的參考。

        GPS監控:

                結合了GPS技術、無線通信技術(GSM/GPRS/CDMA),對攜帶了GPS終端的消防車輛和人員進行定位跟蹤、歷史軌跡回放、安全報警、遠程監控,實時監測其所在位置,決策者可以隨時進行指揮調度。

        輔助決策:

                系統根據所選的熱點或火點,可自動查找在某一設定值為半徑范圍內的危險設備設施,或分析得到離當前熱點或火點最近的撲救力量森林消防隊、專業隊、物資儲備庫等,并快速計算出到達火災現場的較短路徑,為實現及時、有效的快速撲火爭取了寶貴的時間。系統通過前端云臺回傳的實時信息、結合林火識別程序,可以快速準確計算出當前發生火災的具體位置及火場周圍的詳細狀況,并在三圍場景中模擬現實。

        系統提供了方便,快捷的指揮調度功能,系統可將火點位置,火場情況,天氣狀況,甚至于路徑分析的結果,防火撲救的撲救力量分布圖,林火標繪作戰圖等通過彩信以圖片的形式或者以短信文字形式快速通知作戰部隊或工作人員。

        標繪和模擬演練:

        標繪和撲火過程模擬推演是對某場森林火災,從火災發生到組織撲火和火場變化等過程的動態模擬,以地圖顯示、符號動態標繪為手段,其關鍵的技術是實現態勢的標繪和控制。

        三維電子沙盤:

        將山體、道路、河流以三維模型的形式直觀表現,對現場進行三維仿真顯示,可放大、旋轉、漫游、飛行,輔助決策者進行復雜的應急指揮。同時其他多個模塊的功能也可以在三維模式下表現出來,如林火蔓延模擬、林火定位、標繪和模擬演練等?;馂膿p失統計:

               在系統中使用GPS設備采集過火面積,或直接在系統中勾繪過火面積,根據火災過火面積、林班林木種類的價值等數據計算火災損失,能夠將計算結果以多種圖表樣式進行直觀顯示,并生成報表。

        統計報表:

        可以對本系統關聯的數據庫中的數據進行統計計算,如林相數據、熱點數據、火災信息以及火災損失的統計等,并生成統計報表,方便快捷,同時又能滿足行業需求。

         

        解決方案

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