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1、基于3S的森林防火指挥管理系统设计与开发叶金盛,杨志刚 (广东省林业调查规划院，广东 广州 )摘要：以基础空间地理数据、遥感影像、DEM数据、实时气象及单兵GPS回传数据、森林资源数据、森林防火各项数据等各项数据为信息源，从森林防火的业务需求出发，综合运用3S技术、数据库技术、网络技术及森林防火专业技术二次开发技术、模型分析技术等多种手段，设计并开发了森林防火指挥管理系统。系统根据森林防火的业务特点设计了森林防火实时指挥、防火基础信息日常管理、灾后损失评估3个主要的功能模块。可实现的功能主要有：火点智能定位、火场及周边信息查询、单兵作战指挥、多点实时定位、林火蔓延分析、辅助决策指挥、林火档案记
2、录、历史档案查询与分析等功能。该系统为森林防火指挥与日常管理工作提供了高效的操作平台，促进了森林防火辅助决策指挥的智能化、信息化，对我国基层森林防火工作具有重要的意义。关键词：森林防火、3S、系统设计与开发、GPS实时定位、林火蔓延Design and Development of Forest Fire Prevention Commanding and Management System Based on 3SYE Jinsheng,YANG Zhigang(Forestry Surveying and Designing Institute of GuangDong Provice,Gu
3、angZhou ,China)Abstract: Depended on all kinds of data sources such as basic spatial data、remote sensing image、dem data、real-time meteorological and returned GPS data、forest resource data、forest fire prevention data an so on, designing and developing forest fire prevention commanding and management
4、system with technique of 3s、database mining、modle analysis. According to requirement of forest fireproofing,the system designed real-time commanding、fire prevention information routine maintenance and fire loss assessment 3 major modules. It can realize the functions including : fointelligent positi
5、on of fire point ,query of fire information,query of putting out of a fire, real time positioning for individual or multi soldiers ,fire spread analysis, assistant decision-making、fire loss evaluation and so on.This system established an efficiency operating platform for forest fire commanding and r
6、ountine management. It made some contribution to intellectualization and informationization of forest fireproofing. The system plays an important role in forest fireproofing of primary forestry department of china.Key words：forest fire prevention, 3s, system design and develope , real time positioni
7、ng,forest fire spread森林火灾能对森林和生态环境造成巨大的破坏，有时甚至会危及人民群众的生命财产安全。森林火灾具有突发性、灾害发生地点的随机性、且短时间内就能造成巨大损失等特点1-3。火情一旦出现，必须马上确定火点位置，并尽快组织人员进行扑救。迅速、合理的指挥能有效的减少森林火灾造成的财产损失和人员伤亡。科学的指挥离不开对火场及周边各种信息的综合分析。森林防火指挥中所使用的数据大部分都与空间地理信息有关4，利用GIS平台可以通过丰富的展现手段将森防队伍分布、防火蓄水池、防火林带、扑火仓库位置等业务信息在电子地图上叠加和显示，在森林防火指挥中一张图能够表达非常丰富的信息。借助
8、GIS、GPS、RS为核心的3S技术可以对空间数据进行高效的组织和管理5，帮助指挥人员快速准确地了解火场及周边的各种复杂地物信息，查询决策所需要的信息，并利用计算机分析找出解决问题的预案或方法。信息技术、3S技术以及通信技术的发展为森林防火指挥管理信息化提供了全新的解决方案，建设森林防火指挥管理系统，充分发挥数字林业信息平台的新技术优势能够为火灾的扑救与指挥提供信息和决策支持，大大提高森林防火指挥管理水平，为林业健康快速发展提供强有力的保障6。1 需求分析根据目前各地森林防火工作的特点和现状，本系统功能需求可分为3个部分。1.1基本功能需求数据管理（包括矢量数据、栅格数据、表格数据、多媒体数据
9、的查看、编辑等）；图层管理（包括图层加载、删除、符号化设置、透明度设置、显示控制、属性控制、图层标注等）、视图管理（包括放大、缩小、漫游、全屏、鹰眼视图、书签等）、查询分析（包括坐标定位、地名查询、图幅号查询、小班地籍号查询、多条件组合查询、空间分析等）、系统维护（包括权限管理、日志管理、数据备份与恢复等）。1.2核心业务需求根据森林防火工作的性质，森林防火指挥管理系统的业务需求可分为日常的林火监测预警、火灾实时指挥、灾后损失评估3个部分。1.2.1火灾实时指挥主要包括根据卫星热点信息、接警地名坐标等信息确定火点位置、火点附近信息快速查询（包括水源、扑火队伍、易燃易爆危险地物点、居民点等）、森
10、林资源信息查询（周边生物防火林带位置、火场林分、树种、年龄、下木及草木盖度、郁闭度等）、野外巡防员单兵位置定位、路径记录、历史轨迹回放、多名防火队员位置监视、林火蔓延分析、三维场景查看等。1.2.2日常林火监测预警主要包括气象卫星热点信息接收、防火数据添加、删除、修改等数据管理操作。1.2.3灾后损失评估主要包括根据火场范围分析森林林木蓄积损失、经济损失评估、火灾原因扑救过程等档案信息的录入、年度信息统计报表制作等功能。1.3非功能性需求除功能性需求外，系统还有一些非功能性需求，主要有：1.3.1可靠性要求系统应具备较强的可恢复性和容错性，能够对输入信息进行检查、对非法输入有出错提示，保证数据
11、的完整性，并能对数据进行备份和恢复操作。1.3.2易用性要求系统应有较好的易学性和易操作性，操作应尽可能自动化、智能化、傻瓜化。1.3.3效率要求在满足功能的前提下，应尽可能提高系统运行和操作的效率。1.3.4可移植性要求在Windows系列平台下，系统应具有较好的可移植性。1.3.5安全性要求由于有地形图等涉密信息，除了在系统权限上进行控制外，还应考虑数据加密，保证系统数据的安全。2 系统设计2.1系统目标以3S(RS、GIS、GPS)为技术核心，综合利用无线通信、数据库管理、专家知识库等手段，设计和开发森林防火指挥系统。使之在日常防火监测工作中能够及时准确地监测林火的发生，在火灾发生时能快
12、速有效地提供各项相关信息，同时能够提供有效的辅助决策方案8。此外利用系统还可以建立灾情档案数据库，以便将来可以根据已经发生的灾害信息做出有针对性的工作部署。2.2设计原则为保证系统建设既达到预定目标，又具有一定的超前性，需要遵循以下原则：2.2.1先进性采用先进的生产技术、建设方案、作业工艺、建库标准，做到基础地理数据和林业专题数据的一体化管理。选用的软件平台不仅是现阶段成熟的先进产品，而且是国际同类产品的主流，符合今后的发展方向。在系统开发上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计、管理和开发，保证系统建设的高起点和长期发展需要。2.2.2适用性森林资源与森林防火空间数据库应建设成为全
13、方位、多层次、动态、实时的基础空间数据库，能为各项林业活动的开展提供准确的基础数据和专题数据，为扩大服务领域提供有效的应用机制。管理系统的设计应紧密结合森林防火信息的特点，以数据为中心，以需求为导向，同时充分考虑使用习惯，做到界面友好，操作方便。2.2.3标准性系统建设严格按照国家、省厅颁布和制订的相关标准、规范进行，数据分层、分类与编码、精度、符号等符合行业规范，系统设计、开发符合地理信息系统建设标准。某些工序没有相应的标准规范时应根据实际情况制订可行的技术标准，但在国家发布新的技术标准后应符合新的国家标准。2.2.4安全性系统的各项数据是管理、决策的依据，其正确性、准确性至关重要。系统将设
14、置使用权限，对机要的内容不能任何人都来动用，应该是谁管理就只能谁负责使用，以保证系统信息的保密安全。还应避免网络病毒破坏，对重要的数据应进行自动备份。2.2.5开放性系统在设计上充分考虑数据和功能的扩展性，必须能方便地实现空间信息和属性信息的数据库管理，以满足与其它林业专题系统衔接的需求。2.3系统总体设计2.3.1系统架构Client/Server 架构面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强，是应用较为成熟的软件体系架构，被广泛应用于专业网络环境中7。本系统对数据管理及信息维护的安全性要求较高、数据流量大，尤其是部分空间数据涉及到较频繁的编辑操作、需要强大的GIS功能的支持，因此采取
15、三层C/S架构。图1为本系统的总体架构。图1 系统总体架构2.3.2系统运行环境（1）网络环境 需要快速以太网交换机一台、网线若干、100M以上带宽。（2）硬件环境包括服务器、客户端、打印机等设备。服务器配置为120G以上硬盘，客户端配置为2G以上内存，独立显卡。（3）软件环境需求：服务器操作系统为Windows2000 Server；客户端操作系统为Windows Xp/2000；数据库管理系统为SQLServer；其它组件有ArcgisEngine Runtime、Arcsde 、Crystal Report、Microsoft .NetFramework2.0可再发行组件包。2.4数据库设计2.4.1数据库结构设计森林防火工作涉及的数据种类繁多、数据格式多样，数据量大。数据库设计应遵循规范化、安全性、可扩展性等设计原则、以保证数据库内容完整、结构合理、逻辑清晰。数据库、表、图层等名目应标准统一。表1是以深圳市龙岗区为例的数据库结构设计。表1 森林防火数据库结构设计类别子类图层命名数据类型存储方式基础空间数据矢量数据行政区划VGXZ面FeatureClass房屋建筑VGMJ点、面FeatureClass道路交通VGJT线、面FeatureClass河流水系VGHLSX线、面FeatureClass首曲线VGSQX线FeatureClass计曲线VGJQX线Feat
