森林防火系統解決方案范文
時間：2023-11-20 17:28:45
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中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)13-3426-02
1 引言
森林火災是世界性的林業重要災害之一,造成的經濟損失相當嚴重,直接影響到工農業生產,甚至還威脅著人民生命財產的安全。由于森林火災具有突發性、災害發生的隨機性、短時間內能造成巨大損失的特點,一旦發生森林火災,不管撲滅是否及時,都將造成重大損失。為了實現森林防火工作的規范化、科學化、信息化,貫徹“預防為主,積極撲救”的方針,國內外學者和林業工作者都做了大量的研究實踐工作。
隨著“3s”技術和計算機技術的發展以及在森林防火中的應用,全國范圍內新建了許多以“3s”技術為核心的不同層次不同級別的森林防火系統用以提高林火管理的手段與水平,使得森林防火工作取得了較大的進展。但目前的系統還有其缺點,如系統側重防火數據的管理和林火撲救,對3s技術的集成不夠等,沒有充分發揮森林防火系統的功能。本文提出的森林防火系統將加強林火的預防功能,充分集成現有技術以提供高效林火撲救的解決方案,對林業防火整體管理水平的提高具有深遠影響。
2 防火輔助決策系統體系設計
本文設計的森林防火輔助決策系統將計算機技術、3S技術、短信平臺、視頻監控等技術進行有效集成,將實現森林防火預防、救災指揮、災后管理和災情預測等功能,為各級森林防火指揮機構提供有效的決策依據。其體系結構由六層組成,各層實現獨立的功能。
2.1 森林防火輔助決策系統相關標準規范技術
建立森林防火輔助決策系統,需要依據一系列的標準規范技術,包括森林防火信息的分類、數據格式、代碼約定、操作規范等,對于規范防火系統的建設和構建數據共享環境都具有重要的意義。
2.2 安全控制層
從網絡安全、系統安全和應用安全來保證系統運行的安全性,防范用戶的非法入侵、非授權用戶使用和病毒攻擊,保護網絡條件下信息傳輸的正確性和安全性。
2.3 基礎設施層
包括森林防火輔助決策系統建設所需的硬件設備和軟件設備。硬件設備包括網絡設施、GPS、視頻監控系統、短信平臺等;軟件平臺包括圖形數據處理軟件、數據庫管理軟件、操作系統等。
2.4 數據層
數據層是森林防火輔助決策系統運行的基礎,包括數據庫、空間數據庫引擎和數據交換平臺。森林防火輔助決策系統的數據包括遙感圖像數據、GPS數據、地形圖、DEM、地面調查數據和防護資源數據、元數據等,經過采集、處理、標準化、傳輸、存儲后形成基礎數據庫和元數據庫;空間數據庫引擎將為訪問空間數據提供方法;數據交換平臺為需要森林防火輔助決策系統數據的應用系統提供數據共享的環境。
數據層解決森林防火輔助決策系統中屬性數據和空間數據一體化的管理問題,為森林防火信息系統提供高效的業務分析、決策、交換和共享的數據環境。
2.5 應用層
主要包括森林防火站日常業務工作所需要的功能。包括數據管理系統、林火監控預防模塊、林火預警模塊、林火撲救指揮模塊、災后評估等業務功能模塊。
2.6 服務層
服務層指為用戶提供資源和應用的服務,主要包括信息服務、視頻會議和辦公自動化。
3 防火輔助決策系統功能設計
3.1 數據管理模塊
以GIS技術為核心,對防火輔助決策系統所涉及到的空間數據和屬性數據進行輸入、存儲、管理、維護和更新,同時提供查詢分析功能,為森林防火提供決策信息,輔助森林火災的預防和撲火指揮決策。
3.2 林火監控預防模塊
森林火災的大部分原因是人為用火不慎造成的,因此必須嚴格控制火源,才能充分發揮林火預防的功能。目前人民大眾手機的使用率較高,因此本系統將集成短信平臺,實時對進入林區的用戶森林火險等級預報等信息的短信,從而達到林火預防的功能。
根據森林資源基礎數據、氣象資料等數據,以林班為單元,對其森林火險等級進預報和區劃,對進入林區的人發送森林防火等級預警短信,短信內部包括森林防火的重點信息,如可燃物類型和干濕度、火源出現的危險等。
3.3 林火預警模塊
作為縣級防火辦,獲知火災發生的主要方式是通過群眾報警、護林人員監測等方式。隨著遙感技術的發展,通過遙感衛星可以及時發現林火熱點。預警模塊將從相關衛星熱點的網站上下載熱點信息,當系統發現所轄區內存在林火熱點時,會及時報警,提醒值班人員查看熱點信息,及早發現火情,進行林火的撲救指揮。
3.4 林火撲救指揮模塊
林火的蔓延與天氣狀況、風力風向、地形坡度等因素緊密相關。一旦林火發生,需要以盡快的時間將林火撲滅。林火撲救指揮集成3S技術,通過以下主要功能,輔助林火撲救方案的生成。
1) 火點定位及信息查詢:
將火點坐標落實到森林資源分布圖中,查看火點中心一定范圍內森林資源分布、道路分布、水源分布、居民點分布以及地形狀況,為撲火救援工作提供基礎信息。
2) 防火力量分析
通過GIS的緩沖區分析功能,按照設定的影響半徑對火點周圍的救援隊伍、防火物資以及生物防火林帶、隔離設施、居民點、鄰近水源進行緩沖區查詢分析?？焖俨樵兊较嚓P防火人員的手機、電話、通訊地址,以達到及時通知、盡早滅火的目的。
3) 專題標繪
包括火點標繪、救援路線標繪、防火隔離帶標繪、救援力量標繪等專題標繪。
4) 防火最短路徑和最佳路徑生成
根據火點信息、道路信息和地形信息,生成林火撲救的最短路徑和最佳路徑,部署防火人員和資源到達火場的路徑。
5) 林火蔓延趨勢預測
可以根據風向、風速、坡度坡向分析、森林資源信息,通過林火蔓延模型,直觀地模擬一定時間內林火的蔓延趨勢,為林火的撲救方案提供科學的預測信息。
6) GPS監控
通過GPS的實時跟蹤監控,可以知道防火隊伍所在位置,了解防火隊伍的行進情況、火災的蔓延態勢。對于及時調整撲救方案有重要作用。
7) 視頻監控
衛星監測由于具有間隔時間長的特點,不適合作為防火指揮決策的數據源。在防火進行階段中,宜采用視頻監控系統,將林火狀態實時傳回防火指揮中心。
8) 三維電子沙盤
提供三維地形生成/隱藏功能,三維環境操作功能。相比二維地圖表達,三維電子沙盤不僅能很直觀的表現整體的地形地貌,還在地形通視分析、火勢蔓延分析和輔助決策等方面具有無可比擬的優勢。
3.5 災后評估
包括對火災造成的各種損失進行評估和對撲火方案的評估。根據森林資源分布圖和火災過火面積,結合二類調查數據和樹木的生長模型,給出受災損失報告;對撲火方案的評估將分析本次火災的撲火方案,并與假設的撲火方案和歷史撲火方案進行對比,評價此次撲火措施的有效性,為制定撲火預案提供參考信息。
3.6 歷史火災檔案管理
該模塊對歷年歷次森林火災資料建檔,實現對歷史火災災情的信息的有效管理、更新維護、查詢和統計分析、重演火災的功能,為火災預防和火災事后分析提供幫助。通過歷年火災災情重演、比較、統計分析,可以了解火災多發時間和多發地點,分析火災的誘發因素,了解撲救指揮的有效性,為制定撲火預案提供參考信息。
3.7 日常維護管理模塊
該模塊實現對每個森林消防隊伍人員信息、物資儲備站、消防設施及滅火裝備、t望塔的人員物資配備情況、防火隔離帶進行監控管理,上級機關可隨時查詢所需信息,以便對所轄地區火災防范工作進行檢查督促。
同時該模塊將對森林防火資源的空間分布合理性進行分析,如通過DEM來檢查是否存在通視盲區,從而檢驗t望臺的分布是否合理。
3.8 系統管理模塊
該模塊將保證系統的正常運行,包括系統參數管理、分權限用戶管理、日志管理、系統數據庫的備份與恢復。
4 小結
本文綜合運用“3S”、數據庫、視頻監控等多種技術設計了森林防火輔助決策系統。該系統的建立能為森林防火輔助決策提供現代化的管理手段,實現“預防為主,積極撲救”的森林防火目標。森林防火輔助決策系統在本文中只描述了其簡單的框架構成,其中還存在亟待解決的關鍵性技術問題,如視頻圖像的實時處理、實時獲取衛星熱點信息、林火蔓延模型的建立等。
參考文獻:
