森林防火系统解决方案范文
时间:2023-11-20 17:28:45
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篇1
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)13-3426-02
1 引言
森林火灾是世界性的林业重要灾害之一,造成的经济损失相当严重,直接影响到工农业生产,甚至还威胁着人民生命财产的安全。由于森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点,一旦发生森林火灾,不管扑灭是否及时,都将造成重大损失。为了实现森林防火工作的规范化、科学化、信息化,贯彻“预防为主,积极扑救”的方针,国内外学者和林业工作者都做了大量的研究实践工作。
随着“3s”技术和计算机技术的发展以及在森林防火中的应用,全国范围内新建了许多以“3s”技术为核心的不同层次不同级别的森林防火系统用以提高林火管理的手段与水平,使得森林防火工作取得了较大的进展。但目前的系统还有其缺点,如系统侧重防火数据的管理和林火扑救,对3s技术的集成不够等,没有充分发挥森林防火系统的功能。本文提出的森林防火系统将加强林火的预防功能,充分集成现有技术以提供高效林火扑救的解决方案,对林业防火整体管理水平的提高具有深远影响。
2 防火辅助决策系统体系设计
本文设计的森林防火辅助决策系统将计算机技术、3S技术、短信平台、视频监控等技术进行有效集成,将实现森林防火预防、救灾指挥、灾后管理和灾情预测等功能,为各级森林防火指挥机构提供有效的决策依据。其体系结构由六层组成,各层实现独立的功能。
2.1 森林防火辅助决策系统相关标准规范技术
建立森林防火辅助决策系统,需要依据一系列的标准规范技术,包括森林防火信息的分类、数据格式、代码约定、操作规范等,对于规范防火系统的建设和构建数据共享环境都具有重要的意义。
2.2 安全控制层
从网络安全、系统安全和应用安全来保证系统运行的安全性,防范用户的非法入侵、非授权用户使用和病毒攻击,保护网络条件下信息传输的正确性和安全性。
2.3 基础设施层
包括森林防火辅助决策系统建设所需的硬件设备和软件设备。硬件设备包括网络设施、GPS、视频监控系统、短信平台等;软件平台包括图形数据处理软件、数据库管理软件、操作系统等。
2.4 数据层
数据层是森林防火辅助决策系统运行的基础,包括数据库、空间数据库引擎和数据交换平台。森林防火辅助决策系统的数据包括遥感图像数据、GPS数据、地形图、DEM、地面调查数据和防护资源数据、元数据等,经过采集、处理、标准化、传输、存储后形成基础数据库和元数据库;空间数据库引擎将为访问空间数据提供方法;数据交换平台为需要森林防火辅助决策系统数据的应用系统提供数据共享的环境。
数据层解决森林防火辅助决策系统中属性数据和空间数据一体化的管理问题,为森林防火信息系统提供高效的业务分析、决策、交换和共享的数据环境。
2.5 应用层
主要包括森林防火站日常业务工作所需要的功能。包括数据管理系统、林火监控预防模块、林火预警模块、林火扑救指挥模块、灾后评估等业务功能模块。
2.6 服务层
服务层指为用户提供资源和应用的服务,主要包括信息服务、视频会议和办公自动化。
3 防火辅助决策系统功能设计
3.1 数据管理模块
以GIS技术为核心,对防火辅助决策系统所涉及到的空间数据和属性数据进行输入、存储、管理、维护和更新,同时提供查询分析功能,为森林防火提供决策信息,辅助森林火灾的预防和扑火指挥决策。
3.2 林火监控预防模块
森林火灾的大部分原因是人为用火不慎造成的,因此必须严格控制火源,才能充分发挥林火预防的功能。目前人民大众手机的使用率较高,因此本系统将集成短信平台,实时对进入林区的用户森林火险等级预报等信息的短信,从而达到林火预防的功能。
根据森林资源基础数据、气象资料等数据,以林班为单元,对其森林火险等级进预报和区划,对进入林区的人发送森林防火等级预警短信,短信内部包括森林防火的重点信息,如可燃物类型和干湿度、火源出现的危险等。
3.3 林火预警模块
作为县级防火办,获知火灾发生的主要方式是通过群众报警、护林人员监测等方式。随着遥感技术的发展,通过遥感卫星可以及时发现林火热点。预警模块将从相关卫星热点的网站上下载热点信息,当系统发现所辖区内存在林火热点时,会及时报警,提醒值班人员查看热点信息,及早发现火情,进行林火的扑救指挥。
3.4 林火扑救指挥模块
林火的蔓延与天气状况、风力风向、地形坡度等因素紧密相关。一旦林火发生,需要以尽快的时间将林火扑灭。林火扑救指挥集成3S技术,通过以下主要功能,辅助林火扑救方案的生成。
1) 火点定位及信息查询:
将火点坐标落实到森林资源分布图中,查看火点中心一定范围内森林资源分布、道路分布、水源分布、居民点分布以及地形状况,为扑火救援工作提供基础信息。
2) 防火力量分析
通过GIS的缓冲区分析功能,按照设定的影响半径对火点周围的救援队伍、防火物资以及生物防火林带、隔离设施、居民点、邻近水源进行缓冲区查询分析。快速查询到相关防火人员的手机、电话、通讯地址,以达到及时通知、尽早灭火的目的。
3) 专题标绘
包括火点标绘、救援路线标绘、防火隔离带标绘、救援力量标绘等专题标绘。
4) 防火最短路径和最佳路径生成
根据火点信息、道路信息和地形信息,生成林火扑救的最短路径和最佳路径,部署防火人员和资源到达火场的路径。
5) 林火蔓延趋势预测
可以根据风向、风速、坡度坡向分析、森林资源信息,通过林火蔓延模型,直观地模拟一定时间内林火的蔓延趋势,为林火的扑救方案提供科学的预测信息。
6) GPS监控
通过GPS的实时跟踪监控,可以知道防火队伍所在位置,了解防火队伍的行进情况、火灾的蔓延态势。对于及时调整扑救方案有重要作用。
7) 视频监控
卫星监测由于具有间隔时间长的特点,不适合作为防火指挥决策的数据源。在防火进行阶段中,宜采用视频监控系统,将林火状态实时传回防火指挥中心。
8) 三维电子沙盘
提供三维地形生成/隐藏功能,三维环境操作功能。相比二维地图表达,三维电子沙盘不仅能很直观的表现整体的地形地貌,还在地形通视分析、火势蔓延分析和辅助决策等方面具有无可比拟的优势。
3.5 灾后评估
包括对火灾造成的各种损失进行评估和对扑火方案的评估。根据森林资源分布图和火灾过火面积,结合二类调查数据和树木的生长模型,给出受灾损失报告;对扑火方案的评估将分析本次火灾的扑火方案,并与假设的扑火方案和历史扑火方案进行对比,评价此次扑火措施的有效性,为制定扑火预案提供参考信息。
3.6 历史火灾档案管理
该模块对历年历次森林火灾资料建档,实现对历史火灾灾情的信息的有效管理、更新维护、查询和统计分析、重演火灾的功能,为火灾预防和火灾事后分析提供帮助。通过历年火灾灾情重演、比较、统计分析,可以了解火灾多发时间和多发地点,分析火灾的诱发因素,了解扑救指挥的有效性,为制定扑火预案提供参考信息。
3.7 日常维护管理模块
该模块实现对每个森林消防队伍人员信息、物资储备站、消防设施及灭火装备、t望塔的人员物资配备情况、防火隔离带进行监控管理,上级机关可随时查询所需信息,以便对所辖地区火灾防范工作进行检查督促。
同时该模块将对森林防火资源的空间分布合理性进行分析,如通过DEM来检查是否存在通视盲区,从而检验t望台的分布是否合理。
3.8 系统管理模块
该模块将保证系统的正常运行,包括系统参数管理、分权限用户管理、日志管理、系统数据库的备份与恢复。
4 小结
本文综合运用“3S”、数据库、视频监控等多种技术设计了森林防火辅助决策系统。该系统的建立能为森林防火辅助决策提供现代化的管理手段,实现“预防为主,积极扑救”的森林防火目标。森林防火辅助决策系统在本文中只描述了其简单的框架构成,其中还存在亟待解决的关键性技术问题,如视频图像的实时处理、实时获取卫星热点信息、林火蔓延模型的建立等。
参考文献:
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