基于3S技术的森林火险预警方法及应急管理的研究
基于3S的森林防火信息管理系统的研制
（垂亟至）
圈１ 系统档怫构月示意图
圈２森林防火信息管理，系统处目流理圈
图３森林防火信息管理子系统处理流程图
３系统功能设计
３．１林火信息管理 林火信息管理是森林防火管理的基础功能，主要进行森林防火各种数据地图、表格、照片、 文字等的数据库建立、维护、更新、查询、地图制作等，同时也可与其他有关专题如森林资源清 查、造林规划等建立联系的纽带并为此提供相应的处理功能。主要功能包括：林火数据库的采集、 录入；林火数据的动态管理；图形数据控制、操作；林火数据的多功能检索和图形化显示、输出。
林火扑救辅助决策功能；③提供数据接口，支持该予系统与县级森林资源二类清查数据的连接和
及时更新，做到森林资源的更新与县级森林资源管理接轨，确保森林防火系统的森林资源的客观 性和时效性；④系统界面简洁、操作方便、结果直观、可视性强，并提供与其它通用地理信息系
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统的数据对接；⑤能够实时或准实时发现火点（要求能够接收ＧＰｓ信号，能够根据地名立即查询 火点地理位置或大致范围），实时监测火灾范围：＠具备嘲络分析、卒问分析、三维分析等功能． 布设最佳丁望台，指出最佳扑火路径：⑦具备林火监测模型，发觋火点后，能根据坡度、坡向、 风向、风速等参数确定林火蔓延趋势，为扑火作出最佳决策；＠灾后损失评估。
图ｌ舞林防火系统软件结构世计
奉系统信息网络服务信息来源包括火情、气象和Ｊ１星，信息通过接收并处理后仝自动送 上局域叫，进＾实时信息库，通过一系列应用软件，将信息以不同形式在距域婀上发布。 系统主要包括以下模抉：①实时信息接收模块：实时接收气象，卫星及其他火情信息。森林 火灾的观测、监视模块：通过下星信息及其他检测系统观耐、监视火灾情况，并且在地图上动态 显示。②评估、算出受灾损失模块：根据备要素评测受灾损失情况。⑧森林火灾发生时的灭火、 救援作业的支援模块：根据提水点，消防状况厦道路状况等自动提供解块方案及相关信息显示。 ＠制作并种报表及网上发市。
浅谈3S技术在林业及林火管理中的应用
浅谈3S技术在林业及林火管理中的应用Ξ岳金柱 冯仲科(武警森林指挥部,北京 100089) (北京林业大学,北京 100083) 地理信息系统(GIS)是空间科学、计算机科学等现代科学技术与地学相关学科(如地质学、农学、林学、矿业学、建筑工程学、土地资源学、道路工程学、土木工程学等)的统一结合体,运用地理信息系统能从整体上解决相关专业的问题。
GIS、G PS(全球定位系统)、RS(遥感)及其集成技术(即3S,G eo2 mantics)则把地理信息科学与技术推向了前所未有的新高度,实现了地理空间数据采集、交换、管理、分析、预测、决策、制图的一体化、自动化、数字化、智能化、实时化和动态化。
林业是与地学特别是3S技术最为密切的行业。
林业建设中以生物技术为先导的林木遗传育种,以3S技术、信息技术、计算机技术为先导的空间科学化的森林资源管理,以电气化、自动化技术为先导的现代森林工程技术的建立等方面的科技进步,使林业这个粗放落后的行业步入了现代特别是高新技术时代。
1 3S技术的概念与构成111 3S技术的概念3S是指GIS(G eographic In formation System地理信息系统)、RS(Rem ote Sensing遥感)和G PS(G lobal P ositioning System全球定位系统)集成技术的统称。
运用3S技术理论方法,可以研究解决目标的定位、定性和定量问题。
112 3S技术的构成在3S系统中GIS相当于中枢神经,RS相当于传感器,G PS 相当于定位器。
3S集成应用是一种充分利用GIS、RS和GIS 各自的技术特点快速准确而又经济地为人们提供所需信息的高新技术。
其基本原理是利用RS提供最新的图像信息,利用G PS提供图像信息中的“骨架”位置信息,利用GIS为图像处理、分析应用提供技术手段,三者紧密结合为用户提供精确的基础资料(图件和数据),如图1所示。
2 3S技术在林业上的应用3S集成技术侧重把G PS、GIS、RS等相关技术集成为一个有机系统,从整体上解决森林资源与生态环境监测、评价以及林业工程测绘、标定、监测等问题,从而解决研究目标的3W (Where—定位、What—定性、H ow—定量)问题。
3S技术和专家系统在林火管理中的应用研究综述
3S技术和专家系统在林火管理中的应用研究综述【摘要】基于3S技术的专家系统的应用研究极大提高了林火管理的水平。
介绍了专家系统（ES）与3S技术结合的可行性以及未来在林火管理领域的应用。
分析了ES与3S技术在林火管理中的结合点及所面对的问题，进一步体现了现有林火管理科学化、智能化和信息化。
【关键词】3S技术；专家系统；林火管理系统1.引言森林火灾给国家带来巨大经济损失的同时，也严重威胁着国家林业经济效益和地球生态环境。
如何建立一个完善的辅助森林防火管理信息系统也就显得有十分重要的意义。
虽然3S技术（遥感技术（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geography Information Systems，GIS）、全球定位系统（Global Positioning Systems，GPS））在我国森林管理中的应用起步晚，但是发展却非常迅速。
尤其伴随着以计算机为代表的信息技术在林火各个方面中的嵌入应用，基于3S和ES 四项技术的森林防火管理信息系统正快速发展。
2.‘3S’（GIS、RS、GPS）和ES概述2.1 相关概念GIS是管理和分析空间数据的计算机（软件、硬件、不同的方法）系统，该系统采集、管理（存储、运算、查询等）和分析具有空间含义的地理信息并进行表达，以便将空间及属性信息准确真实地输出给用户，最终借助其独有的空间分析功能进行各种决策支持。
RS是以航空测量为基础对地进行观测的综合性技术，用于实时地提供目标及其环境的语义或非语义分析，及时更新GIS中的数据[3]。
GPS是被用于实时快速地提供目标，做到单点或多点定位，可以提供不同精度的空间定位数据。
ES作为人工智能应用研究领域最重要和活跃的课题之一，把解决某一特定领域问题的大量人类专家水平的专业经验知识和解决问题的方法应用到智能程序中[2]。
2.2 相互关系3S（GIS、GPS、RS）技术结合是当前空间信息技术发展的重要方向，此技术是利用遥感技术获取最新的图像信息，全球定位技术则是捕捉遥感图像中的位置信息，地理信息系统作为图像分析的技术手段。
探析3S技术在森林防护管理中的应用
探析3S技术在森林防护管理中的应用发布时间：2023-04-03T08:18:32.268Z 来源：《科技潮》2023年2期作者：呼天亮[导读] 在社会高速发展的今天，我国市场以建设资源节约型和环境友好型的社会主义特色经济为主。
延安国家森林公园管理中心陕西延安 716000摘要：在社会高速发展的今天，我国市场以建设资源节约型和环境友好型的社会主义特色经济为主。
信息化技术的运用得到了更广泛的关注，科学的力量正慢慢渗透在人们的生活之中。
随着信息化技术的逐渐提高，其致力于国家的资源建设中，其中森林资源作为地球的保护屏障，维护者人类生存的环境，因此我国需加大对森林资源防护管理的工作，用科技的手段更好的保护森林资源，因此森林防护管理中运用到了3S技术，以此来更有效的保护森林资源。
关键词：3S技术；森林防护管理；森林火灾3S技术在目前各个国家应用十分广泛，并且涉及到多个领域，对于目前自然灾害的防护中意义非凡，3S技术具体应用在地质勘测及社会治安等方面，3S技术的运用对于维持百姓生活稳定和平来说是十分重要的。
同时，3S技术还应用到森林资源防护管理中，在森林资源管理中3S技术可以覆盖林区的全部领域，帮助人们详细的了解森林不同资源的地理位置，能够将森林资源更加全面的展示到人们面前，对于森林的建设以及管理效果显著。
在森林资源防护中，最重要的就是对森林火灾的预测防护以及扑灭等工作，3S技术的应用最有效的对森林资源火灾现象的发生起到防护作用。
一、3S技术的概述世界信息技术快速发展，我国也紧跟世界的脚步，信息技术稳定快速发展。
3S技术在我国也被逐步应用到各个工作领域中，那么3S技术指的是GIS、GPS、RS，就是地理信息系统、卫星定位系统和、卫星遥感，这三种系统的相互配合及应用组合成3S技术。
其中卫星定位系统以及卫星遥感是一个巨大的数据库，为地理信息系统提供各种数据信息的支持，地理信息系统是将接收到的所有数据进行再次加工，直至整理出人们所需要的资源。
3S在森林防火领域的应用
GPS/GIS森林防火领域的应用进入秋冬时节，也就是森林火灾的高峰期,各地区都加大了财力和物力的投入，如果能将GPS定位仪与GIS（地理信息系统）结合起来，对您的工作将有很大的帮助。
用该仪器准确的知道该地区的位置，火势燃烧的方位、速度等参数。
然后利用相关的数据链将其准确信息发回指挥监控中心，指挥中心根据火灾的具体情况可以告知其他扑火专业队，以便对火情进行控制以便及时扑灭。
GPS全球卫星定位技术是随着现代科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。
它利用位于距地球2万多公里高的、由24颗人造卫星组成的卫星网，向地球不断发射定位信号。
地球上的任何一个GPS接收机，只要接收到任何一个四颗以上的卫星发出的信号，经过计算后，就可报出GPS接收机的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态。
目前，没有任何一个传统的导航定位技术能够达到GPS这样的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。
GIS是近些年来迅速发展起来的一门新兴技术，它作为制图学、计算机技术、地理、遥感、统计、测绘、通讯、规划和管理学科交叉运用的产物而被广泛用于各个领域。
在GPS多功能车辆报警定位、跟踪服务系统中，主要用于对地图的显示和管理以及对受监控的移动目标位置的显示。
一、根据通讯方式的不同，本方案的具体实施有两种情况：1、 GSM实时监控GSM全球通讯移动系统是目前国内覆盖范围最广、系统可靠性最高、话机保有量最大的数字移动通讯系统。
GSM以统一的方式向各地用户提供最具有所有电信业务的国内和国际漫游。
用户身份鉴别可保护网络避免无权用户使用。
GSM系统除提供话音业务外，还提供数据业务、短消息业务等多项功能。
GPS多功能监控服务系统则是采用了SMS短消息功能实现固定站与移动站之间的数据传输。
保证用户可以随时知道森林防火队员的所处位置。
通过这种方式就能够为救援提供极其重要的数据。
目前通过GSM通讯方式已经在全国绝大部分地区开通，但偏远地区可能还会有信号无法覆盖的情况，故实施此中方案一定要本地区的通信信号已经完全覆盖才可以实行。
浅析“3S”技术在森林调查规划中的应用
浅析“3S”技术在森林调查规划中的应用早在上世纪九十年代，我国就已经逐步引用"3S"技术开展森林调查工作，但从最初的应用状况来看，对于"3S"技术的应用并不能实现对森林资源信息的全面调查，也无法发挥出该项技术的优势。
基于此，相关部门加强了对森林资源数据的采集，并且借助"3S"技术进行数据收集，形成一个相对全面的数据库。
通过多种技术的应用来改善原有的单一调查模式，督促相关人员转变管理理念，推动森林资源调查工作的高效开展。
一、"3S"技术的主要内容1、RS遥感技术遥感技术主要被应用于对地球环境和资源信息的监测，在森林调查工作中的应用可以确保对多种信息的获取与整合。
相对来说，该项技术的监测范围较广，并且能够快速，准确的获取资源信息。
另外，还需要较好的成本优势，在实际应用的过程中，很少受到外界因素的影响，最大限度的保证了数据信息的可靠性与真实性。
在世界的很多国家中，均应该该项技术展开环境监测与资源信息获取，其自身的应用范围也在逐渐被推广。
2、GPS定位技术GPS技术可以实现对既定目标的三维定位，相对于以往的定位技术来说，在位置精确度方面表现出了更好的优势。
另外，借助卫星系统，可以持续性的进行定位信息输出，相关人员可以依据这些信息来判定目标的行进速度，这也是我们较为常见的导航系统中常用的技术之一。
在森林调查工作中的应用，主要是对林区网络的有效构建，保证对林区边界以及道路信息的有效划分。
与RS遥感技术同时应用，可以保证对森林病虫害，资源量的有效确认。
与GIS技术的同时应用，可以形成一套针对性较强的森林资源管理系统。
3、GIS技术GIS技术是依靠计算机技术运用信息科学理论及系统程序综合分析、科学管理地理空间数据，为管理决策提供数据支持的信息技术系统。
在森林资源调查规划中，GIS通过构建一个信息管理系统，主要涵盖森林植物的群落位置(经纬度)、面积、海拔高度、边界、植物种类、土壤类型等为主的森林植物信息管理系统，系统性、综合性的分析地区森林资源中的各个因素，从而有助于加强现代森林资源的高效利用与科学管理。
应用“3S”技术、网络技术组建凌源市森林防火预警、监测指挥系统
2015年9月防 护 林 科 技S e p.,2015第9期(总144期)P r o t e c t i o nF o r e s t S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yN o .9(S u m N o .144)文章编号:1005-5215(2015)09-0084-03收稿日期:2015-05-27作者简介:杜广洲(1969-),男,辽宁凌源人,大学,高级工程师,现从事林业规划调查设计工作.应用 3S技术㊁网络技术组建凌源市森林防火预警㊁监测指挥系统杜广洲(辽宁省凌源市林业局林业工作总站,辽宁朝阳122500)摘 要 从实际出发,阐述了应用 3S 技术㊁网络技术组建凌源市森林防火预警㊁监测指挥系统的提出,工作运行模式,系统组成及功能,系统特点㊂为该系统下一步的需求更改㊁升级和相关业务系统的建设提供参考依据㊂关键词 森林防火;数字林业; 3S技术;网络技术;预警监测指挥系统中图分类号:T P 274 文献标识码:A d o i :10.13601/j.i s s n .1005-5215.2015.09.0301 项目提出背景‘中国21世纪议程林业行动计划“中提出了林业建设要按照生态㊁产业㊁基础支撑和政策法规四大体系开展建设的要求,森林防火是生态体系和基础支撑的重要组成部分㊂中共中央在[2003]9号‘关于加快林业发展的决定“中明确指出:森林防火是维护森林资源安全㊁巩固林业建设成果的重要保障㊂凌源市森林防火长期以来采取较落后的传统防火指挥手段,一直未建立科学先进㊁规范的森林防火指挥系统,与日益繁重的防火任务㊁火灾日益增多的形势不相适应,常常因为防火手段落后而处于被动应付的局面,这就加大了森林防火存在的安全隐患㊂为了适应市场经济条件下森林防㊁扑火工作的需要,急需建设一套现代化的森林防火指挥体系㊂采用新的现代化的管理体系,提高指挥决策水平,走高科技防火之路,确保发生火情后,科学调度指挥,快速组织扑救,最大限度减少损失㊂2 系统工作模式应用 3S技术和网络技术组建凌源市森林防火预警监测指挥系统 主要工作模式是:利用远程林火监测系统(R S 地面平台部分)进行24h 实时监控,一旦发生火情后监测系统会自动向指挥中心发出报警,并将火势情况传回防火指挥中心,值班员接到报警后立即向防火指挥部汇报,并在大屏幕上分幅显示起火点的情况和在地图上的位置,防火指挥部根据显示的内容做出分析判断,得出起火点所在乡镇位置㊁火势的大小㊁风向㊁起火小班的树种㊁面积㊁相邻小班情况㊁距居民点的距离㊁道路交通情况等,快速制定出扑救方案,下达扑救命令,由总指挥坐镇指挥,前线指挥进行现场指挥,负责调度运输车辆㊁扑火队伍㊂总指挥根据屏幕观察火势的控制情况和与前线指挥沟通的现场情况,决定是否就近抽调扑火队㊁抽调人数㊁利用何种灭火工具㊁行走的运输路线㊁从哪个方位及地点实施扑救等等㊂由于系统采用了先进的 3S 技术㊁电子信息㊁网络传输㊁交通运输㊁通讯等一套完整技术,所以可在几分钟或十几分钟内全部到位,实施快速扑救㊂系统不仅可以预防火灾,还可在最短的时间内有效的控制和扑灭火灾,从而达到了 发现火情㊁快速定位㊁及时扑救 ,将火灾损失降到最低程度的目标㊂3 系统组成及功能系统 由十大功能模块组成,包括:计算机网络系统㊁智能知识管理系统(KM S )㊁综合语言指挥调度系统㊁地理信息系统(G I S )㊁中央控制系统㊁信息展示系统㊁会议音响系统㊁楼宇数字化监控系统㊁指挥中心保障系统㊁远程林火监测系统㊂各系统之间均采用模块化设计,既整体相对独立,又具有较强的兼容性㊂所选设备性能先进,同时各系统均预留相应的扩展接口,可确保后续开发的系统平滑升级㊂3.1 计算机网络系统采用华为S 3900系列快速智能三层交换机作为核心设备,连接指挥中心1台H P 2*1.6双核服务器,指挥室计算机配置:P 43.0E C P U /512M 内存/128M 显卡/120G 硬盘10/100M 网卡/三星软驱/明基D V D光驱/优派液晶17英寸显示器㊂中心5台微机和分局科所长的25台微机,通过租用网通4M光纤专线连接l n t e r n e t网,配备华为s e c p a t n10F 防火墙,增强网络安全性㊂配有6K V A的山特后备电源设备,在失去市电供电的情况时,电源矩阵可为指挥系统的主要设备提供的U P S供电,更好地保障指挥系统的正常工作㊂3.2知识管理系统(KM S)该系统以网络为基础平台,在本单位现有局域网上对人员配置㊁物资装备㊁案件记录汇总㊁信访㊁扑救火预案等各种信息进行统一的网络化管理㊂既能为日常办公提供方便,又能在遇有突发事件时快速调度所属单位,在最短时间内制定出应急救灾方案,将损失降到最低程度㊂可实现信息实时化㊁办公自动化,达到现代化的信息管理水平㊂同时预留扩展接口,可方便地接入G P S㊁G I S㊁G S M㊁V O I P等系统㊂KM S系统模块具有如下功能:系统管理㊁网上办公㊁民警天地㊁执法监督㊁接受警管理㊁案件管理㊁公文管理㊁辅助分析㊁政工管理㊁装备管理㊁防火管理㊂3.3综合语言指挥调度系统是森林防火和森林公安行业专用系统,具有转接㊁代接㊁强插㊁强断㊁会议㊁群呼等各项语音功能,可进行值班电话㊁调度电话㊁电话会议等各类录音,可根据需要进行查询,对已存储在硬盘上的重要语音信息转录保存㊂它将指挥中心的全部有线电话接入一台智能的综合语音调度平台,并由该平台将有线电话资源灵活合理地分配给各个部门㊂此套系统结合卫星电话系统使用,可使火场与指挥中心之间采取多种通讯方式,保障通讯畅通,为领导指挥决策提供必要保障㊂3.4地理信息系统(G I S)地理信息系统采用S p o r t52.5m分辨率的卫星影像图,1ʒ1万基础数据,小班数据在m a p i n f o r数据基础上进行开发设计㊂主要为森林防火指挥扑火工作体系提供管理业务信息服务,同时为森林资源信息㊁林火信息㊁林火态势信息㊁防火设施信息㊁扑救火资源信息等森林防火管理工作提供应用平台㊂(1)地图操作可显示全图,也可任意放大㊁缩小和漫游,还可打印出地图资料㊂(2)利用地图量算功能可以测量某一点到目标点的距离,还可量算某一区域或小班的面积㊂(3)利用信息标注功能对火点㊁视频监控站㊁指挥中心㊁扑火队㊁取水点㊁物资库㊁气象站等用特殊颜色和标记进行标注,使目标点在图上处于明显位置㊂(4)地图查询可进行地理定位㊁信息查询㊁基本信息查询㊁专题图查询㊁半径查询㊂如输入某一点的经纬度坐标或大地直角坐标可自动在电子地图上显示该点的准确位置㊂在图上点击某一小班,则该小班所属的乡镇名称㊁树种㊁面积等相应的因子即可显示出来㊂此外还可进行各种信息的查询㊂(5)专题信息维护㊂3.5中央控制系统中央控制系统是指挥室操作控制的核心㊂系统主要设备配置有:可编程控制系统主机,5.7寸彩色无线触摸屏,A V8*8矩阵,V G A8*8矩阵切换器,电源控制器,灯光控制器等㊂通过无线控制器(触摸屏)对指挥室和主控室的各种设备㊁设施进行控制㊂如投影仪的视频信号切换㊁供电和D V D录像机的遥控开关机㊁各种显示的切换㊁升降机柜的升降㊁功放设备的供电和调音㊁指挥室和主控室灯光的分级控制等㊂实现手动㊁电动㊁自动控制相结合㊂3.6信息展示系统由两块100英寸D N P背投屏幕组成的主显示区和点阵显示屏组成辅助显示区构成指挥室的综合显示系统㊂大屏幕显示系统和相关设备安装在背投室内,投影机的R G B信号㊁视频信号和红外控制分别接入中央控制器内,由中央控制系统的红外触摸屏完成各种功能的转换㊂3.7会议音响系统本系统设备包括音箱㊁功放机㊁D V D机㊁调音台㊁数字会议话筒㊁数字会议话筒扩展主机等㊂它们均连接到音频和视频矩阵上并由中央控制器完成灵活的操作㊂提供高质量的会议音响设备,讲话人员可灵活自如地在指挥中心内移动,为领导和与会指挥提供方便,也可与视频会议系统融合召开视频会议㊂3.8楼宇数字化监控系统包括楼内监控系统和考勤系统㊂在三层㊁四层楼道安装红外型摄像机,对进出人员进行24h不间断监控,同时在三层审讯室安装一台摄像机㊁拾音器,对审讯工作的过程进行全程自动录像,确保做到有案可查㊂在三层四层电梯门处安装考勤系统㊂楼宇监控系统既相对独立又与指挥中心相互兼容,相关数据均可在指挥中心网络调取㊂3.9指挥中心保障系统包括指挥中心环境部分㊁供电保障部分和通信系统㊁交通运输系统和应急扑火队伍㊂环境部分:在控制室和指挥室均安装中央空调,58第9期杜广洲应用 3S 技术㊁网络技术组建凌源市森林防火预警㊁监测指挥系统在指挥室屋顶安装日光灯和柔光灯,确保舒适的办公环境㊂供电保障部分:配备长时间㊁高可靠性的U P S 供电设备,以保证突发停电情况下,指挥系统主要设备能够正常工作8h以上㊂通信系统:指挥中心安装基地电台一部,并可通过差转台与前方火场的手持台㊁车载台进行联络,为通讯畅通提供保障,确保火场信息快速回传,为领导指挥决策提供资料㊂交通运输系统:除消防车外,在林业局㊁森林公安局㊁欺天林场㊁刘杖子乡㊁刀尔登镇等处设有专用防火运兵车,专职扑火队,在防火戒严期内随时待命,保证一旦出现火险时能在最短时间内到达现场,实施快速扑救㊂为了充分实现系统的各项功能,全市还成立了应急扑火队伍㊂除市消防队外,又成立了武警扑火队,各乡镇㊁林场都设有专职扑火队和专职护林员,全市共有30个扑火队,500名专职护林员,建成了一个完整的森林火灾扑火队伍网络㊂3.10远程林火监测系统根据防火工作的实际需要,在森林密集区和防火重点区建立远程数字林火监测点,毎个监测点的监测范围为半径10k m,所有监测点组成全市的林火监测网,通过以太网和光纤传输与指挥中心相连,有效地对监测点周边的林地㊁山村㊁名胜古迹等进行24h无人值守自动监控,实时将图像传回防火指挥中心㊂4系统特点基于电子计算机网络技术平台,融合多项高新技术,将 3S 技术首次用于一个功能系统:在远程林火监测系统中应用了R S系统中的地面平台部分技术,用于获取林火及烟雾信息;将G P S系统用于空间定位㊁导航和求算距离㊁面积的过程,大大减少了工作量,提高了工作的准确度,同时节省了时间,提高了效率;将二类清查数据库和最新的卫星影像图镶嵌在G I S系统中,使防火指挥员能在大屏幕上清晰㊁实时地观看到火场的一切情况,从而做出准确的分析判断,发出正确的扑救指令㊂此外还有双屏幕显示技术㊁中央控制㊁综合语音调度㊁知识管理㊁会议音响㊁应急通讯等技术的融合㊂开发的系统操作简单㊁实用稳定,为林业信息化㊁网络化建设提供数据应用服务平台,对数字林业建设起到推动促进作用,可在全国范围内推广㊂(上接第78页)海拔差极大,森林火灾较多而森林资源匮乏[26]㊂能有效控制森林火灾的蔓延是重中之重㊂继续发展和加强贯彻森林消防是未来的方向,能在复杂海拔地形及辽阔的土地上快速实行空中侦查与灭火仍然是森林航空的目标㊂参考文献:[1]邓振侠.当代航空护林与森林防火[J].科技风,2013(11):267[2]陈自业.国外森林火灾与飞机灭火[J].国际航空,1987(6):69-93[3]R o b e 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基于GPRS和3S技术的森林火灾事故预警与应急指挥系统
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第21期(2011年7月)基于GPRS 和3S 技术的森林火灾事故预警与应急指挥系统张江1,廖葵2（1.四川大学计算机学院，四川成都610064；2.解放军77302部队，云南昆明650051）摘要：森林火灾事故预警与应急指挥系统是一个集空间数据库、无线数据通信、地理信息系统(G IS)技术于一体的综合性管理系统。
系统采用3S 技术、GPRS 通信技术和无线传感技术，实现了对林区相关气象参数的实时采集、救援力量的监控调度和林火扑救的应急指挥。
文章对该系统的具体工作流程，主要结构和功能进行了详细的介绍。
关键词:GPRS ；地理信息系统；森林火灾；传感；应急系统中图分类号：TP393.09文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)21-5250-031绪论森林火灾是危害森林资源的主要灾害，防范和控制森林火灾是林业工作的重要组成部分，是保护森林资源和人民群众生命财产安全的重要措施。
当森林火灾发生时，如何及时掌握火场实况和救灾资源的分布情况，如何高效的统筹规划及合理部署救援力量，采取科学有效的方案迅速扑灭林火、减少损失，已成为当今国内外森林防火领域的一个重要研究热点。
本系统综合运用了GPRS 和3S 技术，将移动目标定位技术和GIS 空间分析功能有机地结合起来，根据实时采集和接收的相关数据得出科学合理的林火扑救方案，并通过GPRS 网络进行实时指挥，为林业部门高效地指挥救灾工作提供了有力的技术支持。
2系统概述2.1系统目标系统以GIS 为基本框架，接收来自Internet 和GPRS 网络的实时数据，是一个集成空间信息和非空间信息的综合性系统。
系统实现了对森林火灾的实时监测和预警，突发性林火的事故预测、实时监测、扑救指挥等功能，并能对救援分队和车辆进行实时监控和调度；系统综合分析气象因子和卫星遥感数据，结合GPS终端的精确定位，实时显示火场现状和救援力量分布、模拟分析林火蔓延趋势，为指挥员组织林火扑救提供了辅助决策支持。
基于GPRS和3S技术的森林火灾事故预警与应急指挥系统
基于GPRS和3S技术的森林火灾事故预警与应急指挥系统作者：张江,廖葵来源：《电脑知识与技术》2011年第21期摘要：森林火灾事故预警与应急指挥系统是一个集空间数据库、无线数据通信、地理信息系统(G IS)技术于一体的综合性管理系统。
系统采用3S技术、GPRS通信技术和无线传感技术，实现了对林区相关气象参数的实时采集、救援力量的监控调度和林火扑救的应急指挥。
文章对该系统的具体工作流程，主要结构和功能进行了详细的介绍。
关键词: GPRS；地理信息系统；森林火灾；传感；应急系统中图分类号：TP393.09文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)21-5250-031 绪论森林火灾是危害森林资源的主要灾害，防范和控制森林火灾是林业工作的重要组成部分，是保护森林资源和人民群众生命财产安全的重要措施。
当森林火灾发生时，如何及时掌握火场实况和救灾资源的分布情况，如何高效的统筹规划及合理部署救援力量，采取科学有效的方案迅速扑灭林火、减少损失，已成为当今国内外森林防火领域的一个重要研究热点。
本系统综合运用了GPRS和3S技术，将移动目标定位技术和GIS空间分析功能有机地结合起来，根据实时采集和接收的相关数据得出科学合理的林火扑救方案，并通过GPRS网络进行实时指挥，为林业部门高效地指挥救灾工作提供了有力的技术支持。
2 系统概述2.1 系统目标系统以GIS为基本框架，接收来自Internet和GPRS网络的实时数据，是一个集成空间信息和非空间信息的综合性系统。
系统实现了对森林火灾的实时监测和预警，突发性林火的事故预测、实时监测、扑救指挥等功能，并能对救援分队和车辆进行实时监控和调度；系统综合分析气象因子和卫星遥感数据，结合GPS终端的精确定位，实时显示火场现状和救援力量分布、模拟分析林火蔓延趋势，为指挥员组织林火扑救提供了辅助决策支持。
系统采用B/S和C/S混合模式，选取为开发平台，采用组件式GIS开发技术，使用Oracle 9i作为底层数据库。
3S防火
5.结语
• “3S’技术应用起步较晚,但近年来也有了可 喜的进展,在森林防火、森林资源管理、森 林资源管护等方面已有相应的地理信息系 统开发完成并得到应用,已在林业生产管理 方面逐步发挥其应有的作用,这将带动林业 信息化建设的快速发展,提高林业生产管理 效率和科学化管理水平,早日实现数字林业 的总体目标。
• 在实际工作中，相同的火源和可燃物，林 火行为也会因环境条件不同而不同。这里 所指的环境条件是指当时场所的温度、湿 度、风速和地形等因素。因此，在分析火 源和起火物的同时，还要与当时环境条件 结合起来进行分析。在找到起火部位后， 不能主观臆断盲目下结论，还必须认真根 据该地所存在的火源，可燃物及环境条件 进行综合分析，以得出科学的结论，正确 地认定火灾原因。
2. “3S”的概念
• “3S”是指地理信息系统GIS、遥感RS、全 球定位系统GPS三大技术系统的总称。 • GIS是在计算机硬件与软件支持下,科学管 理和综合分析具有空间内涵的地理数据,为 规划、管理、决策和研究提供信息的空间 信息系统。 RS是利用遥感器从空中探测地 物性质,最初为航空遥感,进而依托陆地卫星, 开创卫星遥感。GPS是通过对多颗卫星进 行同步距离测量来计算接收机的位置,实现 全球、全天候、高清晰度的定位。
• 通过建立完整、高效、可靠的国家森林防火 监测体系，实现森林防火的国家机制，利用 3S技术建立森林资源监测体系可以克服传统 监测体系的缺陷,产生高效的监测机制：动态 监测森林火灾的空间分布信息;在全国范围内 建立统一协调,覆盖面广的监测网络和快速反 应机制；在监测内容上,不仅对森林火灾数量 进行监测,更加强其对生态环境影响的动态监 测;在数据更新方面,利用3S技术的实时功能, 更好地完成监测体系的数据更新。
3.“3S”技术在我国森林防火中的应用
3S集成技术在林火管理中的应用研究Ξ
第8卷 第1期1999年1月火 灾 科 学F IRE SAFET Y SC IENCE Vol.8,No .1Jan .19993S 集成技术在林火管理中的应用研究Ξ 舒立福 田晓瑞 (中国林科院森保所,北京,100091) 向安民(黑龙江大兴安岭规划院,加格达奇,165000)摘要卫星遥感技术(R S )用于对过火区进行识别和对森林火灾进行判读和监测;林火地理信息系统(G IS )是一种包含空间资料库管理的地理信息系统,它具有储存,处理,投影转换和取回与显示图形资料的能力;全球定位系统(GPS )是一个卫星定位、导航网络系统,可以对扑火队员进行实时的导向和定位,测定火场边界和计算火场面积;利用国际海事卫星通信,可以进行电传、数据、电话通信;3S 集成技术将遥感、地图的主题和空间特征联结在一起,将会有更广泛的应用。
关键词 遥感 地理信息 3S 海事卫星通信用遥感方法研究森林火灾,始于50年代的航空红外探测。
自80年代初开始,随着地理信息系统的发展,美国、加拿大等国家也先后开展了利用卫星监测和研究森林资源。
到80年代末,全球定位系统以其精确的定位,为林业工作者所重视。
加拿大的Em ili o Chuvieco 1989年运用卫星遥感数据对其西北部地区的全部森林火灾进行了系统调查,并首次计算了火烧迹地的面积[1]。
Yue Hong Chou (1992)应用地理信息技术,对美国南加州的林火进行了研究分析[2]。
中国在1987年大兴安岭“516”特大森林火灾曾成功进行了卫星监测,并对火烧迹地森林植被恢复进行了动态监测[3].在林火管理中,及时准确地监测森林火灾和火环境的变化是各级防火人员最为关注的问题之一,对于大面积森林火灾,依靠地面人力和飞机监测,不但费用高,而且工作繁杂,特别是对于盲区的监测计算精度低,利用AV HRR 和TM 影像图,经过GPS 定位,借助于林火地理信息系统,进行计算机统计分析,可以克服这些不足,提供较为详细的森林火灾有关数据。
3S技术在森林防火工作中的应用
3S技术在森林防火工作中的应用郭朋勃陕西牛背梁国家级自然保护区管理局，西安，710100 森林火灾的发生往往具有突发性。
要想及时发现森林火灾并及时扑救，做到“打早、打小、打了”，必须要具备一定的现代科学技术、科学知识和丰富的实践经验。
在森林火灾监测和扑救中应用3S技术，可综合有关信息做出正确判断。
借助遥感技术可实现火灾的全天候实时监控以及了解气象情况，做到实时预报，并能够预测火灾走势；借助全球定位系统可以更加准确地确定火灾的地点和范围；借助地理信息系统可以实现对林业资源的综合管理和森林火灾信息档案管理，为政府决策提供科学依据。
1．森林防火中应用的3S技术1．1气象卫星遥感技术（RS）气象遥感卫星接收系统可以自动进行卫星轨道预报、天线跟踪数据计算，按轨道时间表自动接收卫星数据，作数据预处理，按用户设定的范围自动生成区域投影数据集，自动进行火情监测，生成火情图像、火情报表、植被指数、地表亮温、海表亮温和水情监测图像等。
该系统具有实时接收、显示、处理和存储极轨气象卫星发送的高分辨率图像传输资料，对所接收的卫星数据进行预处理、地标导航和图像处理及各类应用处理等功能。
气象遥感卫星覆盖面广，轨道运行周期短，接收设备价格适宜，可用于森林火灾的监测。
但由于气象卫星具有无法精确定位的缺点，可配合陆地卫星或资源卫星、通讯联系和进行实地勘查等方面的数据对火灾的发展趋势作出准确的判断。
1.2全球定位系统（GPS）全球定位系统可以准确、快速地定位出地球表面任何开阔地点的位置。
通过地理信息系统，可使车载全球定位系统的定位信息在电子地图上获得实时的、准确的路线及漫游查询，有利于指挥调度灭火车辆。
地面全球定位系统可为地理信息系统及时采集、更新或修正数据。
例如在外业调查中，将通过全球定位系统定位得到的数据输入电子地图或数据库，可对原有数据进行修正、核实、赋予专题图属性以生成专题图，进行火灾面积计算及灾后评估。
全球定位系统的精确定位功能弥补了遥感技术定位的不足。
!集成_3S_技术的森林防火决策支持系统研究
2004年7月系统工程理论与实践第7期 文章编号:100026788(2004)0720088206集成“3S”技术的森林防火决策支持系统研究万鲁河1,李一军1,臧淑英2(1.哈尔滨工业大学管理学院,黑龙江哈尔滨,150006;2.哈尔滨师范大学地理系,黑龙江哈尔滨,150080)摘要: 从数据库设计、火险等级预测、火灾损失评估、空间分析、信息提取等功能模块方面,分析了基于地理信息系统(G IS)、全球定位系统(GPS)和遥感(R S)技术的森林防火决策支持系统的结构和开发环境,系统采用组件式G IS技术,成功地实现了3S与林火损失评估模型、林火预测模型的无缝集成Λ文章还探索地把粗集理论应用在林火等级预测中Λ该系统具有数据管理、更新、互查询、显示、输出和模型分析等功能,为森林防火管理提供及时的、可靠的信息支持Λ关键词: 地理信息系统;全球定位系统;粗集;组件式G IS;森林防火中图分类号: T P39 文献标识码: A R esearch on Fo rest F ire P reven ti on D ecisi on Suppo rt SystemIn tegrated in to3S T echno logyW AN L u2he1,L I Y i2jun1,Z AN G Shu2ying2(1.Co llege ofM anagem en t,H arb in In stitu te of T echno logy,H arb in150006,Ch ina;2.D epartm en t of Geography,H arb in N o rm al U n iversity,H arb in150080,Ch ina)Abstract: In th is paper,w e study the structu re and developm en t environm en t of the fo rest firep roofingdecisi on suppo rt system in tegrated in to G IS(Geograph ic Info rm ati on System),GPS(Glob le Po siti on ing,System)and R S(R emo te Sen sing),including m ain functi on modu les such as database design,fo rest firefo recast,fo rest fire lo ss evaluati on,spatial analysis,and info rm ati on ob tain ing,etc.T h is system,based on componen t G IS,has successfu lly realized a o rgan ic in tegrati on of G IS and fo rest fire lo ssevaluati on model,and fo rest fire fo recast model.T he passage discu sses the app licati on of fo rest fo recaston the basis of rough set theo ry.T he system is developed fo r supp lying ti m ely and exact info rm ati on tofo rest firep roofing m anagem en t w ith the functi onalities of data m anagem en t,data updating,data m u tualquery,disp lay,ou tpu t and model analysis.Key words: geograph ic info rm ati on system(G IS);glob le po siti on ing system(GPS);rough set;componen t G IS;fo rest firep roofing1 引言20世纪80年代以来,美国、加拿大、澳大利亚、前苏联、印度等也根据自己的国情,研制了自己的林火管理信息系统[1]Λ近年来,我国已有一些大学或研究所从事这一研究工作,例如,中国林业科学院资源信息所、东北林业大学等单位均对G IS技术在森林防火领域的应用做了一些研究Λ但以上开发研制的这些产品,其实用性、可操性和先进性较差,因此有待进一步更新和重建[2]Λ林业防火辅助决策系统,是高新技术在现代森林防火中应用的前沿领域Λ在信息时代的今天,充分应用遥感(R S)、地理信息系统(G IS)、全球定位系统(GPS)及网络通讯等高新技术[3],可以做到在火灾发生收稿日期:2003208227资助项目:国家863计划(2001AA136010-08);黑龙江省科技攻关项目(GB01B607-02);黑龙江省青年基金(Q99-17) 作者简介:万鲁河(1967-),男,副教授,博士生,主研方向:G IS与M IS系统集成,决策支持系统,空间数据挖掘, Em ail:w an luhe@;李一军,男,博士生导师,管理学院院长;臧淑英,博士后,教授,G IS应用及开发、城市规划、生态设计前,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;在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;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,为现代化林业防火工作提供可靠的技术保障Λ3S 技术是森林资源可持续利用研究中的高新技术Λ将3S 技术应用于森林防火的研究,一方面可弥补传统空间信息获取手段的不足,另一方面为森林防火研究提供了新的途经与技术支持[4]Λ本研究采用G IS 、R S 、GPS 技术研制一套实时监测、预报、评估、灭火辅助决策支持系统(FG IS )Λ2 数据库设计在数据库管理和调度中,系统以功能主题为中心,模仿数据仓库技术的面向主题、集成性、时态性的特点[5]Λ将防火专题数据库、日常管理数据库、D E M 和TM 数据库、基本要素数据库、三维模拟数据库、火灾损失评估数据库、火点监测数据库、历史火灾数据库、气象资料库和防火决策方案数据库集成到Sup er M ap III 的一个工作空间中Λ防火专题数据是指与防火密切相关的图层信息,如防火机构、扑火队、驻勤点、中继台、直升机加油站、直升机机降点、了望塔、检查站、储备库、固定短波电台、固定超短波电台、固定冀飞机巡航线、航站检查点、火险区划、行政区划Λ例如扑火队属性设计(表1所示)Λ表1 扑火队属性表编码名称单位经度纬度人数接受频率发射频率呼号功能灭火水枪二号工具指挥车电台对讲机GPS 运输车装甲车3 系统功能3.1 火场周边信息的智能提取地理信息系统(G IS )具有强大的空间数据管理、分析和定位功能,既有空间图形库,又有地理要素属性库[6]Λ森林火灾一旦发生,指挥员最关心的问题是:起火林区的树种、树龄、郁密度等林相资料;居民区与起火林区的距离和人口;距离起火林区最近灭力的专业性质、兵力、装备;道路、河流、湿地的分布;火灾区域的后勤保障情况如无线电台、了望塔、直升机加油站、储备库、飞机场等分布情况Λ如何快速准确地获取诸多信息,是防火决策得力与否的关键因素Λ一般的基础地理信息系统软件平台都具有基本的分析功能如邻域分析、I N FO 工具等,但智能对单个图层的地物要素逐个提取,因而低效、不方便,不能满足防火现场指挥对信息及时提取而全面的需要Λ所以FG IS 利用Sup er M ap 组件式G IS ,成功地实现了火场周边信息的智能提取技术(如图1所示)Λ同时,也为将来基于数据仓库的快速查询分析技术的空间OLA P (在线分析)和空间OLAM [7,8](在线挖掘)做技术准备Λ3.2 火场信息三维可视化系统改变了为用户管理提供单一的图表、数据信息形式,而在管理空间信息的同时,对图形、图像、视频、声音、动画等形式的信息进行有效管理和及时播放,大大增加了信息的表现能力Λ系统利用Sup er M ap III 的3D 控件,把D E M 数据生成三维立体图形,叠加TM 影像,实现旋转和飞行模拟,大大增加信息的可视效果,同时通过火灾区及影响区的实物图片、文献资料、录像资料等录像、图像、声音、文字综合演示,直观、生动、全面地反映发生区及影响区的概况,为科学地灭火决策提供全方位的信息支持Λ3.3 空间定位查询和空间分析用户通过移动鼠标画线和多边形,方便地进行距离和面积的量算,其结果在信息窗口显示Λ系统除具备一般的查询和分析功能外,经纬度定位和可视域分析对防火决策是非常重要的Λ省、市防火指挥部门接受到的是以经纬度表示的热点信息,信息包括起火点的位置、火点的大小、监测人及监测时间等,所以对森林防火信息系统而言,最重要的定位是经纬度定位Λ系统接受符合标准格式的热点信息文件,系统就能快速、准确地定位到该空间位置,并以闪烁的跟踪层红色亮点提醒用户(此功能得到黑龙江省林业防火指挥部门的肯定和喜欢)Λ98第7期集成“3S ”技术的森林防火决策支持系统研究图1 火场周边信息的智能提取可视域分析就是系统根据了望塔的经纬度和大地坐标,将其具体位置插入1:25万的基础地理数据库中,在根据每个了望塔的了望能力,标出其了望控制范围Λ所有了望塔的控制范围将形成“火警预报安全区域”,而其它范围则是了望塔控制的“死角”Λ根据分析的结果可以决定在哪里增建了望塔,或给哪些了望塔配备更精良的仪器设备使其控制范围扩大以消除了望盲区;可以提示以前了望塔控制不了的范围应特别注意火警,还可以发现某地是不是有了望塔的重复建设问题Λ3.4 火灾损失评估系统具有灾中评估和灾后评估功能Λ主要通过三个步骤实现:圈定火灾区域、确定火烧程度和估算经济损失Λ在损失评估中,森林资源的受灾区域计算及受灾程度的确定是一难题Λ系统两种方法:①遥感图像判读法,即采用把遥感图像与林相矢量图配准和叠加的方法,获取受灾区域多边形,读取林相的属性信息,对受灾区域遥感影像的解译和重新分类来确定森林受灾的程度;②GPS 方法,即手持或机载GPS 圈定火烧迹地的范围和火烧程度Λ前者自动化程度较高,准确率低;后者准确率高,较费时Λ这两种方法与传统的评估方法相比,在科学性、准确率和效率方面都有较大程度的进步和发展Λ第一种方法是利用已有的卫片或航片火烧迹地图像,经过配准,将格式为栅格的图片或者照片等图像文件与相应的矢量林相图层进行对应点的坐标转换,使该图像与矢量图的各特征点完全重合Λ在表征树种、树龄等信息的林相数据图层中裁剪出火灾区域,通过林相和图像的对比计算判定火烧程度Λ图2 GPS 火场圈定 GPS 方法,利用巡护飞机上的GPS ,沿火场周围勾绘火灾范围火烧程度(如图2)ΛGPS 移动目标实时监控系统主要基于GPS 、G IS 和数据通讯技术,GPS 接受机接受卫星发送的信号进行定位,数据通讯技术将GPS 接受的信号传送到指挥中心ΛG IS 根据其空间地理信息显示数字地图并动态地将GPS 定位信号09系统工程理论与实践2004年7月转变为可在地图上定位显示的符号显示,实现监控指挥Λ自主导航是将GPS 与G IS 直接连接,不需要数据通讯技术,通过G IS 直观、动态显示GPS 当前所在图上的位置,实现移动目标自主导航目的Λ3.5 森林火险等级预报火险等级可以定义为由火险天气、可燃物和火源所决定的林火发生的可能性,燃烧蔓延和能量释放速度以及难控程度和火灾所产生的后果[9]Λ森林火灾的预报方法很多,按国家和地区来分有欧洲型、加拿大型、澳大利亚型、美国型及中国型,每一种类型的预报方法都有各自的优点和缺陷Λ系统采用基于粗集理论的火险等级预测方法Λ粗集理论是一种新型的处理数据的模糊性和不确定性的数学工具[10]Λ目前,它已经在人工智能、知识与数据发现、模式识别与分类、故障检测等方面得到较为成功的应用[11]Λ不可区分关系是粗集理论的最基本概念,在此基础上引入了成员关系,上近似和下近似等概念来刻画不精确性与模糊性[12]Λ影响森林火灾的因子很多,如天气情况、季节变化、地区差异等,随时间变化,周期不稳定,难于通过计算方法建模Λ应用粗集理论的步骤如下:1)决策生成根据上述人为火发生预报方法选用13个因子,建立决策表Λ13个条件属性如表2,决策属性为当日的火险等级Λ2)样本数据和离散化采用人为火发生预报方法的实际气象资料,建立当日的条件属性和决策信息Λ其中,连续属性已被离散Λ如a 12当日最高气温(0-30),离散化为{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}Λ3)属性约简在实际的林火因子中,对林火的发生都有一定的作用,但每种因子的贡献度大小不同,也就是说存在大量的冗余属性Λ属性约简的目的就是剔除冗余属性,而获得简化的属性表Λ表2 决策信息表编号条件属性编号条件属性a 1a 2a 3a 4a 5a 6a 7当日最高气温前日最高气温当日20时前24h 内降水量前期平均日降水量当日最大风速当日平均相对湿度前三日平均相对湿度a 8a 9a 10a 11a 12a 13D 决策)当日14时相对湿度当日最高气温与最低气温之差防火期前积温防火期前积水时间:5,6,10月份火灾次数多火源等级:(I =N (次数) S (林地面积))火险等级:五级4)规则获取由简化的属性表,得到IF -TH EN 表达的知识规则Λ5)规则应用利用4)获得的知识规则,应用于当日的气象资料,预测各地的火险等级并动态生成火险等级专题地图Λ4 系统结构森林防火决策支持系统以G IS 为核心,以R S 、GPS 为动态数据的获取手段,同时满足火灾损失评估、火险等级预报、遥感图像的热点信息读取、经纬度定位、GPS 定位与跟踪、防火信息W eb 发布、三维模拟、实时指挥标注等功能为目标,所以数据量大、模型与G IS 的交互复杂Λ系统根据数据的用途分别采用不同的数据源管理;空间数据及相关属性数据采用Sup er M ap III 的文件混合型即.sdd 和.sdb 存储,防火专题属性数据采用纯关系性数据库存储,前者速度快,后者易于更新Λ系统模型库以控件形式与G IS 集成,模型计算时获取图层信息,然后把运算结果返回到图层的属性中,以便模型可视化表示,这样做的目的使系19第7期集成“3S ”技术的森林防火决策支持系统研究统便于扩充Λ系统结构如图3所示Λ图3 系统结构5 系统的集成开发系统采用组件式G IS 集成开发而成Λ使用组件式G IS 构造应用系统的基本思路是:让G IS 组件做G IS 的工作,其他功能让其他的组件去完成,G IS 组件与其他组件之间的联系由可视化的通用开发语言来建立,如VB 、V C 等Λ组件式G IS 提供了实现G IS 功能的组件,专业模型则可以使用这些通用开发环境来实现,也可以插入其它的专业性模型分析控件[13]Λ因此,使用组件式G IS 可以实现高效、无缝的系统集成[13]Λ系统为了实现G IS 与R S 、GPS 、专业模型的无缝集成,以VB 为主要可视化开发工具,以Sup er M ap III 组件模块为G IS 核心,以其它空间及非空间型的应用分析模型的功能支持为后台,实现了气象云图卫星热点信息的读取和定位,TM 影像、D E M 数字高程与林相矢量数据的叠加分析,GPS 火烧迹地的圈定和跟踪,具有针对性的火场范围和火烧程度的图像监督分类及在分类的基础上完成栅格数据向矢量数据的转换Λ系统的开发实践证明:由于采用了基于A ctiveX 技术建立起来的G IS 控件,使得利用可视化开发工具实现了G IS 与R S 、GPS 、专业模型的无缝集成Λ而且通过对应用程序的开发,部分地强化了系统中G IS 组件的数据分析和处理功能,能够深入挖掘数据的空间关系,建立相应的应用分析模型,更好地开发出满足用户需求的信息系统软件Λ6 系统应用实例现以黑龙江省森林防火决策支持系统建设为例,说明该系统的应用Λ黑龙江省是林业大省,有林地面积达1895万公顷,具全国首位,也是我国主要的商品林生产基地之一Λ随着信息技术的发展,黑龙江省森林防火决策部门越来越认识到,在加大防火期间林区的日常检查和管理工作的同时,还应当采用先进的现代信息技术,建立高效、可靠、实用的防火指挥系统,火灾一旦发生,能够迅速查明火情,分析火势,科学地制定灭火方案和决策Λ6.1 空间数据集成本系统采用北京超图公司的组件式地理信息系统软件Sup er M ap III ,空间数据库以黑龙江省1∶50万和1∶25万全要素地形图、1∶25万防火专题数据库及1∶5万林相数据为地理信息数据基础进行开发,同时还包括应用于三维的显示、模拟、飞行和火灾损失评估的1∶25万D E M 数字高程和TM 影像数据Λ6.2 3S 技术的融合系统接受卫星遥感图像和热点信息文件,将图像与矢量图层配准,进行空间定位和空间信息查询ΛD E M 和TM 图像及矢量图层叠加,进行火场周边观察和信息提取及火势分析Λ在以上两方面分析的基础上,进行最短路径分析、灭力部署和灭火方案的制定,通过网络和电话,将灭火命令和方案传达给一线指挥29系统工程理论与实践2004年7月员Λ灾后,将GPS 跟踪的火烧迹地和林相矢量图叠加,然后,进行损失评估Λ系统基本模块开发完成于2001年9月,在10月发生的黑河森林火灾的扑救过程,给决策人员提供了及时的火场信息、火势分析、空间查询和灭力调度,该系统起到重要的作用,得到黑龙江省林业防火指挥部的大力肯定Λ此后,该系统进行一系列的改进和优化Λ该系统2003年3月通过黑龙江省科技厅成果鉴定,达到国内先进水平,4月,投入哈尔滨市林业防火指挥部的应用之中Λ7 结束语系统基于Sup er M ap III 组件式G IS 技术,成功地实现了G IS 的空间定位和分析功能与防火专业应用模型的无缝集成,为防火决策部门提供了及时、多源、科学的根据,系统在实际运行中效果良好Λ系统未来的改进和设计目标是建立空间数据和属性数据的一体化存储的空间数据仓库,实现基于空间OLA P 和OLAM 的空间决策支持系统Λ同时,将遗传算法、粗集理论、神经网络等优化算法应用到系统模型库中,以加强系统的决策支持能力Λ参考文献:[1] 肖炎炎,欧阳云志,王效科.G IS 在森林火灾管理中的应用研究[A ].A rcG IS 暨ERDA S 中国用户大会论文集[C ].北京:地震出版社,2002.[2] 臧淑英,万鲁河.黑龙江省林火监测和评估系统鉴定报告[R ].哈尔滨:哈尔滨师范大学,2003.[3] 马建梅.3S 技术在土地资源管理与决策中的应用[J ].西北农林科技大学学报,2001,1(3):38-41.[4] 任青山,杨小林,范文义.3S 技术在拉萨市森林植被调查中的应用[J ].东北林业大学学报,2001,29(4):18-21.[5] 周炎坤,李满春.大型空间数据仓库初探[J ].测绘通报,2000,(8):22-23.[6] 臧淑英,万鲁河.地理信息系统基本原理及软件操作[M ].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2000.[7] 赵霈生,杨崇俊.空间数据仓库的技术与实践[J ].遥感学报,2000,4(2):157-160.[8] 周航宇,王占宏.基于数据仓库的G ISOLA P 及其应用实践[J ].计算机应用,2000,20(10):39-41.[9] 邸雪颖,王宏良.林火预测预报[M ].哈尔滨:东北林业大学出版社,1993.[10] Paw lak Z .Rough Set [J ].In ternati onal Jou rnal of Compu ter and Info rm ati on Sciences ,1982,(11):341-356.[11] 张文修,吴伟志.粗糙集理论介绍和研究综述[J ].模糊系统与数学,2000,(12):1-12.[12] 曾黄麟.粗集理论及其应用[M ].重庆:重庆大学出版社,1996.[13] 宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J ].中国图象图形学报,1998,3(4):313-317.39第7期集成“3S ”技术的森林防火决策支持系统研究。
基于“3S”技术的森林防火系统
A Forest Fire Prevention System Based "3S" on
Technology
作者： 梁晓晖 黄志强
作者机构： 华北电力大学,河北保定071000
出版物刊名： 河北软件职业技术学院学报
页码： 59-60页
主题词： 地理信息系统 全球卫星定位系统 遥感 森林防火
摘要：森林不仅是人类宝贵的物质资源,而且是生态系统的重要组成部分.因此,森林火灾造成的影响和破坏十分巨大.作者提出了基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)的森林防火系统方案,介绍了基于该方案的实际案例,并对有关技术进行了探讨和展望.。
综合利用3S系统技术
数字空间森林防火信息指挥平台综合利用3S技术（GIS、 RS、GPS），为林业部门提供森林防火日常事务和防火 应急流程的规范、系统和动态地管理，从而为各级森 林防火部门的森林火险预测预报、防火设施布局、森 林火情监测、林火扑救指挥、火灾损失评估的科学决 策提供技术平台。 该平台主要包含林火视频远程监控指挥中心和森林防 火决策系统两部分 。
林火智能识别
视频监控基本控制界面
森林防火应急辅助决策系统
包含防火综合管理、预警信息管理、应急指挥、 应急救援辅助决策和灾后评估等功能。
火点定位
火势
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基于3S技术的森林火险预警方法及应急管理的研究作者：徐登云昂格鲁玛来源：《西部资源》2012年第02期摘要：森林火灾是对社会、环境及经济发展影响范围最广和破坏性最大的一种自然灾害。
充分利用全球卫星定位系统（GPS），遥感技术（RS），地理信息系统（GIS）等技术可以提供大量的火灾发生的背景条件的信息，有助于做好发生森林火灾的防范措施，同时有利于制定灾后应急措施以减轻灾害损失。
本文阐述了基于3S技术的森林火灾预警方法和应急管理体系，为防灾减灾工作提供参考。
关键字：3S技术森林火灾预警方法应急管理1. 引言森林火灾是危害森林资源的主要灾害。
如何利用现代化科技手段和设备做好“以防为主”的森林火灾预防工作以及制定有效的应急措施，并进行统一协调的组织指挥，就成为林业防火工作中的重要问题也是林业建设管理中的重中之重。
随着社会的发展，遥感科学、地理信息系统、电子计算机、航空航天技术等科学技术的进步，加上现代科学管理的应用，为森林防火提供了先进的手段和技术条件。
如森林火险监测系统、红外线监测林火、雷达监测林火、卫星遥感监测林火以及计算机地理信息管理系统等新技术的应用，为有效地预防控制森林火灾的发生，为把森林火灾造成的损失降低到最低限度提供了保证。
2. 研究的背景和意义2.1研究的背景我国森林资源十分匾乏。
然而，我国又是发生森林火灾较严重的国家之一。
我国的森林防火工作比国外发达国家起步较晚。
几十年来，在不断总结经验教训的基础上，通过不断地探索和研究森林火灾的特点，有针对性的加强管理和技术防范措施，不断提高对森林火灾的综合控制能力，使森林火灾发生次数、受灾森林面积和伤亡人数有了明显的下降。
随着国家对森林防火工作的重视和科学的进步，我国于1992年和1994年分别通过有关科研单位结合我国森林防火工作的实践制定了《全国森林火险区划等级》和《全国森林火险天气等级》行业标准，并由林业局颁布实施，全国各地均做了实施的准备工作，这将使我国森林火险监测工作开始走向系统化、科学化的道路。
2.2研究的意义森林火灾位居破坏森林的三大自然灾害（病害、虫害、火灾）之首。
它不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人民生命财产安全。
因此森林防火有着重要的意义：1．森林防火是保护自然资源的需要。
2．森林防火是保护生态环境的需要。
3．森林防火是保护森林发展林业的需要。
4．森林防火是维护林区社会安定的需要。
3. 现代森林防火新技术3.1地理信息系统地理信息系统（GIS）是计算机科学、信息科学、空间科学、环境科学和管理科学等为一体的新兴科学，是未来信息高速公路的重要组成部分。
加拿大利用GIS进行森林景观生态分析，开展自然环境规划。
泰国利用GIS进行小流域治理规划和泰国早计划。
GIS在森林火灾预警中的功能有：利用GIS强大的数据库功能管理有关的环境信息数据库，有效得到预警区域的环境数据，进行属性数据和空间数据的查询、更新和提取；利用GIS强大的空间分析功能对森林火灾预警网络进行科学设计，从而有效地表征设计项目所在地的环境信息的收集、存储和显示；直观的图形界面可以根据用户的要求而输出各种分析和评价结果；GIS能迅速提供快速反映决策能力，可以模拟和监测林火风险。
3.2遥感技术遥感（RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息遥感、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的技术。
用遥感技术研究森林火灾，始于50年代的航空红外探测，自80年代初开始，随着地理信息系统的发展，美国、加拿大等国家也先后开展了利用卫星监测研究森林资源。
到80年代末期，GPS以其精准的导航定位功能为林业工作者所使用。
中国曾成功监测了1987年大兴安岭特大森林火灾，并对火烧地森林植被恢复进行了动态预测。
3.3虚拟仿真技术近年来，在信息技术发展的带动下，用于植物形态结构研究的数据采集方法和三维数字化技术、计算机硬件水平已能够满足需求，构建模型所需的可视化技术、面向对象的程序设计方法等已经成熟，这为森林防火的虚拟仿真提供了条件。
林火虚拟仿真包含的关键技术主要有三维数字化技术、可视化技术、林火蔓延的经验模型等。
4. 森林火灾预测预报方法火险预测是指在“和平时期”对森林火灾危险程度由计算模型所做出的理论预报。
森林火险预测是森林防火“四网两化”建设的一个重要内容，是实现“预防为主，积极消灭”的森林防火方针的关键环节。
森林火险预测过程主要有如下所示的三个环节：4.1直接预报法直接预报法是利用林区内可燃物湿度与气象要素综合分析后进行预报的方法。
具体如下：(一) 利用可燃物湿度变化与气象要素的相关性进行林火预报的原理。
(二) 预报因子的测定。
(三) 常规观测方法。
(四) 逐步组建成预测预报网络。
4.2预测模型由于自然因素和社会因素瞬息万变，所以不可能准确预测未来森林火灾的发生时间。
因此，我们认为森林火灾预测只能是一种趋势预测。
随着各国学者对林火预警模型、林火蔓延模型等的进一步深入研究，以及信息技术的不断发展，未来的基于信息技术的森林火灾预防体系一定可以更有效的减轻森林火灾给我们带来的损失。
常用的林火蔓延预测模型有：（一）澳大利亚的McArthur模型R=0.13F （4.2）式中，R为较平坦地面上的火蔓延速度（km/h）。
对于草地，F为火险指数，有特定公式可以计算F。
此模型不仅能预报火险天气，还能定量预报一些重要的火行为参数，是扑火、用火不可缺少的工具，但它可适用的可燃物类型比较单一。
对我国南方森林防火具有一定的参考价值。
（二）加拿大林火蔓延模型加拿大林火蔓延模型是加拿大火险等级统计采用的方法。
16个代表林型，通过290次观察总结出多数可燃物蔓延速度方程（ROS）。
不同类别可燃物有不同蔓延速度方程，但所有方程都是以最初蔓延指标（ISI）为独立变数，它与细小可燃物含水量和风速有关。
以针叶林为例，ROS=a[1—c—bxISI] （4.3）a,b,c为不同可燃物类型的参数。
此模型属于统计模型，其优点是能方便而形象的认识火灾的各个分过程和整个火灾的过程，能成功预测出在参数相似情况下的火行为；缺点是这种模型不考虑任何热传机制，当实际火情与试验条件不符时，它的精度就会低。
（三）王正非的林火蔓延模型R = RαKεKω/ cosφ （4.4）后经修正为：R = RαKεKφ Kω （4.5）式中，Rα是初始蔓延速度；Kε是可燃物配置格局更正系数；Kω风力更正系数；Kφ是地形坡度更正系数。
Kε 是订正系数，它随地点和时间而变。
对于某时、某地来说，整个燃烧范围和燃烧过程中，Kε 可以假定是常数。
该模型适用于坡度在60℃以下的地形。
5.森林火灾应急管理5.1森林灭火救灾应急响应分级与标准参照自然灾害总体分级标准，依据森林火灾可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势，我们把森林火灾预警分为四级，特别重大的是I级，重大的是Ⅱ级，严重的是Ⅲ级，一般的是Ⅳ级，依次用红色、橙色、黄色和蓝色表示。
与之相对应，森林灭火救灾应急响应分为四级。
5.2 森林灭火救灾应急处置阶段划分与指挥决策5.2.1阶段划分森林火灾应急处置是各级政府和相关部门应急管理的组成部分，属于自然灾害应急管理范畴。
森林火灾应急处置一般按事前、事中和事后进行分期，可分为预防与应急准备、监测与预警、应急响应与救援处置、善后与评估等阶段。
其中预防与应急准备、监测与应急预警属于事前管理，应急响应与救援处置属于事中管理，灾后善后与评估属于事后管理。
5.2.2应急指挥应急指挥是森林火灾应急处置的关键，不同应急响应需要启动不同的应急指挥层次。
应急指挥一般分为战略指挥、战役指挥和战斗指挥。
其中国家、省级指挥为战略指挥，省、地市级指挥为战役指挥，县级以下特别是灭火救灾一线指挥为战斗指挥。
（具体看图5.1）5.2.3 应急决策决策是管理的核心。
应急决策是应急响应与应急指挥的核心。
森林灭火救灾应急决策可分为事前决策、事中决策和事后决策，其具有可利用资源的严重短缺性、决策环境的高度不确定性和极其复杂性、决策目标的动态权变性、决策结果的难预测性、决策单元的核心目标直接受决策过程的影响性、决策对象发生发展的多变性等特殊特点，这要求决策者当机立断、科学判断和多谋善断，也就决定了，应急决策在应急管理中的核心地位。
应急决策包括决策主体、决策对象、决策目标、决策环境、决策过程和决策方案。
森林灭火救灾作为人与森林火灾这种自然灾害抗争，必须把尊重科学、遵循规律和灭火救灾人员安全放在首位。
6. 结论与建议森林火灾，是危害森林的大敌，一场火灾在旦夕之间就能把大片苍翠茂密的森林化为灰烬，给国家和集体造成严重损失，同时林地失去了森林的覆盖，容易造成水土流失，容易发生水旱风沙灾害，影响农业稳产高产。
本文总结了火灾等级划分的标准，通过全面的分析研究提出了适合我国国情的森林火灾预警方法和模型。
最后研究了我国如何做到处置重、特大森林火灾时反应及时、准备充分、决策科学、措施有力，把森林火灾造成的损失降到最低程度。
为了使森林防火工作确实做到“预防为主，防治结合”，把森林火灾发生率降到最低限度，笔者提出以下五点建议：（一）加强组织领导。
（二）以火源管理为中心，控制野外火源。
（三）加大森林防火经费投入。
（四）加强森林防火队伍培训。
（五）加大森林防火执法力度。
参考文献：[1] 阮志敏.森林防火GIS中辅助决策模型研究与实现.武汉大学 2005中国优秀博士论文．[2] 黄伟维．张贵.基于GIS模型的林火蔓延研究.湖北林业科技，2004．[3] 岳金柱．冯仲科．姜伟己.我国森林火灾应急响应分级与处置相关问题的研究探讨.森林防火，2008，9.[4] 李清泉．徐爱俊．吴达胜．方陆明.基于GIS的森林火灾预报预测模型的研究与探讨.[5] 范强．孙丽敏.基于3S技术的森林火险预警方法研究——以大连市为例.。