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

中南林业科技大学计算机与信息工程学院 高 瑜 夏国荣

【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

Survey of Expert System in Forest Fire Management Based

on 3S Technology

（College of Computer Science，Central South University of Forestry & Technology，Gao Yu，Xia Guorong）

Abstract：The application research of ES in forestry management based on 3S has improved greatly the development level of forest management.This paper discusses the feasibility of the ES（expert system）and the 3S technology and the application in the aspects of forest fire management，And also analyzes the combination and questions between Expert System and 3S.It embodies science intelligence and information of existing forest fire management.

Key Words：3S technology；Expert System；Forest fire management system

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。三者紧密结合，相互完善为用户提供

精确的图像信息数据。它们的结合主要表

现：RS为GIS实时地更新各种图像数据，

GIS提高了RS的空间数据分析能力及精

度，GIS还可使GPS的定位信息在制作地图

上获得准确地位置坐标。GPS可为GIS及时

采集、更新或修正数据。GPS的快速定位

使RS数据实时、快速进入GIS系统，保证

了RS数据及地面同步监测数据获取的动态

配准、动态地进入GIS数据库[3]。

在ES与GIS的结合中，ES为GIS提供

科学的咨询和辅助决策，而GIS为ES提供

完善的空间数据信息。实际上是ES为GIS

提供智能界面，设计有效的操作程序，以

驱动GIS进行空间分析[2]。其中，GIS主要

负责对空间信息一系列处理的功能，而ES

负责系统的启发和推理分析，控制整合系

统的运作。基于3S技术和专家系统的应用

研究，将会进一步加快我国林火管理是数

字化的发展。

3.ES与3S技术在林火管理的应用

3.1 国内外的发展情况

现阶段森林火灾管理系统主要包括

五个模块分别是：1）数据管理子系统；

2）林火监测模块；3）林火预测预报模

块；4）辅助决策模块。

随着对对林火预防和扑救工作的重

视，世界各国大力发展林火管理系统。ES与

3S技术的被广泛应用到系统中，一方面为可

能发生火灾的区域进行预测，一方面可为消

防指挥人员提供灭火辅助决策支持，最终达

到使火灾损失降到最低的目的[2]。

像美国、加拿大、欧洲各国在林火

管理上起步早，现阶段发展很成熟，许多

国家得到了很多的借鉴。2010年，Kalo-

udis S T[2]等提出了FMP-ES，该系统使用

两种模糊逻辑理论和基于规则的知识库建

立了林火智能决策支持。加拿大综合了地

理信息、模糊理论和人类有关火灾成因的

知识建立了新型林火管理专家系统，制定

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/2013.02/