森林防火GIS解决方案

一、系统简介“森林防火地理信息系统”是集地理信息系统（GIS）技术、全球定位系统（GPS）技术、卫星遥感（RS）技术、现代通讯技术、计算机网络技术、多媒体数据库技术、实时监控技术、显示控制技术等高新技术于一体，具有数据输入、空间数据库管理、属性数据库联结、空间查询与分析、图形输出、专题图制作等功能，用于地理信息、资源信息管理和防火指挥、热点信息查询、防火设施、防火队伍管理、防火档案管理及应用的系统，其目的是提高扑火指挥的科学技术水平，达到火灾快速定位、快速部署指挥、快速汇报和管理方便、准确、直观的要求。

它的建立使森林防火走向了一个崭新的阶段，它能够为森林防火信息的获取、管理和查询、检索等提供方便、快捷的工具和支持。

地理信息系统不仅为森林防火的日常管理提供服务，而且一旦当森林火灾发生时，保证森林火警的接、处警的快速响应，实现森林火灾的快速定位，及时了解详实的火场及其周围的地理和资源环境，在辅助决策系统的支持下，制定合理的扑火方案，实现扑火力量的最优配置，缩短扑火出动时间，提高扑火效率，把森林火灾造成的损失尽可能地减少到最低限度。

系统的建立和使用将使得森林防火工作从传统的经验型的定性管理转化为自动化、标准化、规范化的定量管理，极大地提高森林防火管理的效率和现代化水平，进一步提高森林防火决策的科学性、合理性。

图强公司根据森林防火用户的要求以及森林防火地理信息系统自身的任务特点，在功能设计中将森林防火地理信息系统分为前台应用子系统和后台保障子系统两大部分，前台应用子系统按照功能模块的特点，其结构如下图所示：将应用部分和维护保障部分分开，虽然仅仅是一个界面的设计问题，但其效果却远不止此。

这不仅节省了由于庞大界面所占用系统宝贵的资源的问题，而且对于操作员来说，既简单实用又快速有效，操作员仅仅负责应用部分的功能操作，而烦琐的系统维护交给后台的数据库管理员和其他维护人员，以保证了数据库数据的安全性、完整性和一致性。

二、系统功能介绍（一）后台维护保障子系统后台维护保障子系统的内容包括空间几何数据的采集、专题属性数据的输入、多媒体数据的录入、异构专题库的转换装载、空间数据的格式转换、空间数据的图形编辑、专题数据修改以及数据库维护等功能模块。

1、空间几何数据的采集空间几何数据的采集即图形数字化就是将地图图形数据转化为计算机能够识别、处理的数字数据。

包括地图跟踪数字化和地图扫描矢量化。

其中地图跟踪数字化是目前应用最广泛的一种地图数字化方式，它可以是数字化板手扶跟踪，也可以是屏幕扫描地图手扶跟踪；而地图扫描矢量化是目前较为先进的地图数字化方式，也是今后的发展方向，其基本思想是：首先通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系，自动给矢量数据赋属性值。

2、专题属性数据的输入专题数据输入包括以逐条记录的形式向数据库表结构增加数据的交互录入和以文本文件形式批量向数据库录入数据的文件录入或称批量输入。

3、多媒体数据的录入多媒体数据录入就是将森林防火地理信息系统需要存贮、管理和应用的重点单位、重点地区和重点部位的图象、声音和录象等模拟数据转化为数字数据，通常，这方面的软件在厂家提供硬设备的同时提供。

4、专题库的转换装载专题数据库转换装载指将其它系统异构数据库的专题数据转换为森林防火地理信息系统专题数据库的数据存储格式并进行录入。

5、空间数据的格式转换它能够将多种不同格式的外部地理信息数据文件装载到数据库中，以便达到异种格式的地理信息最大限度地共享和互操作。

目前空间数据的格式转换有两种形式，其一是进行不同格式空间数据的转换，其二是建立类似于ODBC的一种开放的地理信息系统协议和驱动，即OpenGIS。

6、空间数据的图形编辑图形编辑就是对原始采集的图形数据进行的一系列修改的总和，包括修改目标的属性数据和空间位置数据，目的是保证入库数据的准确性和可靠性。

图形编辑模块包括数据处理、图形显示、图形操作、目标增加、目标删除以及修改属性、增加点、移动点、线延长、线缩短、线移动、移线段、抹角、断开等目标修改功能。

7、专题数据修改专题数据修改包括数据修改和数据删除，先根据条件进行查询，然后对查询结果进行修改和删除，包括对逐条记录进行修改的交互修改；对数据库中某一字段进行修改的批量修改；对少量记录进行删除的选择删除以及对满足条件的全部记录删除的批量删除，这种多形式多入口的信息更新手段，是保证专题数据库数据现势性的必要前提。

8、数据库维护数据库维护是指系统为了保证数据库数据的完整性和安全性，而采取的一系列保护措施。

数据库维护包括关系表结构的建立、增加、修改和删除、权限的控制和分配、用户管理、数据字典、空间分配、审计跟踪、增加文件、增加分区、数据卸出、数据装入以及后映象日志等等。

（二）森林防火专业应用子系统根据森林资源管理的要求，应用子系统主要有九大功能模块组成，包括：地形图管理、显示、查询、控制模块；森林资源分布图管理、显示、查询、控制模块；三维电子沙盘生成、三维地形与TM正射影象图叠加、显示操作模块；防火符号库管理、火情态势标绘和推演模块；热点信息管理、图上快速定位显示、计算查询模块；防火设施和防火信息管理、定位显示、信息查询模块；地形图、森林覆盖分布图图形编辑模块；地形图、森林覆盖分布图绘图输出模块；GPS定位和自主导航模块。

1、地形图管理、显示、查询、控制模块该模块是在各比例尺矢量地形图数据安装的基础上，实现地形图的检索、符号化显示及显示控制、信息查询、图上量算等功能。

1）地图检索、显示从数字地图数据库中检索显示某一比例尺和选择区域的地形图。

2) 地图显示内容调整矢量数字地图分要素层、要素类存储和管理，为清晰显示或强调显示某几层或某几类地图要素，可对地图显示内容调整。

3) 显示控制显示控制也称地图操作，是对显示的屏幕图形窗口内的地图进行开窗放大、缩小漫游、比例尺切换等操作。

∙开窗放大、缩小∙漫游∙比例尺切换4) 地图查询（只适用于矢量数字地图）数字地图除含有空间信息外，同时含有属性信息即要素的质量、数量等描述信息，通过其属性信息的查询，量化的读取和分析地图。

∙地图要素的捡取∙信息查询∙属性数据显示5) 地图量算对于有严格数学基础的数字地形图，其任意点的空间位置是可知的，通过空间位置即可计算屏幕地图上任意折线的距离，任意封闭区域的面积。

设计折线距离量算和封闭区域面积量算菜单或在工具栏设计距离、面积量算按钮，通过在屏幕地图上采集折线或封闭区域量算距离或面积。

在窗口信息栏，随鼠标的移动，随时显示鼠标点的地理坐标、比例尺。

6) 导航图当前显示的地图除通过地名判断实地位置外，还可以通过更小比例尺的全图定位当前显示的位置，全图包含全部深圳市区划，将当前显示的图以比例矩形显示在全图上，供用户随时掌握浏览位置，该全图即为导航图。

在工具栏上设计导航图开关按钮，随时打开关闭。

2、森林资源分类图管理、显示、查询、控制模块森林资源分类图是森林资源管理的主要数据资源之一，是防火信息系统中资源信息查询和火灾损害判别的基础。

1）森林资源图管理森林资源图是对TM正射影像判别、分类而获得的反映森林分布内容的矢量数字地图，也有其数学基础控制，系统森林资源分类图的管理与地形图类似，将全市森林资源分类图作为一幅图存储和管理。

森林资源分类图数据以区域作为管理的要素对象，每一个区域表示不同的森林类型。

信息组成包含空间信息、属性信息、拓扑信息，以数据库的方式存储管理。

2）森林资源分类图检索重点是确定检索显示区域。

森林资源分类图检索显示区域的确定分为如下三种方式：①根据地理坐标确定检索显示区域，同地形图。

②根据地名确定检索显示区域，同地形图。

③根据索引图检索显示区域，同地形图。

3）森林资源分类图显示森林资源分类是以区域组成的面状要素，对不同的面状要素赋予不同的分类编码，表示不同的土地分类。

将这些面分别赋予不同的颜色代表不同的内容显示。

森林资源分类图的显示即可以单独显示，由于其和地形图有相同的数学基础和比较严格的套合关系，也可以叠加显示。

叠加显示分为两种情况：a) 以地形图为主的检索显示方式，首先检索显示地形图，在工具拦设计森林资源分类图打开/关闭开关按钮，将森林资源分类图叠加显示在地形图上。

通过比例尺切换按钮可选择显示系统中的任一比例尺图。

b) 以森林资源分类图为主的检索显示方式，首先检索显示森林资源分类图，在工具栏设计地形图的打开/关闭按钮，选择按钮确定比例尺，在森林资源分类图的基础上叠加显示地形图要素。

通过比例尺切换按钮可选择显示系统中的任一比例尺图。

4）森林资源分类图操作5）森林资源分类图量算6）森林资源分类图查询3、TM正射影象图管理、显示、控制模块系统采用的TM正射影象图是由5、4、3三个波段合成的接近自然色的假彩色图像，分辨率为15米，并进行了定位、几何纠正、拼接、裁剪、色彩均衡等处理。

1）TM正射影象图管理TM正射影象图象格式为标准TIF格式，并以1：25万标准分幅为一个图像的区域范围，以数据库的方式存储管理。

2）TM正射影象图检索TM正射影象图检索显示区域的确定分为如下三种方式：①根据地理坐标确定检索显示区域，同地形图。

②根据地名确定检索显示区域，同地形图。

③根据索引图检索显示区域，同地形图。

3）TM正射影象图显示分为两种显示方式：①单独显示方式：只显示TM影像。

②叠加显示方式：在显示TM正射影象图的基础上，可选择叠加显示地形图要素或森林分类专题要素。

森林分类专题要素只显示区域边线而不用显示区域颜色。

4）TM正射影象图操作森林资源分类图的开窗放大、缩小、漫游可使用地形图功能按钮。

5）TM正射影象图量算量算和用图工具与地形图相同。

4、三维电子沙盘依据数字高程模型数据（DEM）、矢量地形数据、TM正射影象数据，计算生成有光影效果的正射或透视效果的三维电子沙盘，电子沙盘是常用的一种实地地形的模拟，其特点是逼真形象的实地地形的仿真，使对平面地形观察不习惯的用户更直观的观察理解地形地貌。

1）三维模型的生成以当前屏幕窗口显示的二维平面图作为三维模型生成的区域，根据计算机图形学透视和光照原理，由DEM数据计算生成三维模型，所使用的基础软件是OpenGL。

2）纹理叠加在三维模型上用纹理的方法叠加显示地形地物要素或TM正射影象图，正射影象图是根据地形图的空间数学基础从原始TM影像图纠正获得的与地形图有相同数学基础的图像数据，将图像数据作为纹理，与三维模型叠加显示，使三维立体图表现的地表要素更直观形象。

3）三维电子沙盘的操作单独设计三维电子沙盘显示窗口。

改变三维模型计算的参数，实现三维电子沙盘旋转、移动、改变视点、改变比高等功能。

设计三维电子沙盘生成菜单，并设计三维电子沙盘旋转、移动、改变视点、改变比高的功能键，实现上述操作。