防火项目建议书

项 目 建 议 书
航天--安防技术系统在林业管理及森林防火工作中的应用
宋铁群 2011 年 3 月 20 日


一、概述 1、全国森林概况 目前全国森林面积 19545.22 万公顷，森林覆盖率 20.36%。

活立木总蓄积 149.13 亿立方米，森林蓄积 137.21 亿立方米。

除港、澳、台地区外，全国林 地面积 30378.19 万公顷，森林面积 19333.00 万公顷，活立木总蓄积 145.54 亿立方米，森林蓄积 133.63 亿立方米。

天然林面积 11969.25 万公顷，天然林 蓄积 114.02 亿立方米；人工林保存面积 6168.84 万公顷，人工林蓄积 19.61 亿立方米，人工林面积居世界首位。

2、森林火灾概况 据近几年资料统计，全球平均每年发生森林火灾 22 万多次，年均受害面 积达 640 万公顷，占全球森林面积的 0.1%左右。

我国共发生森林火警、火灾 67.6 万次，年均发生 2 万次，累计森林受害面积为 3645.6 万公顷，占我国森 林面积的 29.4%，年均受害面积为 82.2 万公顷，年均森林受害率为 0.63%，居 世界首位。

每年森林火灾给我国造成的直接经济损失达 170 亿—200 亿元。

3、中国森林防火现状 我国的森林资源经营管理一直处于比较粗放的水平。

由于森林资源与生态环 境具有功能上的多样性、形成周期的长期性、状态的动态性、 森林成熟的不确定 性、分布的广域性及空间结构性,使我们对森林的作用和功能的认识与研究处于 简单、初级的阶段。

也正是因为森林资源存在着分部不均匀， 林分质量差异性较 大的特点，所以森林资源的基础数据精度要求高，内容复杂，信息量大。

目前森林资源的管理仍处于缺乏系统、长期定位观测数据;观测仪器更新 慢,精度不高,普及不够;不用工具或靠经验和目估方法获取数据。

因而难以建 立精确、可靠的数学模型以真实的反映森林资源与生态环境的运动规律。

同时林火发生是一个极其复杂的自然现象， 它涉及的因素众多， 有其自然


属性，又有其社会属性。

自然属性中有可燃物的类型及其分布状况、地形地貌 分布状况、气象因子等等。

林火管理涉及的范围广，不仅涉及到法学、政治经 济学、森林学，还涉及到地学、环境科学，气象学、计算机科学、信息工程等 领域。

作为森林防火工作者往往要面对错综复杂、 各种各样的信息， 并在此基础 上开展我们的林火预防、扑救、善后处理等工作。

要全面掌握如此之多的信息 非唯一机构所为。

特别林火发生又带其突发性， 要在很短的时间判断林火的发 展趋势，并及时采取决策，同时还要随时掌握现场的状况，就需要指挥者具有 丰富的经验掌握丰富的知识。

作为指挥者要做到这一步就必须采用先进的科学 技术来提高他的判断能力和现场指挥能力。

只有把林火管理建立在高新技术的 基础上，才能保证林火的科学管理。

因此，一个地区如果没有精确的森林资源 数据， 就不可能对林火进行科学和精确的管理与预防。

为了改变林火管理手段 常落的的状况，适应森林防火指挥决策科学化，现代化的需要，只有采用先进 的管理手段，新技术，把庞大复杂的森林生态系统、气象系统以及众多相关学 科的高新技术、经验知识融合到一起，解放思想，大胆创新，才能走出一条适 合现代林业与林火管理的新路子。

森林防火就是防止森林火灾的发生和蔓延，即对森林火灾进行预防和补 救。

预防森林火灾的发生，就要了解森林火灾发生的规律，采取行政、法律、 经济和工程想结合的办法，运用科学技术手段，对其见效综合之类，最大限度 地减少火灾发生次数。

扑救森林火灾，就是要了解森林火灾燃烧的规律，建立 严密的指挥系统，组织有效的扑火队伍，运用有效的、科学的、先进的、扑火 设备和方法，技术扑灭火灾，最大限度地减少火灾损失。

森林火灾不只是烧毁 成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠 和破坏森林涵养水源的作用， 甚而导致生态环境失去平衡。

尽管当今世界的科


学在日新月异地向前发展，但是，人类在制服森林火灾上，却依然尚未取得长 足的进展。

森林火灾是受天气条件和人为火源共同影响的严重自然灾害， 具有时间和 空间上的随机性、 突发性特点， 随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提 高，保护森林资源、维护生态平衡逐渐引起了人民的重视，人们对森林火灾的 关注也提高到了空前的高度， 森林火灾防控的已成为各级政府和林业主管部门 研究的重要课题。

按照森林火灾的燃烧理论，影响森林火灾的最主要有气象条件、可燃物、 火源三个因素，前两个因素是自然的，说明了森林火灾的自然属性，人为的影 响或改变天气和可燃物等自然属性的难度极大、 效果甚微。

减少森林火灾的发 生、减轻森林火灾的损失最有效的手段是管好野外火源、及时发现出发林火、 尽快扑灭火灾。

气象条件、森林可燃物和野外火源是影响森林火灾的三个最主要的因素， 其中野外火源可分为两大类：人为火源和自然火，人为火源包括以下几种： 1.生产性火源：农、林、牧业生产用火，林副业生产用火，工矿运输生产 用火等； 2.非生产性火源：如野外吸烟，做饭，烧纸，取暖等； 3.人为故意纵火； 在人为火源引起的火灾中，以开垦烧荒、野外吸烟、上坟烧纸等引起的森 林火灾最多。

在我市的森林火灾中，由于吸烟、烧荒和上坟烧纸引起的火灾占 了绝对数量。

自然火：包括雷电火、自燃等，由自然火引起的森林火灾约占我国森林火 灾总数的 1%。

二、项目提出的必要性和可行性


（一）项目提出的必要性 1、全球人口数量的快速增长，森林覆盖面积的大量减少，对森林的资源的需 求在不断增加。

2、气候的恶化使人类对森林存在的重要性有了新的认识。

3、人们又十年甚至几十年的付出营造的森林，由于一场火灾就会付之一炬。

4、森林不仅是财富的储备，也是国家经济和产业架构的重要组成部分，对于 国家政治稳定、百姓生活安稳、社会和谐都有着重要的意义。

5、保护好森林对于经济建设和社会财富积累意义重大。

6、森林保护和森林防火国家都已立法，对于责任的追究后果也非常严重。

7、目前国家每年在森林保护和森林防火方面的投入都十分巨大，虽然在火灾 发生数量上有所降低， 但重大森林毁坏事件和森林火灾时有发生， 因此造成的 损失并未减少，并逐年增加。

（二）项目设计指导思想 1、实现“平时”和“战时”管理相结合 森林防火监控预警管理是发生在森林防火应急指挥管理期间之外的、 体现在 平时或日常的预控性管理，实现预先发现、及早解决和有效预控是加强森林防火 监控管理的另一个重要环节。

如果能够将 “平时” 的森林防火监控预警管理与 “战 时”的森林防火应急指挥管理有效地结合起来，将有效地提高森林防火总体监控 管理水平。

2、实现“平面”和“立体”管理相结合 森林防火监控指挥管理是针对林区火情、林区地势、林木、人员及设施分 布的动态场景进行的分析、 判断和组织调动等一系列活动， 在森林防火监控指 挥管理中，实现“平面”的二维场景与形象、生动和逼真的“立体”三维场景 相结合， 将有助于森林防火监控指挥管理的动态分析和判断， 有利于明显改善


和提升森林防火监控指挥管理的整体效果。

3、实现“满足当前需求”与“后继灵活扩展”相结合 考虑到目前森林防火监控指挥管理系统工程建设的初期需求、 投资规模和难以 一次到位的分期建设状况， 下图中的红色标注区域体现了大多数森林防火监 控指挥管理的当前需求， 为了有效地体现出全面规划、综合考虑、避免重复 建设和可持续发展的原则， 在森林防火监控指挥管理系统的总体设计中， 将采 用具备可灵活接入各类镜头、云台、视频服务器等硬件设施、可根据发展需求 灵活地接入、 扩展和并发运行各类林业业务管理应用软件的平台架构， 在系统 功能和系统并发运行性能上，确保实现“满足当前需求”与“后继灵活扩展” 相结合，实现在初期建设、在满足当前需求的同时，也为后期的发展建设奠定 了可灵活接入、可方便扩展、避免重复建设和信息孤岛的可持续发展基础。

4、实现“核心技术”与“应用服务”相结合 将基于“烟火智能识别的森林火灾实时监测方法”的国家发明专利以及拥 有 30 多项完全自主产权的核心技术，与开发各类森林防火监控指挥管理业务 应用软件和提供森林防火监控指挥管理应用解决方案结合起来， 通过上述的 核心技术提升客户价值 --- 有效地提供森林防火监控指挥管理系统建设的全 过程应用服务。

综上所述， 森林保护和森林防火亟待建立一个融合一系列多学科的高技术 手段和高技术产品的；多层面、多空间的；信息精准、反应快速的完整的体系 和现代化的系统。

随着社会的发展，科学技术的进步，气象科学、遥感技术、电子计算机、 激光、通讯和航空航天技术的蓬勃发展，化学和生物技术的不断革新，加上现 代科学管理的渗透， 为森林防火提供了先进的手段和技术条件。

如林火预测预 报、红外线监测林火、雷达监测林火、激光监测林火、卫星遥感监测林火、通


讯、人工降雨灭火、飞机灭火以及计算机林火管理系统等新技术的应用，为有 效地控制森林火灾的发生，把森林火灾的损失降低到最低限度提供了保证。

三、项目应用技术和功能设计框架 本项目所设计的功能平台主要为：防火指挥管理、林木采伐管理、林地 规划管理、林木生态管理、林资管理、林业资源动态监控、林业资源基础数据 管理和林区专业通讯管理等。

具体内容可参见下面表格（表一） 防火指挥管理 烟火位置跟踪 灭火预案管理 火势蔓延预测 过火灾孙评价 · · · · · · · · · · · 指挥调度管理 虫害检测
林业资源 动态监控
林木采伐管理 采伐计划管理 采伐限额管理 采伐证管理 木材运输管理 · · · · · · · · · · · 处罚管控管理
林地规划管理 林业资源查询 林地征用管理 区域规划管理 植树造林规划 · · · · · · · · · · · 设施规划管理
林业设施监测
林木生态管理
其他资源管理
林木病虫害管理 监视设施管理 生态变化管理 公益林管理 植树造林管理 · · · · · · · · · · · · 野生动物管理 护林员管理 应急设施管理 办公设施管理 · · · · · · · · · · · 通讯设施管理
烟火自动监测报警 林区安全监测报警
病虫害监测 林地林权监测
人员/车辆位置监测 林木植被及环境监测
林业技术监测 森林防火信息数据库 野生动物信息数据库
数据库的 林区地理信息数据库 建立管理 林区气象信息数据库
· · · · · · · · · · 林业资源信息数据库 · · · · · · · · · 树种和植被信息数据库
（一）设备系统功能 森林防火监控指挥管理系统总体功能配置方案 森林防火监控指挥管理系统总体功能配置方案如下图所示，在三维 GIS 基础平台上运行着七个应用软件， 在总体配置方案中每个应用软件的功能内


容详见后继的功能概述。

1、查询功能 森林防火装备数量众多, 情况复杂, 要对其进行有效的统计和 管理。

2、编辑功能 可对森林防火装备信息进行更改及编辑管理。

3、报表统计功能 报月份和季度的出入库情况进行设备统计, 并以报表形式 输出。

4、分析决策功能 能够对防火人员装备配置、运输工具配置、火警装备配置、 火灾装备配置、重特大火灾装备配置等内容提供辅助决策。

5、扩展功能 能够与目前森林防火办公自动化等系统兼容。

（二）技术集成及应用 气象科学、遥感技术、电子计算机、激光、通讯和航空航天技术的蓬勃发 展，化学和生物技术的不断革新，加上现代科学管理的渗透，为森林防火提供 了先进的手段和技术条件。

如林火预测预报、 红外线监测林火、 雷达监测林火、 激光监测林火、卫星遥感监测林火、通讯、人工降雨灭火、飞机灭火以及计算 机林火管理系统等新技术的应用， 为有效地控制森林火灾的发生， 把森林火灾


的损失降低到最低限度提供了保证。

●林火自动识别系统，实现火情自动报警 ●林火火点定位 ●可实现远程图像实时图传输和控制，通过前端设备实时掌握现场情况 ●监控软件界面友好，人机交互方便,操作简单 ●可实现林木生长、植被覆盖等森林地理信息辅助调查 ●系统具有可扩展性、升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求 前端系统基本构成： 1、自动烟火识别 智能图像处理器能够利用烟火识别算法自动检测出监控区域内出现的火情， 并将检测结果通过网络传输系统传送到监控中心。

实现下述功能： --- 远程控制、查询和切换各个监视点的云台设备工作状态； --- 实现对各个监视点监视镜头的调节控制； --- 远程控制、获取不同角度的图像； --- 一旦自动检测识别判断出图像上有疑似火点，立即自动发出报警、通知 监测人员，同时，自动跟踪和锁定的火点位置，并能实时接入、自动跟踪和动态 显示在 GIS 软件平台上，在 GIS 软件平台上，进行火情自动跟踪和交互确认； --- 通过烟火自动识别软件发出报警控制信息，远程控制云台固定范围（或 定点）扫描。

--- 将采集的视频数据和数据位置信息存储入库。

实现“多个监视点查询和切换”的工作界面。

2、实时视频监控 系统实现了对监控区域的实时视频监控， 在监控中心的显示终端上能够显


示前端实时场景。

3、云台控制 智能图像处理器可以控制云台进行 360 旋转，对监控区域进行多角度监控。

4、视频录像 系统管理员可以按照需求指定录像通道的帧率、 编码质量、 录像空间大小、 录像触发方式，系统能自动管理磁盘空间，执行录像任务。

5、语音对讲 前端和监控中心具有语音对讲功能。

前端的智能图象处理单元可提供音频 接口，用户在前端能方便地呼叫监控中心，中心端可做语音广播。

6、日志信息 前端智能图像处理器产生的运行日志可以保存在设备的存储设备中， 也可 以发送到监控中心服务器中。

监控中心服务器上实时显示日志信息， 按配置要 求给出告警。

用户可以按输入的条件来查询日志的历史记录和视频录像。

7、扩展功能和系统集成 在智能视频烟火监控系统设计中充分考虑了模块化和灵活性。

监控中心和 前端通信、 监控中心数据库管理都有软件开发包， 监控中心服务器也能做到定 制开发集成其它厂商的设备或者扩展系统业务功能。

集成商可以将前端设备集 成到他们的系统中。

8、烟雾识别系统 9、透雾夜视系统 10、热源雷达识别系统 11、温感探测系统 12、界域跟踪甄别系统 13、激光测量系统


14、观测塔台
15、实时气象观测系统
16、GIS和GPS系统
后台系统基本构成
1、关于林火、烟雾、定位
系统监控的林区图像清晰可辩，能够在第一时间智能识别林火。

系统能够精确定位火点位置，并能自动报警。

实现下述功能：
--- 从防火监控区域内的各个气象监测点，实时动态采集、处理和存储温度、湿度、气压、风向、风速等气象数据；
--- 根据气象数据、林相数据、基础地理数据，对林区防火状况进行预警分析，生成火险指数图、火险等级图。

--- 根据气象数据、林相数据、基础地理数据，对林区防火状况进行预警预测分析，生成火险指数预测图和火险等级预测图。

--- 根据防火预警管理等级和防火预警管理流程，及时动态发布林区防火预警信息。

2、关于火灾蔓延趋势实时演示系统
能够根据当前火点的位置、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动
态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，为扑火指挥提供科学的决策依据。

实现下述功能：
--- 支持动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界、火势蔓延速度等功能。

---支持通过现场人员携带的定位终端、林管通或移动单兵等设备发回的图像和数据，动态分析、调整和改进林火蔓延预测的准确度。

--- 根据森林资源的分布数据、分布范围、风向、风速、地面温度、湿度以及当前过火面积和范围的动态数据，实时动态估算蔓延火势对火烧地区的摧毁时间。

--- 根据森林资源的分布数据、分布范围、风向、风速、地面温度、湿度以及当前过火面积和范围的动态数据，实时动态地根据地势进行蔓延分析。

--- 根据森林资源分布数据、分布范围、风向、风速、温度、湿度以及当前过火面积和范围动态数据，实时动态地根据地类进行蔓延分析。

3、关于扑火预案和路径规划
报警后一旦火情确认，指挥扑救人员可通过大屏幕实时查看现场实时视频，同时能通过系统辅助，结合现场实际情况，产生一套切实可行的扑火方案，可以联动相关的单位、人员以及扑火物资，得出扑救具体措施和最佳路线方案
的切实可行的预案。

实现下述功能：
--- 自动跟踪和显示火点的位置、变化轨迹；综合预测并显示火点的变化趋势。

--- 在GIS灭火指挥管理平台上，接入多个监控视频图像、实现多个监视点视频图像的切换以及实现多个烟火火点的自动定位。

--- 实现森林防火监控指挥管理中的多方会商、辅助决策。

--- 动态分析计算灭火指挥管理中的最佳路径。

--- 预先制定各种情形下的应急指挥管理预案和针对现场指挥管理中的特殊情况，制作相应的紧急防火指挥管理预案。

--- 应急指挥管理预案的定义、分类、修改、删除、调用、启动、发布、终止以及存储等管理功能。

--- 按条件检索、全文检索、地点检索、级别检索、预案多媒体显示、三维显示以及动态推演查询等功能。

---在GIS灭火指挥管理平台上，结合地形数据通过鼠标点击，自动确定最
佳路径，实现最短路径查询。

4、关于灾后评估
森林资源损失、直接经济损失、间接经济损失和森林环境资源损失，林火发生后，系统能对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。

甚至能对灾后重建提供辅助决策的数据。

实现下述功能：
--- 根据烟火自动识别、检测的实时动态图像，自动计算和评估火场面积和边界范围
--- 根据森林资源分布数据、分布范围以及过火面积和范围的动态数据，实时动态评估受损区域内的森林蓄积量和森林生态损失。

--- 根据森林资源分布数据、分布范围、风向、风速、地面温度、湿度以及当前过火面积和范围的动态数据，实时动态预测评估未来某个时间段内或时间点内的受损区域森林蓄积量和森林生态损失。

--- 以报表输出的形式，及时或根据需要输出当前森林资源灾损评估结果数据或预测评估结果数据。

5、关于GIS地图
二维地图与三维电子地图联动，管理人员可任意切换。

地图显示可任意放大缩小，支持鹰眼。

6、关于专题绘图
林业管理工作人员可通过本系统的GIS地图进行专题绘图，专题遵循国家标准，涉及森林资源、地形地貌、防火力量、社会资源等几个大类，具体类别以最后提交的需求为准。

7、关于数据存储和视频资料处理
管理数据的存储要求安全保密，数据库的配置能满足系统运行。

8、关于日常办公管理
林业防火管理工作人员可通过本系统进行日常防火工作的自动化办公，并
能根据相应权限对系统信息进行管理和维护。

9、关于前端设备与自然环境
本工程所处自然环境随季节、昼夜、气候的变化而复杂多变，不同季节、昼夜之间温差变化大，且常伴雨雪，时有雷雨大风。

要求前端设备具有恒温功能，并能有效防雨防雷。

10、关于供电
本工程所辖范围区域广，野外架线成本高、施工难维护难。

希望能提供一
种供电方式，能保证前端设备全年无间断可靠运行。

11、关于网络、传输及通讯
林区所辖区域广，野外架线成本高、施工难维护难。

需要提供一套可行的
网络方案，能保证基站与监控中心之间，监控中心与区县监控中心、省市监控
中心之间的带宽能保证数据流传输流畅。

实现下述功能：
--- 实现通过GPRS的网络登陆访问控制中心的WAP网站服务器，与林区三维地理信息系统实现数据共享，以移动办公的方式，及时查询和了解林区管护政务通管理的业务信息和更新信息内容，及时上传现场监视图象和移动位置信息、及时与控制中心通信和业务联系，实现现有的手持设备移动资源与林区三维地理信息系统互联互通。

--- 实现对防火队员和车辆的实时跟踪调度、历史轨迹记录查询、紧急报警、进出区域/跨区报警、人员和车辆统一信息和调度管理等功能，可大大提
高森林防火快速反应能力，
--- 实现按单个、部分（分组）或全部查询人员、车辆的位置信息。

--- 实现当监控终端发生报警时，显示人员车辆具体位置信息。

--- 实现进出监控围栏区域的短信报警以及显示报警信息和位置点标注信息。

--- 实现自动或按时间段设置，监测移动终端设备的工作状态信息。

--- 支持指挥中心和前端巡山人员或者扑火人员之间进行短信编辑、人员编组、通信号码编组、修改、添加、删除和存储等管理功能。

--- 支持指挥中心和前端巡山人员或者扑火人员之间进行短信通信、单发、群发或按预定时间、区域按设定人员编组发送等功能。

12、关于设备防盗、系统故障自检和防雷系统
前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，林区的前端设备需要利用现有监控系统设置防盗功能；同时建立系统故障自检和防雷电系统。

13、其他技术和装备
四、项目设计和实施机构组织框架
一、基本组织架构
1、项目总负责单位为航天科技集团控股有限公司，
由航天科技集团控股有限公司副总经理张东普任项目领导小组组长；
由大庆朗墨公司总经理齐小峰、航天益来电子科技有限公司总经理、大
庆朗墨公司副总经理宋铁群任项目领导小组副组长；
由大庆朗墨公司委派王晶静为项目领导小组秘书；
项目领导小组主要负责项目设计、组织、实施、项目攻关及项目后服务管理的领导、组织和协调工作。

关于项目领导小组的工作计划、工作分工、责权利关系方案另行协商确定。

2、组建并成立项目专家及技术研发组
专家及技术研发组主要由航天科技的有关专家、哈尔滨工程大学有关专。