| 三、GPS/GIS森林防火系統(tǒng)具體方案
以上是對(duì)GIS，GPS，技術(shù)在林業(yè)部門具體應(yīng)用的探討。能帶來(lái)突出效果的主要還是在森林防火工作中，詳細(xì)的應(yīng)用方案如下：
基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)：
1．?dāng)?shù)字化成圖
使用的矢量化軟件，對(duì)需要數(shù)字化的圖件進(jìn)行掃描跟蹤，形成矢量地圖。這個(gè)過(guò)程是建立地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，數(shù)字化的工作關(guān)鍵是要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡可能減小誤差。一般的處理方法是將圖紙掃描成柵格文件以后，使用專門的圖像處理軟件根據(jù)圖紙的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，軟件能夠?qū)鸥駡D進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦?、旋轉(zhuǎn)等處理，以校正掃描過(guò)程中形成的誤差。
另外一個(gè)非常重要的方面是數(shù)字化過(guò)程中圖形要素的接邊問題，只有嚴(yán)格按照要求進(jìn)行圖形要素的接邊處理，才能為后續(xù)的應(yīng)用提供支持。例如路徑分析、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)等等。
地圖的拼接也是數(shù)字化過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多系統(tǒng)在這個(gè)方面是有缺陷的，有些系統(tǒng)所謂的拼接只是提供圖幅的索引功能，對(duì)于人為分割的圖形要素并沒有形成一個(gè)對(duì)象，這將會(huì)給以后的管理帶來(lái)困難。所以，為了能為應(yīng)用建立堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，必須地實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。根據(jù)我們的工程經(jīng)驗(yàn)，拼接過(guò)程分為自動(dòng)拼接與手工拼接兩個(gè)過(guò)程。自動(dòng)拼接一般是使用圖形對(duì)象的屬性信息，將某一個(gè)屬性信息相同的對(duì)象合并為一個(gè)對(duì)象，在這個(gè)過(guò)程完成以后，由手工進(jìn)行接邊的調(diào)整。
上述過(guò)程不僅是介紹數(shù)字化成圖的過(guò)程，也是系統(tǒng)在提交用戶后必須具備的功能，因?yàn)閳D件在數(shù)字化完成以后，時(shí)刻會(huì)面臨一個(gè)變更的問題，只有提供的數(shù)字化以及與之相關(guān)的拼接與接邊處理功能，才能使用戶方便地對(duì)圖件進(jìn)行變更等操作。
2．?dāng)?shù)據(jù)的組織：
地理信息數(shù)據(jù)的組織是系統(tǒng)的核心，只有建立的數(shù)據(jù)組織模式，才能建立的、易學(xué)易用、易于管理的應(yīng)用系統(tǒng)。
分層存放
交通行政區(qū)劃地圖、林相圖、兵力設(shè)施分布圖分別進(jìn)行矢量化以后，將其分別存入在不同的圖層中，zui終合成一張信息齊全的全林區(qū)圖。
基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)按主要圖形特征或?qū)嶓w進(jìn)行分層，其具體內(nèi)容如下：
（1）居民地：人們生活、工作的建筑群。
（2）交通：包括各種等級(jí)公路、鐵路及其附屬設(shè)施。
（3）水系：名括各種河流、湖泊、水庫(kù)、池塘、蓄水池等。
（4）邊、境界：
（5）地貌：包括等高線、高程點(diǎn)等。
（6）注記：包括居民地、交通、水系、地貌的文字說(shuō)明。
專題空間數(shù)據(jù)的分層，按照林區(qū)管理需要進(jìn)行分層，其具體內(nèi)容如下：
（1） 林班層。
（2） 小班層
（3） 動(dòng)物分布（以林場(chǎng)為單位）層
（4） 動(dòng)物（當(dāng)前只養(yǎng)林蛙）養(yǎng)殖分布層
（5） 植被分布層
（6） 分類小班類型層
（7） 重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)層
（8） 封山育林層
（9） 濕地保護(hù)層 屬性信息結(jié)構(gòu)
不同的圖層分別要定義不同的屬性信息，例如對(duì)于行政區(qū)劃圖，它本身要分成數(shù)個(gè)圖層，省界、地區(qū)界、縣界、鄉(xiāng)界、村界，他們對(duì)應(yīng)的屬性分別是省編號(hào)、省名稱等等。對(duì)于林相圖，則分別要定義林班編號(hào)、林班類等等。 靈活的圖庫(kù)管理
如果使用MapinfoProfessional作為管理平臺(tái)，因?yàn)閷?duì)于一個(gè)圖層，在文件上會(huì)體現(xiàn)為很多表文件，這給一般非專業(yè)的操作人員帶來(lái)了不方便。經(jīng)過(guò)深入的二次開發(fā)以后，在地圖管理的運(yùn)行界面中，對(duì)于地圖的管理，體現(xiàn)為圖庫(kù)、圖、圖層，用戶只需要選擇圖庫(kù)，選擇圖庫(kù)中的圖打開，選擇圖中的圖層進(jìn)行操作即可*管理復(fù)雜而又不直觀的表結(jié)構(gòu)。
如果使用相應(yīng)的產(chǎn)品，則圖庫(kù)的管理實(shí)際就是數(shù)據(jù)庫(kù)管理了。 變更圖與歷史圖
一個(gè)專業(yè)的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖形的歷史信息的保存，以在必要的時(shí)候可以提供給用戶對(duì)于歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的比照功能?；谖覀兿到y(tǒng)的靈活結(jié)構(gòu)，我們?cè)谙到y(tǒng)中為用戶提供了方便的歷史數(shù)據(jù)保存功能，同時(shí)也提供歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析的功能。 TM圖迭加顯示
我們?cè)谙到y(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)矢量圖與掃描柵格圖像的配準(zhǔn)功能，也就是說(shuō)TM圖像可以作為底圖“放在”矢量圖下面。因?yàn)樵谂錅?zhǔn)的過(guò)程中TM圖像同樣具有了地理信息，所以它可隨矢量圖同時(shí)移動(dòng)、分大、縮小等，這樣在需要的時(shí)候使用TM圖顯示植被情況，用于防火輔助決策。 等高線矢量化：
等高線作為單獨(dú)的一層，通過(guò)數(shù)字化以后與其它圖形信息 疊加在一張大 圖中，等高線的屬性中必須輸入高程值，系統(tǒng)根據(jù)高程值可生成三維圖。
3．基本功能分析
任意的漫游
使用放大、縮小、平移等操作，用戶可在全林區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行任意的漫游。在任何時(shí)候都可輕松地獲取到當(dāng)前的經(jīng)緯度坐標(biāo)。
方便的面積量算與距離量算
簡(jiǎn)單的雙擊操作就可直接顯示出當(dāng)前面狀對(duì)象如林班或火場(chǎng)、行政范圍的面積、周長(zhǎng)。使用鼠標(biāo)點(diǎn)取兩點(diǎn)，系統(tǒng)直接顯示兩點(diǎn)之間的直線距離，多點(diǎn)可顯示距離之和。
開放的線型與符號(hào)庫(kù)
系統(tǒng)平臺(tái)的線型與符號(hào)庫(kù)是為用戶開放的，系統(tǒng)為用戶提供線型與符號(hào)庫(kù)的編輯工具，用戶在需要增加線型與符號(hào)時(shí)，使用編輯工具可輕松完成。
地圖信息檢索
在數(shù)據(jù)字的過(guò)程中，行政區(qū)界、林班等圖形要素在我們的系統(tǒng)中要求為面狀的圖形對(duì)象，這將為信息的檢索提供巨大的方便。例如：統(tǒng)計(jì)某一個(gè)行政區(qū)界內(nèi)某一種類型的林班面積，利用非常簡(jiǎn)單的編程就可以實(shí)現(xiàn)，這也是地理信息系統(tǒng)“拓樸”功能zui基本的一種應(yīng)用。類似的統(tǒng)計(jì)功能在數(shù)據(jù)的前提下都是可以實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)圖形屬性的查詢并定位是系統(tǒng)提供的另一個(gè)主要功能。例如需要查詢某一個(gè)行政區(qū)界內(nèi)編號(hào)為XXX的林班，或者查詢某一給定范圍內(nèi)的了望塔、機(jī)降點(diǎn)、外站、檢查站、加油站、氣象站等。查詢完成后，顯示查詢的結(jié)果列表，并在地圖中進(jìn)行定位。
專題地圖
系統(tǒng)可根據(jù)范圍、直方圖、餅圖、等級(jí)符號(hào)、點(diǎn)密度、獨(dú)立值六種方式生成豐富的專題地圖，在操作時(shí)，用戶選中打開的一個(gè)圖層（如林班層），選中其中一個(gè)屬性例如林班的林種類編號(hào)，即可生成一張專題地圖。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理
建立森林火災(zāi)檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，在前端使用集成技術(shù)將火災(zāi)檔案數(shù)據(jù)庫(kù)與地圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并使用解析編輯，將歷史防火與地圖有關(guān)的信息展示在地圖中。實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)檔案信息的查詢編輯、統(tǒng)計(jì)分析、打印輸出功能。對(duì)以下內(nèi)容在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存，并提供編輯與輸出功能：機(jī)降點(diǎn)兵力布防庫(kù)；鄉(xiāng)鎮(zhèn)場(chǎng)所撲火力量庫(kù)；山火登記庫(kù)；市防撲火兵力調(diào)動(dòng)表；火場(chǎng)兵力布防表；了望塔信息庫(kù)。
數(shù)字地形模型制作
為反映整個(gè)地區(qū)的地形地貌，利用等高線制作數(shù)字高程模型，并可實(shí)現(xiàn)改變視角、視點(diǎn)、推拉及改變比高等操作。這個(gè)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是這樣的：首先利用二次開發(fā)將等高線一層的所有曲線轉(zhuǎn)換成點(diǎn)，由同一條等高線生成的點(diǎn)其高程值與原等高線的高程值相同，在此基礎(chǔ)上可方便地實(shí)現(xiàn)三維圖形、電子沙盤的生成。另外，電子沙盤生成以后，等高線、林班可直接疊加在三維圖形上，這樣可非常方便直觀地觀看林區(qū)全貌。
虛擬現(xiàn)實(shí)
系統(tǒng)不僅可方便地為用戶生成三維圖形、電子沙盤，同時(shí)利用等高線數(shù)據(jù)、林班數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)功能，可模擬飛機(jī)飛行過(guò)程中的林區(qū)三維地形及林班情況，這樣用戶可非常直觀地觀察到林區(qū)植被分布與地形信息。另外，如果發(fā)生林火，通過(guò)GPS定位系統(tǒng)定位火區(qū)以后，可在地圖中生成一個(gè)面域，這個(gè)面域也可疊加在三維場(chǎng)景中，再運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提供給用戶飛機(jī)在飛行過(guò)程中火場(chǎng)的情況。
網(wǎng)上地圖瀏覽
利用平臺(tái)提供的支持，可以實(shí)現(xiàn)地圖在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，*下屬單位在客戶端無(wú)需安裝任何軟件，使用操作系統(tǒng)如windows98/2000自帶的瀏覽器都可對(duì)服務(wù)器中的地圖進(jìn)行查看。這種功能在局域網(wǎng)中與在互聯(lián)網(wǎng)中的表現(xiàn)形式是一致的。系統(tǒng)建立以后，*下屬單位在遠(yuǎn)程例如在遠(yuǎn)區(qū)縣通過(guò)撥號(hào)或IP網(wǎng)絡(luò)可連接到服務(wù)器上，實(shí)時(shí)地瀏覽地圖或是通過(guò)下載矢量地圖在本地進(jìn)行管理。
防火指揮
防火是林業(yè)管理的重中之重，使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的目的，zui主要的目的也是為了防火救火。
森林火險(xiǎn)區(qū)劃分布圖
根據(jù)森林分布、地形條件（坡度、坡向）、森林地段發(fā)生火災(zāi)的難易程度和危害程度，分三級(jí)：
I級(jí)，火災(zāi)危險(xiǎn)性大
II級(jí)，火災(zāi)危險(xiǎn)性中
III級(jí)，火災(zāi)危險(xiǎn)性小
可將分布圖疊加到全林區(qū)總圖之中。
林火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)
1、火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)
利用氣象數(shù)據(jù)和相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行火險(xiǎn)等級(jí)分析并形成相應(yīng)的火險(xiǎn)等級(jí)分布圖。火險(xiǎn)天氣等級(jí)劃分為五級(jí)。等級(jí)的生成利用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型，地理信息系統(tǒng)中需要將等級(jí)分布圖疊加到行政區(qū)劃圖、林相圖中去?！?br /> 2、預(yù)防措施決策：
系統(tǒng)隨時(shí)提供火險(xiǎn)等級(jí)分布圖，分布圖與行政區(qū)劃圖、林相圖進(jìn)行疊加，因?yàn)樵谄渲型瑫r(shí)包含等高線層，所以可在三維圖中同時(shí)顯示林班（可用專題地圖的方式區(qū)分不同的林種并顯示圖例）、行政區(qū)界與火險(xiǎn)等級(jí)分布圖，將火險(xiǎn)范圍和與之覆蓋的林區(qū)林種非常直觀地顯示出來(lái)，為林火預(yù)防決策提供科學(xué)的依據(jù)。
林火監(jiān)測(cè)與林火定位
及時(shí)發(fā)現(xiàn)林火，系統(tǒng)在界面中提供方便的工具進(jìn)行林火的定位。在定位的功能上應(yīng)為基于GPS的應(yīng)用提供接口，一般的模式是這樣的：
使用機(jī)載設(shè)備或車載設(shè)備，接收GPS衛(wèi)星定位信息，通過(guò)短波進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，通訊控制機(jī)使用串行口與接收設(shè)備連接，通訊控制機(jī)則通過(guò)局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)等IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在windows的IP網(wǎng)絡(luò)中，一般使用socket進(jìn)行通訊。通訊控制機(jī)啟動(dòng)后即與地圖工作站建立了TCP連接，在收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行處理后發(fā)送到地圖工作站。地圖工作站在收到數(shù)據(jù)后，需要進(jìn)行信令的解析以還原其中的坐標(biāo)然后直接在地圖中進(jìn)行定位。例如飛機(jī)繞火場(chǎng)飛行一周，在地圖工作站上可直接形成一個(gè)封閉的面域，通過(guò)簡(jiǎn)單操作可獲取到火場(chǎng)面積，與通過(guò)等高線生成的三維圖以及林相圖、行政區(qū)劃圖、居民地信息進(jìn)行疊加顯示就可與林火的撲救提供支持。
林火撲救指揮
系統(tǒng)可以提供“*路徑的計(jì)算”、“火行為預(yù)測(cè)”、“計(jì)算撲火戰(zhàn)場(chǎng)所需兵力及機(jī)具”、“火頭橫長(zhǎng)”、“火強(qiáng)度”等輔助計(jì)算工具，為指揮員制訂撲火方案提供參考。
其它功能簡(jiǎn)單描述
1. 林火信息管理：林火各種數(shù)據(jù)地圖、表格、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維護(hù)查詢檢索等
2. 三維林相圖處理：電子沙盤、三維地圖地貌渲染
3. 三維林火趨勢(shì)模擬顯示：模擬火場(chǎng)狀況及發(fā)火趨勢(shì)、需要相關(guān)林火預(yù)測(cè)模型的科研成果支持。
4. TM遙感數(shù)據(jù)擬合、匹配：通過(guò)TM數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖擬合匹配等處理顯示植被情況
5. 災(zāi)后損失評(píng)估和災(zāi)后處理：自動(dòng)計(jì)算火災(zāi)面積和森林蓄積等各項(xiàng)損失并存檔
6. 林火統(tǒng)計(jì)和歷史林火顯示：各時(shí)段林火數(shù)據(jù)、顯示統(tǒng)計(jì)分析
7. 各*局端地理信息系統(tǒng)：下屬*地理信息系統(tǒng)的二級(jí)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地理信息系統(tǒng)。
8. 互聯(lián)網(wǎng)防火系統(tǒng)：以Intranet技術(shù)實(shí)現(xiàn)的防火遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，包括簽到、信息傳遞、廣播、郵件、通告板、實(shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)等等。
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