森林防火信息服务平台的设计与实现

发布时间：2016-09-09 07:26

1绪论

我国森林防火科研工作自20世纪如年代开始,主要进行了林火预测监测研究、灭火战术战法研究、灭火装备研究、林火阻隔技术的研究和人才培养。近年来,我国不断建立和完善森林防火体系,森林航空消防、摄影测量技术、红外探测技术和3S技术等新型技术手段发展迅速(藏淑英,2005)。北京市历史文化久远,政治地位重要,经济发展迅速,高科技产业发达,良好的生态文明建设极为重要(黄晓磊,2013)。近年来,北京市生态环境不断改善,环境质量逐步提高(周雪,2014)。但是,北京市气温较高,气候干旱,旅游业发法和林区生产等因素,不可避免地加大了林区火源管理难度,林火发生的可能性也不断增加(李树枉等,2001)。目前,北京市整体森林防火状况还达不到世界对于首都城市提出的林火灾害防控的高标准与严要求(徐海峰等,2005)。目前,国内已开发的森林防火信息系统中,多数只满足了一种特点功能,如监测系统、应急指挥系统和火灾评价系统等,针对性强,但不够全面(李增禄,2010)。对于森林防火这一较为复杂的工作体系,需要对各个部分进行统一与协调,这就要求在平台开发前大量搜集相关资料,根据实际需要进行需求分析和可行性分析,综合考虑平台开发的各个环节和后续的运行、测试,使平台的各个功能巧辅相成、协同统一,实现对整个林火生命周期的信息化管理(侯胜杰,2013)。

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2平台分析与设计

2.1需求分析

需求分析是搭建平台的基础工作(肖泌月,2013),明确服务平台搭建的目标,可以对实际森林防火工作需要进行整体而全面的掌握,使平台更具可行性、科学性、逻辑性(张海藩,2003)。根据当前搜集的北京市森林防火工作的实际需要和林业地理信息系统平台开发、运行需求,本平台主要从以下三个方面进行需求分析。作为林业领域的地理信息系统平台,该平台应首先具备满足地理信息系统平台的基本管理功能;同时,还应具备林业信息管理和森林防火特色的应用服务功能(李春艳,2010)。通过运用平台较为强大的空间分析能力,将叠加分析、最短路径分析和缓冲区分析等能力与较为先进的森林防火理论、算法化及模型等结合起来,针对森林防火工作实际需要,开发出具有地理信息处理能力的应用服务功能。

2.2设计原则

平台的结构设计是指根据软件系统工程中"自上而下,逐层展开"的原则,对平台进行结构化设计(张海藩,2003)。为提高本平台的综合性能和效率,便于用户的使用和平台后期的维护、完善,本平台运用模块化结构设计方法,各模块间既相互独立,又有机统一(马天,2013)。平台结构主要分为兰大模块,分别为基本管理模块、应用服务模块和外业数据管理与维护模块。基本管理模块主要包括;文件管理、要素查询、图层编揖、制图工具、地图濱染、数据统计、快速访问、用户管理、交换皮肤和帮助说明等内容;应用服务模块主要包括:信息查询、林火辅助决策、森林火险预报、林火蔓延模拟和林火损失评价内容;外业数据管理与维护模块主要包括;外业调查数据的录入、编辑和删除,建立空间数据库动态生成外业调查点矢量團层的内容,该模块下步将以平板电脑PDA作为载体,通过研发一个基于Android的森林动态监测软件,实现对外业数据的采集、管理和发布等工作,进一步满足林火相关资源的数字化和信息化管理要求。

3平台功能实现方法.......22
3.1火点定位....22
3.2离火点最近消防栓查找....22
3.3最优灭火路径分析....23
3.4森林火险预报....24
3.5林火蔓延模拟....32
3.6林木损失评价....34
4平台实现....36
4.1基本管理功能....36
4.2信息查询功能....37
4.3林火辅助决策功能....39
4.4森林火险预报功能....46
5结论与展望....56
5.1结论....56
5.2创新点....56
5.3展望....57

4平台实现

4.1基本管理功能

对于地图渣染功能,进行专题图制作与输出,步骤如下:①在主窗体菜单有保存地图,另存地图,将当前视图保存为地图,即可在制图输出中调用,在制图工程控制器下面地图中可以找到保存的地图。②在菜单布局操作菜单中,提供创建、保存、另存及删除布局的操作,一般应创建一个新的布局。⑤在布局要素绘制菜单中,选择加载地图,弹出对话框选择需要制图输出的地图,确定后在图上画一个地图范围,加载地图,也可绘制其他布局要素,如指北针、图例、比例尺等。④在布局浏览菜单中,提供布局选择,放大布局、缩小布局、漫游布局操作对布局进行相应操作,布局选择后,在图上选择布局,则锁定布局菜单激活,点击后,地图浏览菜单激活,可对布局中的地图进行放大、缩小和漫游的操作。⑤打印输出,在设置好布局后,点击打印输出菜单,弹出此菜单包括页面设置、打印设置和打印当前图,根据需求进行设畳,确定即可打印地图了。

4.2信息查询功能
平台的信息查询功能主要实现对北京市1999年到2006年森林火灾统计数据、森林资源小班数据和消防栓等基础消防设施位置等信息的查询。以消防栓信息查询功能为例(见图4-7),点击信息查询图标,在查询内容栏中输入所要查询的内容信息,点击进行查询图标,便可实现对相关信息的查询,相关代码如下:平台具备较为强大的空间分析能力,将叠置分析、最短路径分析和缓冲区分析等能力,针对森林防火工作实际需要,开发出对火点定位、离火点最近消防栓的查找和最优灭火路径分析的林火辅助决策功能。
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5结论与展望

5.1结论

为了更好地服务北京市林火防控工作的开展,本平台综合以北京市TM遥感影像、DEM数字高程图、2009年森林资源小班、火灾统计、行政区划、道路交通、河流水系等数据为基础数据,结合北京市地理位置、气象、土壤、河流和森林等自然资源及社会、经济情况,根据森林防火、生态学、统计学、森林资源调查评估和3S技术集成等理论及其交叉,采用微软研发的VS2010开发平台,运用面向对象的C#开发语言,SQL数据库和Arc犯E空间数据库以及Arc Engine10.0嵌入式GIS组件王具库,搭建了一个基于GIS的森林防火信息服务平台。该平台集林火信息获取、信息处理与分析、信息应用于一体,为森林防火人员提供了清晰、优化和直观的防火信息,提升了森林防火工作的信息化水平。(1)对平台的开发流程与方法进行了较为全面的研究,从开展森林防火王作的实际需要出发,进行合理的需求分析,根据需求分析进行平台的总体设计、结构设计、界面设计、功能设计和数据库设计,选取相应的开发平台、架构(模式)、语言、数据库和工具等进行平台开发。

5.2创新点

(1)传统的林火防控方面的研究存在尺度大、精度低、与实际结合不够紧密等问题,本平台以森林资源小班调查数据为基础,将各个研究均在森林小班层面上展开分析,提高了研究精度,提出了一种基于森林小班的林火防控体系研究思路,使研究更加精细化、具体化。(2)在进行林火蔓延模拟时,本研究采用一种用于指导森林火灾扑救的森林小班尺度的林火蔓延模拟方法,是一种基于平面多个方向的森林小森林火蔓延模型方法,从多个方向对林火进行模拟,避免了之前只通过固定五个或者八个方向对林火进行模拟分析的不完整性,较大程度地提高了模拟精度和效率,可较为准确地模拟分析出火点方位、蔓延方向和速度,模拟程度高,且简单易行。该方法正申报国家发明专利,本人为主要发明人之一。

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参考文献（略）

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本文编号：111965