GIS地理信息系统用于森林防火预警监控系统的实用性

GIS视频监控系统是在传统视频监控系统的基础之上，通过在前端使用可编程三维精确定位摄像技术和烟火智能识别技术，在后端使用3DGIS技术和联网监控技术，并针对森林防火的实际需要在3DGIS平台之上开发了森林防火辅助决策及应急指挥平台。

我国现阶段林火监测目前仍然以地面巡护和瞭望塔人工监视为主，航空巡护只能在我国非常重要的林区实施，其经营成本太高，无法大面积推广，卫星监测更多的是站在宏观的层面，对我国全局实行宏观监测，其发现火灾准确但相对滞后的缺点，更多的应用火灾的跟踪监测，传统视频监控完成了从人工户外瞭望到室内集中监测的电子化升级，但人为的不可控因素造成了其实用价值不高。GIS视频监控系统利用地理信息(GIS)、遥感(GPS)等信息技术、大型集中监控技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火指挥系统口。从而实现各级林业防火办信息的快速流转、森林防火安全的实时管理、森林气候动态变化的实时监测和数据更新、林业火灾预防、火灾扑救指挥的辅助决策、林业火灾的灾后评估等多方面功能，实现林业防火业务的数字化、网络化、可视化和智能化，实现信息的规范管理和共享利用

1概况

GIS视频监控系统是在传统视频监控系统的基础之上，通过在前端使用可编程三维精确定位摄像技术和烟火智能识别技术，在后端使用3DGIS技术和联网监控技术，并针对森林防火的实际需要在3DGIS平台之上开发了森林防火辅助决策及应急指挥平台。

优点：

(1)实现监控自动智能化，平常状态下不需要人工值守，极大降低人力成本；

(2)自动识别监控区域烟火情况、自动触发报警，可及时发现火情；

(3)可极大提高火点定位的精确度，将误差降低到最小；

(4)火情蔓延趋势推演基于三维GIS、可实现扑火路径分析、被保护资源及打火资源实时查询、动态预案演示、灾后损失评估等功能。

林火GIS视频监控系统符合林区防火工作的实际需求，是在森林防火工作中可以完成从发现到灾后处理全过程工作的全面解决方案。

2结构功能

2.1GIS视频监控系统的组成

GIS视频监控系统由前端基站和后端主控2个部分组成。前端基站包括全天候摄像机、前端烟火识别智能处理器、云台控制系统、无线发射前端机、发射天线和供电系统、避雷系统，固定安装在林火监控区的高点位置。

后端主控部分主要包含硬盘录像系统、显示屏系统、GIS地理信息系统、辅助决策及应急指挥平台等，对前端传回图像及识别结果进行进一步确认及分析，利用辅助决策及应急指挥平台确定扑救方案。

2.2可实现功能

2.2.1视频联网监控

(1)监控指挥终端(屏幕墙)可以显示监控前端采集点的实时图像。视频图像中包括相关信息如火点位置坐标，发生时间等要素；

(2)所有前端采集的视频图像可自动进行全程存储，并可以对历史图像进行回放和查询；

(3)查询采用时间流方式，可根据日期、时间、前端采集点等因子进行资料检索；

(4)系统具有相当高的安全性，采用操作人员身份认证、审核、访问控制等功能方式，有效的防止文件的非法浏览、拷贝，可以保证系统安全可靠；

(5)可根据不同季节和不地地点分别远程设置各个基站前端设备的预置位和花样扫描轨迹，能与前端烟火智能识别产品联动，能支撑烟火智能识别的二次差别技术。

2.2.2视频采集存储

(1)视频信号为数字信号；

(2)数字图像可以通过微波通讯和计算机网络实现远程传输；

(3)视频存储满足24*30天的存储需求；

(4)通过现有设置的监测点，实现整个林区监视范围的全覆盖。

2.3林火智能识别

当监控摄像机扑捉到林火时，系统具有的火情识别功能，可及时告警并联动报警录像，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置。

(1)系统采用基于视频分析技术的烟火智能预警技术，当监控范围内出现火情，系统能自动识别并预警；

(2)为保证烟火识别的准确率和响应速度,烟火识别智能识别产品前置到前端基站。

(3)烟火在视频图像中的最小靶面面积为10x10象素即可识别；

(4)在夜间能有效避免环境路灯、车灯、霓虹等其它光源的干扰，在白天能有效区分雾和烟，排除太阳光、强风等外部环境的影响和干扰；

(5)烟火识别的漏报率不超过10%、误报率不超过10%；

(6)烟火智能识别的漏报率在1%以内，误报率在10%以内。

2.2.4GIS地图

(1)二维地图与三维电子地图可任意切换；

(2)矢量地图可任意放大、缩小、旋转、漫游；

(3)支持鹰眼功能，扑火指挥时可切换为视频；

(4)各类资源信息按图层显示，管理员可根据图层控制显示；

(5)管理员可根据坐标、名称、范围等，动态查询各类资源信息。

2.  2.5专题绘图

林业管理工作人员可通过系统的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。

3.  2.6火点定位

(1)系统前端智能设备具有高精度云镜预置位功能，每个预置位可精确设置云台的水平转角、垂直夹角，镜头的焦距；

(2)前端控制系统能实时回显云台的水平转角、垂直夹角，镜头的焦距；

(3)当林区发生火情，系统能够根据前端控制系统能实时采集的云台的水平转角、垂直夹角，镜头的焦距这三个参数，根据基站所在位置的经度、纬度、海拔高度，结合GIS系统测算出火点的经度、纬度、海拔高度，并在GIS地图上标注。

4.  2.7火情推演

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，结合GIS地理信息系统，动态推演出火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，为扑火指挥提供科学的决策依据。

5.  2.8扑火预案

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。

6.  2.9灾后评估

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。

2.2.10日常办公

林业防火管理工作人员可通过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。

3结束语

相对于国外森林防火采用的借助高空卫星，有的需要借助无人飞机，其成本太高；有的技术方案基础实施投资太大，施工复杂，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源火险监测的实际需要。而GIS视频监控系统完全符合我国的国情，是我国森林防火的实际需要，是森林防火技术的主流发展

实行森林面积占补平衡：强化对征占用林地的控制和引导，实行建设项目所在行政区域内的森林(有林地和国家特别规定的灌木林)占补平衡。遏制林地退化：推广应用先进科技成果和实用技术，防止并减少森林土地退化；对已经退化为疏林地、灌丛和荒山荒地的有林地，有针对性地规划和实施退化林地修复工程，在郁闭度低的林地见缝插针补植树苗，改造低效益林分。加大对森林覆盖率低的地方的人工林培育工作，提高全县森林覆盖率和森林资源分布的均衡性。

4.4优化林种结构

统筹规划公益林地与商品林地。根据国家、区域生态建设和经济社会发展的需求，合理调整防护林、特用林等公益林地结构和用材林、经济林、薪炭林等商品生产林地结构，优化林地资源配置，其中，重点要提高经济林、特种用途林和薪炭林的比例，满足林地多功能作用的发挥。科学调整天然林地与人工林地结构，严格控制征占用天然林地，加大对人工林的培育工作，优化结构，加快荒坡荒地的改造工作，通过封山育林，促进有林地的天然更新，提高林地生产力。发展用材林、风景林，满足生产生活所需，带动地方经济发展。

4.5依靠现代科技完善林地保护工作

充分利用“3S”技术，加强对林地资源的监管，建立林地、森林、林木的信息管理系统，对林地实施动态监管，实时掌握林地利用和规划的实施情况，及时发现和纠正林地保护中的问题，可有效加速国家林地资源保护和利用的有效实现。