基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)

豆增發(fā)

【摘 要】本文利用北斗衛(wèi)星導航技術，設計實現(xiàn)了基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用北斗導航、高精度測量、移動通信網(wǎng)絡和數(shù)字地圖等技術，結合氣象和災害預報信息，通過北斗在秦嶺生態(tài)資源保護、巡查、普查、執(zhí)法、應急救援以及災害預警等領域的應用，實現(xiàn)秦嶺區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，促進秦嶺及其鄰區(qū)的資源開發(fā)、環(huán)境保護、人口分布、產(chǎn)業(yè)結構和經(jīng)濟發(fā)展。

【關鍵詞】北斗衛(wèi)星；數(shù)字秦嶺；資源保護；區(qū)域發(fā)展

0 前言

秦嶺是我國中部東西向延伸的一條巨型山脈，是我國南北自然地理條件的天然分界線，是暖溫帶與北亞熱帶的分界線，秦嶺主脊還是長江、黃河兩大水系的分水嶺。特殊的地理位置，使秦嶺成為我國東部乃至亞洲東部生物多樣性最豐富的地區(qū)之一。

基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)利用北斗導航、高精度測量、移動通信網(wǎng)絡和數(shù)字地圖等技術，結合氣象和災害預報信息，通過北斗在秦嶺生態(tài)資源保護、巡查、普查、執(zhí)法、應急救援以及災害預警等領域的應用，實現(xiàn)秦嶺區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，促進秦嶺及其鄰區(qū)的資源開發(fā)、環(huán)境保護、人口分布、產(chǎn)業(yè)結構和經(jīng)濟發(fā)展。

1 系統(tǒng)設計

基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)包括數(shù)字秦嶺綜合運營平臺、數(shù)字秦嶺應急救援與應急指揮平臺、數(shù)字秦嶺數(shù)據(jù)中心及各類北斗終端，實現(xiàn)秦嶺資源保護的動態(tài)化，秦嶺資源普查、巡查的規(guī)范化，實現(xiàn)秦嶺林業(yè)執(zhí)法的信息化，提高秦嶺應急救援和應急指揮的及時性，加強秦嶺災害預警的準確性。系統(tǒng)總體部署如圖1所示。

數(shù)字秦嶺系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星和北斗終端交互，實現(xiàn)資源普查、資源巡查、資源保護、資源執(zhí)法、應急救援與應急指揮、災害預警等功能。

如圖2所示，基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)主要由數(shù)字秦嶺數(shù)據(jù)中心、數(shù)字秦嶺綜合應用服務平臺、北斗終端等三部分組成。

（1）數(shù)字秦嶺數(shù)據(jù)中心

數(shù)字秦嶺數(shù)據(jù)中心的主要作用是為上層應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲服務，包括數(shù)據(jù)的保存、查詢、更改等。由于數(shù)字秦嶺系統(tǒng)設計到各個領域、各種類型的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心采用混合模式來處理各類數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)中心主要保存秦嶺資源數(shù)據(jù)，車輛數(shù)據(jù)，工作人員數(shù)據(jù)，北斗終端數(shù)據(jù)，地理信息數(shù)據(jù)等。資源數(shù)據(jù)主要是指秦嶺地區(qū)的動物資源、植物資源、旅游資源等。車輛數(shù)據(jù)主要是指秦嶺工作車輛、應急救援車輛等信息。人員數(shù)據(jù)主要是指秦嶺工作人員的數(shù)據(jù)，涉及到秦嶺辦、林業(yè)部門、公安部門等多個部門的工作人員。終端數(shù)據(jù)主要是數(shù)字秦嶺系統(tǒng)中配發(fā)給工作人員的北斗終端、車載終端、應急救援平臺設備等數(shù)據(jù)。地理信息數(shù)據(jù)主要是指秦嶺西安段的地理信息，主要是指高程圖、衛(wèi)星圖以及周邊的交通圖。

（2）數(shù)字秦嶺綜合應用服務平臺

數(shù)字秦嶺綜合服務平臺為所有與秦嶺相關的政府部門、個人提供綜合服務，該平臺由六個應用模塊和一個數(shù)據(jù)交換模塊組成：資源普查模塊、資源巡查模塊、資源保護模塊、資源執(zhí)法模塊、災害預警模塊、應急救援與應急指揮模塊、公共數(shù)據(jù)交換模塊。

資源普查模塊主要為秦嶺資源普查工作人員提供通信、資源定位、資源數(shù)據(jù)收集等服務。資源巡查模塊主要為秦嶺資源巡查工作人員提供巡線路規(guī)劃、巡查導航、巡查日志記錄等服務。資源保護模塊主要為秦嶺資源保護部門提供無人機作業(yè)（如播種、施肥等）導航、遠程作業(yè)監(jiān)控等服務。資源執(zhí)法模塊為林業(yè)執(zhí)法部門提供現(xiàn)場取證、執(zhí)法場景拍攝、執(zhí)法數(shù)據(jù)存儲等服務。應急救援及應急指揮模塊為為秦嶺山區(qū)小范圍搜救、突發(fā)事件處置、應急車輛的調(diào)度、應急行動的指揮、應急部門的協(xié)調(diào)提供通信服務。災害預警模塊根據(jù)氣象信息、衛(wèi)星遙感圖像、航拍圖像等信息，預測秦嶺山區(qū)近期或者正在發(fā)生的火災、山洪、山體滑坡、泥石流等災害，并向相關部門發(fā)布預警信息。公共數(shù)據(jù)交換模塊是數(shù)字秦嶺系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換的橋梁，主要負責從北斗綜合運營平臺、國家位置服務網(wǎng)、氣象信息平臺等外部系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)和向外部系統(tǒng)提供數(shù)字秦嶺的數(shù)據(jù)。

（3）北斗終端

北斗終端用于實時護林執(zhí)法和實時資源普查，它的功能是位置信息服務和林業(yè)資源信息實時上報，要求低功耗、較高的靈敏度，待機時間滿足實際工作需求。秦嶺由于特殊的地理條件，3G往往無法覆蓋，依賴于北斗RDSS進行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，更加有效。

2 系統(tǒng)特點

2.1 技術領先、安全可靠

本系統(tǒng)的設計符合秦嶺作為中國中央公園的功能（下轉第138頁）（上接第110頁）定位，在項目設計和建設實施需采用國內(nèi)北斗衛(wèi)星導航（芯片組件及產(chǎn)品）最為領先并且成熟的技術和手段，做到適度超前、國內(nèi)領先。

2.2 集約建設，資源共享

本系統(tǒng)在建設中最大程度上實現(xiàn)共享資源，實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互操作，盡可能依托西安市的信息化基礎設施，同時整合北斗其它終端資源，充分利用現(xiàn)有資源，減少重復建設，提高信息化投入的利用效率，避免資金和資源的浪費。

2.3 統(tǒng)一標準，擴展兼容

數(shù)字秦嶺系統(tǒng)的設計在管理方式、格式及質(zhì)量等方面嚴格遵守并制定相關標準規(guī)范，使本系統(tǒng)能夠隨著業(yè)務量的變化方便地擴展和升級，保證本系統(tǒng)與北斗示范綜合運營平臺的兼容性。

3 系統(tǒng)性能指標

1）秦嶺西安段主要旅游景點、人文遺址等精確定位覆蓋率達到100%；

2）秦嶺西安段珍稀植物精確定位覆蓋率達到80%；

3）秦嶺西安段珍稀動物動態(tài)監(jiān)控覆蓋率達到1%；

4）秦嶺山區(qū)應急通信范圍達到覆蓋半徑2公里；

5）車輛動態(tài)信息數(shù)據(jù)包丟失率小于0.1%；

6）系統(tǒng)相應時間應小于5s；

7）系統(tǒng)平均無故障時間：7200小時/年。

4 結語

基于北斗的數(shù)字秦嶺系統(tǒng)將秦嶺山區(qū)植被、珍稀動物、風景旅游點、水庫水壩、歷史遺跡等資源匯聚成秦嶺地理信息“一張圖”，結合北斗衛(wèi)星的定位、導航、短報文通信等功能，方便秦嶺山區(qū)快速應急救援和應急指揮，提高秦嶺山區(qū)生態(tài)資源保護的信息化水平，降低秦嶺地區(qū)生態(tài)資源保護的成本，解決當前資源普查、巡查、執(zhí)法、數(shù)據(jù)采集等方面存在的問題。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]