廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用概述

曾慶峰

（廣東省航空護(hù)林站（廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測中心），廣東 廣州 510173）

廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用概述

曾慶峰

（廣東省航空護(hù)林站（廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測中心），廣東 廣州 510173）

簡述了系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)和該系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要論述了智能化森林巡護(hù)管理系統(tǒng)在廣東省的應(yīng)用，通過利用GPS，GIS及先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得森林巡護(hù)人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)、毀林開荒等危害事件后，能夠第一時(shí)間上報(bào)并得到及時(shí)處理。該管理系統(tǒng)有效提高廣東省森林巡護(hù)作業(yè)的效率，加強(qiáng)了對森林巡護(hù)的管理。

森林巡護(hù)；GPS；GIS；互聯(lián)網(wǎng)；實(shí)時(shí)性

廣東省森林資源非常豐富，這些森林資源對廣東省可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。但是目前森林資源同時(shí)也面臨著很大的威脅，人為或環(huán)境因素引起的森林火災(zāi)、病蟲害、毀林開荒、盜伐、非法捕獵野生保護(hù)動(dòng)物等。傳統(tǒng)的森林管護(hù)工作方式已經(jīng)越來越無法滿足日益增長的巡護(hù)任務(wù)需求[1]。主要面臨的問題是：第一，林業(yè)部門如何更加合理分配與管理巡護(hù)任務(wù)，讓森林巡護(hù)員的巡護(hù)任務(wù)更加有效與明確；第二，森林巡護(hù)員在發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情或危害事件時(shí)如何第一時(shí)間上報(bào)給有關(guān)部門并讓其掌握精確的險(xiǎn)情位置；第三，森林巡護(hù)員如何更加全面、形象的描述險(xiǎn)情或危害事件的當(dāng)前情況。

如今，信息化技術(shù)日新月異。在其高速發(fā)展的同時(shí)，極大地促進(jìn)了生產(chǎn)力的提高，也為森林巡護(hù)工作帶來了福音[2]。本文介紹的廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)將利用GPS全球定位技術(shù)、GIS地理信息實(shí)現(xiàn)及先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)手段來有效解決上面提出的一些問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)通過GPS全球定位技術(shù)、GIS地理信息、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等對森林護(hù)林員巡護(hù)作業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范管理。護(hù)林員使用森林巡護(hù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)上報(bào)信息。信息內(nèi)容支持拍照、錄音、錄像等方式。在發(fā)生森林火災(zāi)、毀林開荒、病蟲害等險(xiǎn)情或危害事件時(shí)，護(hù)林員通過一鍵報(bào)警或巡護(hù)報(bào)警功能實(shí)時(shí)上傳報(bào)警信息，及時(shí)向管理中心反饋巡護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)的各種事件，并標(biāo)明準(zhǔn)確的經(jīng)緯度。服務(wù)端管理員在獲取險(xiǎn)情或危害等事件后，可及時(shí)進(jìn)行處理。同時(shí)服務(wù)端系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電子圍欄、實(shí)時(shí)定位、排班計(jì)劃、遠(yuǎn)程管理及異地傳輸?shù)裙δ?，極大地提高了巡護(hù)管理任務(wù)的總體工作效率。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括森林巡護(hù)管理信息系統(tǒng)（Web）和森林巡護(hù)移動(dòng)APP（圖1）。Web端主要包括護(hù)林員信息管理、電子圍欄管理、報(bào)警信息管理、考勤管理、通知通告、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)管理等。移動(dòng)端系統(tǒng)包括森林巡護(hù)、巡護(hù)報(bào)警、一鍵報(bào)警、系統(tǒng)通知、工作備忘、巡護(hù)統(tǒng)計(jì)查詢、請假申請、損失統(tǒng)計(jì)、防火動(dòng)態(tài)和個(gè)人設(shè)置等功能。

圖1 廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 GPS電子圍欄

系統(tǒng)從服務(wù)器端獲取當(dāng)前用戶的巡護(hù)區(qū)域并實(shí)時(shí)地獲取當(dāng)前用戶的位置數(shù)據(jù)，利用巡護(hù)區(qū)域和當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)的空間位置關(guān)系來計(jì)算當(dāng)前巡護(hù)是否有效。該判斷分兩步進(jìn)行，首先為了減少手機(jī)端定位誤差導(dǎo)致的誤判，先對服務(wù)端繪制的巡護(hù)區(qū)域做10 m的緩沖區(qū)，然后再利用該緩沖區(qū)與位置點(diǎn)做疊加分析。緩沖區(qū)分析的基本思想是給定一個(gè)空間物體，確定它的某鄰域，鄰域的大小由鄰域半徑R決定。因此物體Oi的緩沖區(qū)的定義如下：

即對象Oi的半徑為R的緩沖區(qū)是全部距Oi的距離d小于等于R的點(diǎn)的集合，d一般是指最小歐氏距離。

對于多個(gè)對象的集合：O={Oi:i=1,2,3,....,n}其半徑為R的緩沖區(qū)是單個(gè)對象的緩沖區(qū)的并。系統(tǒng)中的疊加分析指的巡護(hù)區(qū)域的緩沖區(qū)和位置點(diǎn)的包含性分析，其基本思想是基于Cell的方法將多邊形柵格化，然后對不含多邊形邊的柵格計(jì)算其在多邊形內(nèi)部還是外部。對點(diǎn)進(jìn)行包含性測試時(shí)，首先計(jì)算點(diǎn)在哪個(gè)柵格內(nèi)；若柵格不含任何邊，則可以在O(n)時(shí)間內(nèi)得到點(diǎn)與多邊形的關(guān)系；否則，需要計(jì)算點(diǎn)與在當(dāng)前柵格內(nèi)邊的關(guān)系。

1.3.2 ArcGIS Server瓦片

切片是將地圖劃分為一個(gè)個(gè)的網(wǎng)格，現(xiàn)在一般都是每個(gè)網(wǎng)格一個(gè)圖片，預(yù)先在服務(wù)器生成好的。瓦片是在每個(gè)比例尺上對地圖上進(jìn)行切片，模型如金字塔一樣。

ArcGIS Server切圖時(shí)會(huì)設(shè)置一個(gè)原點(diǎn)坐標(biāo)，如果是經(jīng)緯度坐標(biāo)一般默認(rèn)(x0，y0)=（-400，400）作為切圖的起始點(diǎn)，即從這開始算行列號(hào)。假設(shè)切圖的地圖某點(diǎn)坐標(biāo)為x，y，切圖的瓦片大小為256，其瓦片的級別分辨率為resolution，則計(jì)算該地圖點(diǎn)的行列號(hào)計(jì)算如下：

注：resolution根據(jù)設(shè)置的比例大小會(huì)自動(dòng)計(jì)算，在切圖時(shí)設(shè)置的參數(shù)會(huì)自動(dòng)保存在layers目錄下的conf.xml文件中，resolution在該文件中可以找到。

切圖的瓦片相關(guān)命名規(guī)則：

每級一個(gè)文件夾，文件夾以L開頭，如第一級為L00，一次類推L01....；

每級里每行一個(gè)文件夾，行文件夾以R開頭，由16進(jìn)制的8位數(shù)組成，不夠的以0補(bǔ)充，如R0000ef11；

每個(gè)行文件夾里的列命名與行類似，由16進(jìn)制的8位數(shù)組成，不夠的以0補(bǔ)充，不過是以C開頭，如C00000de1。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 電子圍欄管理與森林巡護(hù)

在Web服務(wù)端管理人員通過設(shè)定巡護(hù)區(qū)域，并將特定的巡護(hù)區(qū)域推送到指定的巡護(hù)員移動(dòng)客戶端上，進(jìn)行電子圍欄管理。巡護(hù)員人員根據(jù)在電子地圖上生成的電子圍欄區(qū)域，完成指定的巡護(hù)任務(wù)，如果超出范圍，則會(huì)收到超出區(qū)域的警告（圖2）。此外Web端管理員還可以提供對巡護(hù)員的實(shí)時(shí)定位、歷史軌跡回放等功能（圖3）。在移動(dòng)客戶端，護(hù)林員打開客戶端后，如圖2所示，首先要更新自己的巡護(hù)任務(wù)區(qū)域，然后到達(dá)巡護(hù)區(qū)域內(nèi)之后開啟巡護(hù)任務(wù)。系統(tǒng)后臺(tái)每分鐘都會(huì)上傳一次用戶的位置信息，便于服務(wù)端監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)護(hù)林員的位置和軌跡，護(hù)林員如果超出自己的巡護(hù)范圍，系統(tǒng)將會(huì)給出警告。完成巡護(hù)任務(wù)后護(hù)林員可以選擇關(guān)閉巡護(hù)，位置信息將停止上傳。

圖2 電子圍欄顯示

圖3 森林巡護(hù)軌跡記錄

2.2 實(shí)時(shí)報(bào)警與報(bào)警響應(yīng)

森林巡護(hù)員可以選擇一鍵報(bào)警及巡護(hù)報(bào)警兩種方式進(jìn)行報(bào)警。一鍵報(bào)警是在非常緊急的情況下，快速發(fā)送險(xiǎn)情信息，只上傳當(dāng)前險(xiǎn)情的經(jīng)緯度信息和基本信息。巡護(hù)報(bào)警，如圖4所示，護(hù)林員可以根據(jù)發(fā)生的毀林案件、火情火災(zāi)、破壞林業(yè)設(shè)施、野生動(dòng)植物、病蟲害和其他等類型進(jìn)行分類報(bào)警，可以上傳文字、照片、視頻和音頻等信息。Web管理端在收到報(bào)警信息時(shí)，會(huì)實(shí)時(shí)顯示在相關(guān)模塊中提醒管理員。管理員可以查看報(bào)警的具體信息，并做出及時(shí)處理。

圖4 巡護(hù)報(bào)警界面

2.3 完善的考核管理機(jī)制

考核機(jī)制包括考勤管理系統(tǒng)、任務(wù)考核報(bào)表統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等。

1）考勤管理系統(tǒng)。在移動(dòng)客戶端護(hù)林員可以通過填寫請假時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、請假事由等，將信息發(fā)送到服務(wù)端。Web端管理員在收到請假請求并批示后，將是否通過申請的信息推送給客戶端。Web管理端可以操作的功能包括參數(shù)設(shè)置、請假管理、考勤查詢。參數(shù)設(shè)置需要設(shè)置護(hù)林員每天的巡護(hù)時(shí)長、巡護(hù)距離和位置數(shù)據(jù)上傳頻率。請假管理是對護(hù)林員通過手機(jī)端上傳上來的請假申請進(jìn)行審批?？记诓樵兪遣樵冏o(hù)林員每天的有效巡護(hù)時(shí)間和有效巡護(hù)距離等信息。

2）任務(wù)考核匯總報(bào)表統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。包括月度考核匯總表和月度考核統(tǒng)計(jì)表。報(bào)表針對某個(gè)單位下所有護(hù)林員或者具體某個(gè)護(hù)林員在1個(gè)月內(nèi)的巡護(hù)時(shí)長、巡護(hù)里程、上班天數(shù)、請假天數(shù)和曠工天數(shù)等，匯總或統(tǒng)計(jì)出的記錄可以導(dǎo)出Excel。

2.4 通知公告系統(tǒng)

如圖5所示，Web端管理人員可以對全部人員發(fā)送通知，也可對某個(gè)單位下屬人員發(fā)送通知，還可以針對具體某個(gè)人發(fā)送通知。客戶端在通知公告模塊可以查看收到的通知信息。

圖5 通知通告界面

2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括單位維護(hù)、用戶維護(hù)、角色維護(hù)、日志管理等。其中單位維護(hù)是對用戶單位和部門進(jìn)行添加，修改和刪除等維護(hù)操作；用戶維護(hù)是對系統(tǒng)用戶進(jìn)行添加，刪除，修改密碼、角色、級別等維護(hù)操作；角色維護(hù)是添加新的角色或者修改現(xiàn)有的角色；日志管理是查看所有用戶對本系統(tǒng)的登錄和操作的系統(tǒng)日志。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢與創(chuàng)新

傳統(tǒng)的森林巡護(hù)任務(wù)存在很多問題，如工作量大，巡護(hù)任務(wù)不明確，巡護(hù)報(bào)警不及時(shí)，巡護(hù)管理不規(guī)范等。廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)投入使用后，將對廣東省巡護(hù)管理、巡護(hù)任務(wù)的進(jìn)展、巡護(hù)報(bào)警等工作實(shí)現(xiàn)信息化管理，將極大地提高廣東省森林巡護(hù)工作的效率，尤其將有效解決巡護(hù)報(bào)警信息滯后、描述不清晰、位置不確定等疑難問題。優(yōu)勢與創(chuàng)新具體體現(xiàn)在以下方面：

1）不同于傳統(tǒng)的巡檢巡護(hù)，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)化的收集信息，包括巡護(hù)員位置信息、軌跡信息、考勤信息等。

2）實(shí)現(xiàn)了電子圍欄管理，明確巡護(hù)員的巡護(hù)區(qū)域，有助于巡護(hù)員有效完成巡護(hù)任務(wù)，也方便了林業(yè)部門的巡護(hù)管理工作。

3）創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了語音、視頻、圖片、短信等全方位的現(xiàn)場信息采集與實(shí)時(shí)上報(bào)。

4）實(shí)現(xiàn)一鍵報(bào)警和巡護(hù)報(bào)警功能，可以將險(xiǎn)情或危害事件第一時(shí)間向上級反映，突出實(shí)時(shí)性。

5）可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)緩存機(jī)制。巡護(hù)員收集的信息在上傳后會(huì)交由服務(wù)器永久存儲(chǔ)和管理，因網(wǎng)絡(luò)原因暫時(shí)無法上傳的信息也會(huì)在移動(dòng)客戶端緩存保存。

6）實(shí)現(xiàn)Web端高效的管理，巡護(hù)任務(wù)得到統(tǒng)一規(guī)劃與分配并可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對上報(bào)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面管理與分析，極大地提高了森林巡護(hù)管理工作的效率。

4 結(jié)論

隨著森林資源保護(hù)的重要性越來越高，森林巡護(hù)任務(wù)也越復(fù)雜越多樣化，使用先進(jìn)的信息化技術(shù)手段來提高巡檢任務(wù)效率已經(jīng)成為一種必然的趨勢。使用實(shí)時(shí)的綜合信息采集技術(shù)，科學(xué)的管理技術(shù)，使得巡護(hù)員和林業(yè)管理人員雙方面的工作都得到優(yōu)化[3]。廣東省森林巡護(hù)管理系統(tǒng)在正常運(yùn)行后，將持續(xù)收集和管理森林巡護(hù)信息，逐漸完善森林防火管理信息庫，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分析，對未來森林安全隱患的預(yù)測及災(zāi)害發(fā)生概率做出較為準(zhǔn)確的評估，將為廣東省森林管護(hù)工作帶來持續(xù)的紅利。

[1]王曉庭.智能化GPS巡檢系統(tǒng)在森林管護(hù)中的應(yīng)用[J].山西林業(yè),2015,(3):11-12.

[2]崔利基于移動(dòng)終端的森林管護(hù)巡檢系統(tǒng)[J].福建電腦,2015,(6):120-121.

[3]李崇雋,何桂明,熊情,等.護(hù)林員信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].森林防火,2015,(3):4-6.

（責(zé)任編輯：韓煥金）

S762.3+4

A

2017-03-10