信息技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用
——以合肥市大蜀山國(guó)家森林公園為例

韓久同

（安徽林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥 230031）

森林火災(zāi)是森林的主要災(zāi)害之一，森林火災(zāi)不僅嚴(yán)重毀壞森林資源，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)造成生態(tài)系統(tǒng)失衡和災(zāi)區(qū)及周邊地區(qū)環(huán)境的嚴(yán)重污染，森林防火工作在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)難題。隨著林業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)化的制定，為打造全新的森林防火工作管理模式提供了良好的條件。大蜀山森林公園采用信息技術(shù)，通過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息整合與共享，進(jìn)而打造貼合實(shí)戰(zhàn)要求的森林防火可視化信息操控系統(tǒng)平臺(tái)[1]。

大蜀山國(guó)家森林公園作為國(guó)家級(jí)森林公園，已被劃分為森林火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，也是合肥市公共安全十大隱患單位。2012 年，合肥市政府又將西擴(kuò)景區(qū)360 hm2景觀林納入該公園統(tǒng)一管理，使得大蜀山國(guó)家森林公園森林防火及安全工作范圍進(jìn)一步加大，任務(wù)更重。目前，來(lái)該地休閑、健身的市民及游客日益增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年接待游客逾600 萬(wàn)人次，尤其在森林防火期（春節(jié)及清明節(jié)），大量的市民及游客聚集景區(qū)，給景區(qū)防火工作造成了極大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1 森林防火信息化建設(shè)的可行性

1.1 市民認(rèn)同，政府支持

目前，大蜀山國(guó)家森林公園的森林防火、公共安全等管理工作均為人工直接管理，信息化程度低，管理任務(wù)重，難度大。尤其是每年防火緊要期，全員參與公園的森林防火、公共安全工作。公園實(shí)施的各項(xiàng)防火措施得到了市民高度認(rèn)同，同時(shí)也受到了政府的支持。

1.2 周邊市政設(shè)施齊全，天網(wǎng)系統(tǒng)完善

隨著城市化進(jìn)程的加快，“大湖名城創(chuàng)新高地”戰(zhàn)略的推進(jìn)，大蜀山國(guó)家森林公園已成為合肥市標(biāo)志性景點(diǎn)，周邊市政設(shè)施齊全，環(huán)公園周邊天網(wǎng)布局完善，建立景區(qū)的信息化系統(tǒng)容易操作，相對(duì)便捷。

1.3 森林防火形勢(shì)嚴(yán)峻

大蜀山國(guó)家森林公園為開(kāi)放式、公益性的森林公園，入園方式隨意，人為火源難以控制。年均600萬(wàn)人次以上游客量給公園森林防火造成巨大壓力。

公園現(xiàn)有的火災(zāi)防范管理主要依靠人工監(jiān)測(cè)巡查。針對(duì)當(dāng)前游客井噴式增長(zhǎng)，現(xiàn)有的管理手段很難適應(yīng)新的復(fù)雜局面，亟需實(shí)施新的技術(shù)與管理手段來(lái)提升管理水平與效率。為保護(hù)好公園現(xiàn)有的森林資源安全，確保不發(fā)生森林火災(zāi)，實(shí)施大蜀山森林防火信息化建設(shè)勢(shì)在必行。

2 森林防火信息化建設(shè)的目標(biāo)

通過(guò)信息化的建設(shè)，全面提升大蜀山國(guó)家森林公園的森林防火水平，促進(jìn)森林防火工作的科學(xué)化、法制化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和專業(yè)化，做到森林防火與防火教育有機(jī)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)安防水平邁上一個(gè)新臺(tái)階。實(shí)現(xiàn)對(duì)園內(nèi)森林防火的有效監(jiān)控，保證林火監(jiān)測(cè)無(wú)死角；建立火災(zāi)實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)與應(yīng)急處置系統(tǒng)，確保森林防火指揮和通信通暢；建立有效的森林防火的指揮調(diào)度體系與輔助決策體系。

2.1 建立林火可視化信息平臺(tái)系統(tǒng)

以業(yè)務(wù)應(yīng)用為核心，建立、改進(jìn)完善大蜀山國(guó)家森林公園森林防火可視化信息平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公園管理處與各部門(mén)之間的信息交流及數(shù)據(jù)共享，進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面地完成信息交流與發(fā)布。通過(guò)系統(tǒng)的異構(gòu)整合，以地理信息系統(tǒng)為統(tǒng)一操作界面，實(shí)現(xiàn)林火監(jiān)測(cè)、護(hù)林員管理、調(diào)度指揮等不同信息系統(tǒng)在統(tǒng)一平臺(tái)上的一體化整合應(yīng)用。平臺(tái)系統(tǒng)基于觸控操作的可視化體驗(yàn)，可大大減輕操作人員面對(duì)多系統(tǒng)操作的難度和復(fù)雜度。

2.2 建立護(hù)林員管理系統(tǒng)

以“日常巡護(hù)，防火應(yīng)急”為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)護(hù)林員管理系統(tǒng)。在日常管理過(guò)程中，系統(tǒng)以巡護(hù)林為主要任務(wù)，記錄護(hù)林員的日常巡護(hù)任務(wù)。發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，主要任務(wù)則變更為配合撲火隊(duì)伍與前線指揮的需要，采集和上報(bào)火場(chǎng)實(shí)時(shí)信息，便于實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)指揮。

2.3 建立自動(dòng)識(shí)別與護(hù)林員系統(tǒng)一體化的前線感知系統(tǒng)

通過(guò)林火監(jiān)測(cè)建設(shè)，與護(hù)林員系統(tǒng)一同構(gòu)建前線感知體系，以平戰(zhàn)結(jié)合的原則，實(shí)現(xiàn)林火監(jiān)測(cè)的自動(dòng)識(shí)別、報(bào)警定位、火情推送；并對(duì)主要進(jìn)山道路及路口的入園游客人數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)信息亭即時(shí)發(fā)布警示信息。

2.4 建立標(biāo)準(zhǔn)化指揮中心及通訊系統(tǒng)

建設(shè)森林防火指揮中心，配套建設(shè)相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)準(zhǔn)化的指揮中心與機(jī)房設(shè)施，為信息化管理與應(yīng)急調(diào)度提供有力支撐。

2.5 建立公眾信息服務(wù)與發(fā)布系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)公眾信息服務(wù)與發(fā)布系統(tǒng)，創(chuàng)新信息服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)信息化管理與公眾信息交互，為后期生態(tài)保護(hù)，以及面向公眾的互聯(lián)網(wǎng)+應(yīng)用服務(wù)提供服務(wù)。

3.摘要和關(guān)鍵詞：中英文摘要400字左右，采用敘述性文體和第三人稱寫(xiě)法，闡述研究目的、方法、結(jié)果和結(jié)論，尤其要突出成果創(chuàng)新之處，不加評(píng)論。關(guān)鍵詞要反映文章的最主要內(nèi)容，每篇3～8個(gè)，中英文對(duì)照。

3 森林防火信息化建設(shè)系統(tǒng)需求分析

3.1 軟件需求

通過(guò)對(duì)大蜀山國(guó)家森林公園森林防火信息化現(xiàn)狀的調(diào)研，結(jié)合該區(qū)域?qū)嶋H需求，從業(yè)務(wù)上分析主要實(shí)現(xiàn)信息化的森林防火監(jiān)測(cè)與人員管理，即通過(guò)智能識(shí)別火情，有效管控火源，有效彌補(bǔ)人工巡防無(wú)法到達(dá)之處，將各類數(shù)據(jù)信息整合在統(tǒng)一的操控平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)可視化的信息查詢與應(yīng)急處置；并為來(lái)此的游客提供生態(tài)保護(hù)、健康保健、應(yīng)急疏散等信息服務(wù)[2]。

從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上分析主要實(shí)現(xiàn)五個(gè)過(guò)程的保障：前端感知數(shù)據(jù)采集、智能分析及實(shí)時(shí)報(bào)警、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享應(yīng)用和護(hù)林員日常管理的數(shù)據(jù)支撐。

從功能上分析主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)。以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)GIS 平臺(tái)的架構(gòu)，并以此構(gòu)建森林防火及其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)；GIS 平臺(tái)的建設(shè)不僅要滿足森林防火指揮系統(tǒng)的需要，更要為“數(shù)字大蜀山”的建設(shè)提供統(tǒng)一共享的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一展示，達(dá)到一體化的數(shù)據(jù)管理。

災(zāi)前的火情感知，不僅需要關(guān)注“火”的態(tài)勢(shì)，也要關(guān)注“人”的行為。利用先進(jìn)的技術(shù)手段及時(shí)獲得火情信息的同時(shí)，也要加強(qiáng)流動(dòng)人員的管理與監(jiān)控，防患于未然。

3.2 硬件需求

大蜀山國(guó)家森林公園森林防火信息化項(xiàng)目硬件包含：前端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸、機(jī)房及指揮中心建設(shè)三個(gè)部分組成。

前端設(shè)備：主要針對(duì)火源、火情、公共安全三個(gè)維度實(shí)時(shí)監(jiān)控，要求火情監(jiān)測(cè)無(wú)盲點(diǎn)，設(shè)置信息亭，服務(wù)于公眾。

網(wǎng)絡(luò)傳輸：前線感知系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商專網(wǎng)與指揮中心相連，前線感知系統(tǒng)須滿足合肥“天網(wǎng)工程”接入標(biāo)準(zhǔn)；信息亭通過(guò)運(yùn)營(yíng)商4G 網(wǎng)絡(luò)與指揮中心及信息發(fā)布終端相連；機(jī)房與外網(wǎng)連通，與合肥市林業(yè)和園林局對(duì)接林火監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)圖像，便于掌控全局。

4 森林防火信息化建設(shè)內(nèi)容

4.1 基于移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)一體化的系統(tǒng)應(yīng)用

信息系統(tǒng)的應(yīng)用載體已經(jīng)不僅僅局限于電腦或筆記本，更多的智能終端可以承擔(dān)數(shù)據(jù)的接收與處理能力，這也為火場(chǎng)一線與指揮中心的數(shù)據(jù)交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)有效的支撐前線提供了條件。這種應(yīng)用層級(jí)與架構(gòu)上的改變，也要求我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)上做出相應(yīng)的改變：在數(shù)據(jù)集中且通信保障的前提下，將更多的分析、運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用部署在指揮中心后端，構(gòu)建全局的信息門(mén)戶與應(yīng)用服務(wù)的“云端”；針對(duì)個(gè)人或局部的應(yīng)用，提供更加細(xì)小的“功能顆粒”，將其部署在手機(jī)、PDA（掌上電腦）、車載模塊等載體上，力求做到功能單一、有效、簡(jiǎn)便[3]。

4.2 林火紅外智能識(shí)別

林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有直觀、信息量大、覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，在森林防火及安全防護(hù)監(jiān)管中都發(fā)揮著重要作用。

紅外智能識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)紅外與可見(jiàn)光兩個(gè)不同波段對(duì)公園進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)結(jié)合兩個(gè)波段監(jiān)控視頻，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火焰等火災(zāi)報(bào)警信息進(jìn)行智能分析，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)圖像明確起火部位、火勢(shì)大小等情況。平臺(tái)聯(lián)動(dòng)其他終端應(yīng)用，信息傳達(dá)至相關(guān)人員。

紅外與可見(jiàn)光兩個(gè)不同波段監(jiān)控視頻在晴天、霧天、雨天、有無(wú)遮擋物等不同環(huán)境條件下，均可進(jìn)行；同時(shí)結(jié)合林區(qū)實(shí)際情況，對(duì)林火識(shí)別算法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高檢測(cè)識(shí)別準(zhǔn)確率，排除誤報(bào)。

4.3 信息技術(shù)與裝備結(jié)合

眾所周知，森林火災(zāi)大部分是由人為因素造成。在開(kāi)展森林防火工作時(shí)，對(duì)于人群的管控至關(guān)重要。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要對(duì)游人的行為實(shí)施監(jiān)控管理，另一方面要加強(qiáng)對(duì)巡山護(hù)林工作人員的管理。森林防火視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)、分布不僅要考慮森林火災(zāi)的形態(tài)特點(diǎn)，同時(shí)要考慮到人群活動(dòng)與行為。視頻紅外智能識(shí)別技術(shù)，不僅能識(shí)別報(bào)警煙火信息，也能對(duì)景區(qū)特定區(qū)域進(jìn)出人員進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。針對(duì)人流較多的道路和寺廟周邊等區(qū)域，實(shí)施紅外智能識(shí)別，便于指揮中心實(shí)時(shí)掌握火情，結(jié)合為護(hù)林人員配備的護(hù)林員管理終端，實(shí)現(xiàn)森林防火信息化管理[4]。