祁連山國家公園信息大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)智慧決策平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)

李艷龍，王志泰，王多文，俞天泉，劉海濤

(1.武威市林業(yè)綜合服務(wù)中心，甘肅 武威 733000；2.武威市林業(yè)和草原局，甘肅 武威 73300；3.武威市科技館，甘肅 武威 733000)

1 林草項(xiàng)目管理與行政審批

林草項(xiàng)目行政審批一直以來都是林草管理工作中重要環(huán)節(jié)，在日常審批過程中會(huì)出現(xiàn)多項(xiàng)業(yè)務(wù)、多個(gè)流程的審批項(xiàng)目，辦事人在申報(bào)過程中常常會(huì)出現(xiàn)申報(bào)政策不明的情況，導(dǎo)致申報(bào)的材料不完整或者不滿足申報(bào)要求的情況。本研究建設(shè)林草項(xiàng)目管理與行政審批系統(tǒng)，將各縣林草部門各類造林項(xiàng)目(三北防護(hù)林工程、退耕還林工程、森林撫育、沙化土地封禁保護(hù)、造林補(bǔ)貼)的設(shè)計(jì)文件、項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)表格進(jìn)行在線上報(bào)，市局在線進(jìn)行審批，網(wǎng)上審批通過后，到窗口提交紙質(zhì)資料進(jìn)行辦理。建立公眾號(hào)可查看申報(bào)事項(xiàng)、在線指南、在線預(yù)審，這將大大提高辦事效率。同時(shí)，可收集全市林業(yè)草原行政審批項(xiàng)目數(shù)據(jù)。具體包括：行政審批、項(xiàng)目審查、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析、微信公眾號(hào)。

1.1 林草行政審批管理系統(tǒng)

1.1.1 設(shè)計(jì)文件模板管理

按照國家作業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制作各類工程的設(shè)計(jì)表格，提供給縣級(jí)單位在線下載，對(duì)表格填寫作相應(yīng)說明，達(dá)到快速方便填寫。

1.1.2 設(shè)計(jì)文件上報(bào)

縣級(jí)部門下載文件模板進(jìn)行填寫，信息填寫完整后在線上報(bào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示填寫人上報(bào)狀態(tài)是否成功，并提醒審批人員有新的申請(qǐng)已提交。

1.1.3 在線審批

審批人員對(duì)縣級(jí)部門上報(bào)的各類文件可以在線瀏覽或下載的方式進(jìn)行查看。對(duì)有問題的工程設(shè)計(jì)文件進(jìn)行駁回，并填寫問題原因[1]?？h級(jí)填報(bào)人員查看問題原因后進(jìn)行修改，再重新網(wǎng)上申報(bào)。

1.2 項(xiàng)目審核

1.2.1 項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)處理

提供縣級(jí)部門數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能。如縣級(jí)部門有能力將各類工程數(shù)據(jù)導(dǎo)入到同一矢量數(shù)據(jù)中，則將提交數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入。如不能完成數(shù)據(jù)處理工作則提供在線數(shù)據(jù)導(dǎo)入提取功能，將各類工程數(shù)據(jù)提取基本的行政區(qū)劃、小班號(hào)、面積、工程類型、項(xiàng)目類型信息再進(jìn)行入庫。

1.2.2 項(xiàng)目數(shù)據(jù)自動(dòng)檢查

對(duì)縣級(jí)部門提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢查。包括對(duì)當(dāng)年數(shù)據(jù)檢查，對(duì)同一地塊多個(gè)工程使用的情況進(jìn)行提示。將當(dāng)年數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)一個(gè)地塊通過歷史資料系統(tǒng)智能比對(duì)出造林地塊曾使用的情況進(jìn)行提示。

1.2.3 項(xiàng)目數(shù)據(jù)人工審查

結(jié)合影像數(shù)據(jù)和自動(dòng)檢查結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行人工審查。對(duì)有問題的項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并填寫問題情況，通知縣級(jí)上報(bào)人員?？h級(jí)上報(bào)人員可以在線查看問題并反饋，也可通過線下溝通確認(rèn)問題原因。如設(shè)計(jì)有誤需重新提交項(xiàng)目數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行審查。

1.2.4 是否是保護(hù)地、林(草)地查詢

通過輸入四至或拐點(diǎn)坐標(biāo)、shapefile文件上傳查詢是否是自然保護(hù)地、林地、草地及濕地資源。

1.3 項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 統(tǒng)計(jì)表格模板管理

按照國家作業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制作各類工程的統(tǒng)計(jì)匯總表格，提供給縣級(jí)單位在線下載，對(duì)表格填寫要求作相應(yīng)說明。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)表格上報(bào)

縣級(jí)部門下載統(tǒng)計(jì)表格模板進(jìn)行填寫并在線上報(bào)，系統(tǒng)自動(dòng)提示上報(bào)狀態(tài)，并提醒審批人員有新的統(tǒng)計(jì)表格已提交。

1.3.3 匯總統(tǒng)計(jì)

將各縣提交的統(tǒng)計(jì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，對(duì)匯總結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，查看全市造林項(xiàng)目建設(shè)情況。

1.3.4 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)查看

根據(jù)行政區(qū)劃、小班號(hào)等相關(guān)信息，建立設(shè)計(jì)文件、項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)和項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)結(jié)果的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)查看，對(duì)各類項(xiàng)目情況進(jìn)行圖庫互查，快速定位。

1.3.5 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

包括設(shè)計(jì)文件表格的導(dǎo)出、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)報(bào)表的導(dǎo)出、項(xiàng)目分布圖的導(dǎo)出，以excel文件和圖片的形式提供導(dǎo)出數(shù)據(jù)下載和使用。

1.4 審批微信公眾號(hào)

1.4.1 申報(bào)指南

通過移動(dòng)端的微信公眾號(hào)對(duì)申報(bào)指南信息進(jìn)行公示，公眾可通過關(guān)注微信公眾號(hào)查詢審批指南信息，可以實(shí)時(shí)跟蹤項(xiàng)目審批進(jìn)度。

1.4.2 是否是保護(hù)地、林(草)地的現(xiàn)地驗(yàn)證

通過當(dāng)前定位坐標(biāo)或輸入的坐標(biāo)信息查詢當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)(周邊距離10、50、100 m)是否是自然保護(hù)地、林(草)地及濕地資源。

2 國家森林督查

以林地“一張圖”和國土數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)[2]，充分應(yīng)用遙感技術(shù)，建立健全“天上看、地下查”常態(tài)化的監(jiān)督和執(zhí)法機(jī)制，實(shí)現(xiàn)森林資源的監(jiān)測、核查、執(zhí)法“三個(gè)全覆蓋”為目標(biāo)，確保破壞森林資源違法行為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、查處、整改和恢復(fù)到位，有效遏制違法破壞森林資源行為。嚴(yán)格執(zhí)行森林資源保護(hù)管理各項(xiàng)制度，認(rèn)真完成武威市三縣一區(qū)保護(hù)發(fā)展森林資源目標(biāo)責(zé)任制執(zhí)行情況的自查自評(píng)。監(jiān)督檢查武威市祁連山國家公園管理中存在的突出問題，嚴(yán)肅查處涉及武威市祁連山國家公園的各類違法違規(guī)活動(dòng)，切實(shí)加強(qiáng)武威市祁連山國家公園的監(jiān)督管理，對(duì)變化圖斑進(jìn)行導(dǎo)入記錄核查、執(zhí)法記錄，對(duì)督查情況進(jìn)行在線分析實(shí)現(xiàn)森林督查的精細(xì)化管理[3]。具體包括：疑似變化圖斑導(dǎo)入、現(xiàn)地驗(yàn)證核查、執(zhí)法結(jié)果登記、督查情況分析。

2.1 疑似變化圖斑導(dǎo)入

將疑似變化圖斑數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，整理信息包含區(qū)縣名稱、項(xiàng)目名稱、疑似違規(guī)減少面積、圖斑號(hào)、檢查級(jí)別、空間信息等，對(duì)整理后的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入并進(jìn)行相關(guān)疊加處理。

2.2 現(xiàn)地驗(yàn)證核查

對(duì)疑似變化圖斑進(jìn)行現(xiàn)場核查，核查過程中確定相關(guān)結(jié)果。

2.3 執(zhí)法結(jié)果登記

對(duì)疑似變化圖斑核查結(jié)果、執(zhí)法處置結(jié)果進(jìn)行登記，登記過程中選擇錄入的疑似變化圖斑記錄，輸入圖斑核查結(jié)果、執(zhí)法處置信息。

2.4 督查情況分析

對(duì)森林督查所有的疑似變化圖斑、核查結(jié)果及執(zhí)法登記信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[4]。

3 三維電子沙盤

依據(jù)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)、矢量地形數(shù)據(jù)、TM正射影像數(shù)據(jù)[5]，計(jì)算生成有光影效果的正射或透視效果的三維電子沙盤，電子沙盤是常用的一種實(shí)地地形的模擬，其特點(diǎn)是逼真形象的實(shí)地地形的仿真，使對(duì)平面地形觀察不習(xí)慣的用戶更直觀地觀察理解地形地貌。具體包括：三維模型的生成、紋理疊加、三維電子沙盤的操作、林業(yè)專題信息查詢、定位顯示和統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊等。

三維電子沙盤包括了構(gòu)建二維和三維基礎(chǔ)地理、高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和地名數(shù)據(jù)等?；跀?shù)字高程模型數(shù)據(jù)或者基于數(shù)字地形數(shù)據(jù)可以生成較高分辨率的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)?；跀?shù)字高程模型可以構(gòu)建祁連山國家公園三維地形環(huán)境，將最新遙感影像疊加在三維地形上形成仿真三維環(huán)境，可以將基礎(chǔ)層的一類、二類資源等數(shù)據(jù)疊加到三維場景環(huán)境中，利用三維場景充分還原真實(shí)的森林資源情況?；诨A(chǔ)空間數(shù)據(jù)，林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和森林資源專題數(shù)據(jù)庫，可以發(fā)布各種專題服務(wù)，包括基礎(chǔ)地形服務(wù)、各年的遙感影像服務(wù)、行政區(qū)劃服務(wù)、地名服務(wù)、一類資源數(shù)據(jù)服務(wù)、二類資源數(shù)據(jù)服務(wù)以及面向應(yīng)用的專題服務(wù)等。

3.1 三維模型的生成

以當(dāng)前屏幕窗口顯示的二維平面圖作為三維模型生成的區(qū)域，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)透視和光照原理，由DEM數(shù)據(jù)計(jì)算生成三維模型，所使用的基礎(chǔ)軟件是OpenGL[6]。

3.2 紋理疊加

在三維模型上用紋理的方法疊加顯示地形地物要素或TM正射影像圖[7]，正射影像圖是根據(jù)地形圖的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)從原始TM影像圖糾正獲得的與地形圖有相同數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)作為紋理，與三維模型疊加顯示，使三維立體圖表現(xiàn)的地表要素更直觀形象[8]。

3.3 三維電子沙盤的操作

單獨(dú)設(shè)計(jì)三維電子沙盤顯示窗口。改變?nèi)S模型計(jì)算的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三維電子沙盤旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、改變視點(diǎn)和改變比高等功能。設(shè)計(jì)三維電子沙盤生成菜單，并設(shè)計(jì)三維電子沙盤旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、改變視點(diǎn)、改變比高的功能鍵，實(shí)現(xiàn)上述操作。

3.4 林業(yè)專題信息查詢、定位顯示、統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊

對(duì)林業(yè)專題數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢，通過三維電子沙盤進(jìn)行定位顯示數(shù)據(jù)分布的情況，同時(shí)根據(jù)專題數(shù)據(jù)不同的屬性信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過統(tǒng)計(jì)圖表進(jìn)行展示。

4 森林巡護(hù)

森林資源在生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，森林巡護(hù)工作的開展可以更早地發(fā)現(xiàn)、報(bào)告和追蹤區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種影響森林健康的現(xiàn)象，對(duì)森林的健康維護(hù)起著至關(guān)重要的作用。但是目前的森林巡護(hù)工作存在著一些問題，缺乏一定的技術(shù)手段支撐。在本期的項(xiàng)目的建設(shè)中將加強(qiáng)森林巡護(hù)信息化的管理手段，關(guān)于森林巡護(hù)主要的建設(shè)目標(biāo)為通過小班、保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)等整理武威市祁連山國家公園境內(nèi)的森林巡查區(qū)域，新增巡查區(qū)域管理功能，實(shí)現(xiàn)巡查區(qū)域信息的查看和日常管理。梳理主要巡查事件，包含森林防火、病蟲害和野生動(dòng)物等。對(duì)巡護(hù)人員信息進(jìn)行梳理，與巡查區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在后續(xù)的巡護(hù)人員管理，責(zé)任分配、指揮調(diào)度上發(fā)揮作用。對(duì)日常的巡護(hù)工作進(jìn)行管理，通過系統(tǒng)錄入巡護(hù)工作，關(guān)聯(lián)巡護(hù)區(qū)域等。

4.1 森林巡護(hù)管理系統(tǒng)

對(duì)森林資源進(jìn)行責(zé)任區(qū)域劃分與管理。包含市、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)分級(jí)管理和小班網(wǎng)格區(qū)域切分，對(duì)網(wǎng)格區(qū)域?qū)傩詳?shù)據(jù)維護(hù)整理，錄入到系統(tǒng)中的森林巡查業(yè)務(wù)庫，通過系統(tǒng)對(duì)巡護(hù)區(qū)域空間及屬性信息進(jìn)行展示。整理錄入武威市祁連山國家公園區(qū)域內(nèi)的森林巡護(hù)人員信息，包含人員名稱、家庭地址和聯(lián)系方式等，將信息統(tǒng)一錄入到系統(tǒng)中同時(shí)關(guān)聯(lián)到責(zé)任巡護(hù)區(qū)域地塊上，點(diǎn)擊不同的巡護(hù)區(qū)域顯示關(guān)聯(lián)人員信息。對(duì)日常巡護(hù)事件進(jìn)行管理，如護(hù)林防火、病蟲害、野生動(dòng)物、亂砍濫伐、亂捕濫挖、亂占濫用林地和違章用火等，為后續(xù)巡護(hù)事件進(jìn)行歸類，提供各類巡護(hù)事件的查詢。按照巡護(hù)小班、巡護(hù)人員、巡護(hù)事件、巡護(hù)時(shí)間對(duì)巡護(hù)人員上報(bào)的巡護(hù)軌跡進(jìn)行查詢，查詢過程中將巡護(hù)軌跡進(jìn)行落圖展示。提供針對(duì)地圖的各種服務(wù)，包括地圖切換(天地圖、谷歌地圖、林地“一張圖”、小班圖層等)、放大、縮小、平移、測量距離、測量面積、清屏、打印和疊加業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等功能。

4.2 森林巡護(hù)管理終端

巡護(hù)人員通過身份認(rèn)證頁面登錄到森林巡護(hù)終端，終端將實(shí)時(shí)定位信息上報(bào)到巡護(hù)數(shù)據(jù)中，通過森林巡護(hù)管理系統(tǒng)的可視化調(diào)度功能，可以查詢武威市所有終端在線人員的實(shí)時(shí)位置信息。點(diǎn)擊開啟巡護(hù)按鍵，森林巡護(hù)管理終端將巡護(hù)人員的巡護(hù)路線，進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)送。巡護(hù)人員在巡護(hù)過程將發(fā)現(xiàn)的巡護(hù)事件進(jìn)行上報(bào)，上報(bào)過程中選擇事件名稱如病蟲害、火災(zāi)隱患、亂砍濫伐等，然后上傳發(fā)生地的照片或影像、填寫主要描述信息，實(shí)現(xiàn)巡護(hù)事件的上報(bào)。

5 綜合智能分析

綜合智能分析在智慧決策上將起到非常大的作用，將日常的林業(yè)管理調(diào)度由“人工分析形”上升為“智能分析形”，結(jié)合平臺(tái)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)歸納匯總，通過匯總表、統(tǒng)計(jì)圖等可讀性更好地展現(xiàn)形式將數(shù)據(jù)的整體情況表現(xiàn)出來，對(duì)祁連山國家公園武威市屬區(qū)的生態(tài)本底數(shù)據(jù)庫所有資源分類下的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，顯示武威市林業(yè)資源總體情況，為林草規(guī)劃的決策提供智能分析形的數(shù)據(jù)支撐。具體包括：總體概況、綜合查詢、專題圖展示、時(shí)空查詢、輔助決策分析。

5.1 綜合查詢

根據(jù)各類資源提供模糊查詢、精確查詢和圖庫互查等各種查詢方式獲取所需的數(shù)據(jù)，通過表格圖表等各種形式進(jìn)行展示。

5.2 專題圖展示

森林資源分布專題圖，草地資源分布專題圖，國家公園、自然保護(hù)區(qū)和濕地等資源分布專題圖，荒漠化沙化土地分布專題圖，野生動(dòng)植物分布專題圖，生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)對(duì)象分布專題圖，災(zāi)害及破壞時(shí)間分布專題圖等進(jìn)行展示。

5.3 時(shí)空查詢

選擇指定的時(shí)間區(qū)間，查詢武威市各類資源逐年變化情況，通過資源分布圖、數(shù)據(jù)匯總表等形式進(jìn)行展示。

5.4 輔助決策分析

重點(diǎn)查詢某個(gè)范圍內(nèi)的各類資源分布情況，是否適用于工程建設(shè)(資源分布和限制條件，是否能建)、造林建設(shè)(適合條件，土地資源和水資源，利于造林)、災(zāi)害(火災(zāi)、病蟲害、地質(zhì))管理(森林資源、交通、物資、隊(duì)伍分布情況)。

6 結(jié)論

通過武威市祁連山國家公園林草項(xiàng)目管理與行政審批、森林督查的平臺(tái)的構(gòu)建，切實(shí)提高林草業(yè)務(wù)處置能力，同時(shí)森林巡護(hù)、三維電子沙盤、綜合智能分析平臺(tái)的建設(shè)，可有效探索進(jìn)行前期預(yù)測、事發(fā)進(jìn)行處置建議，為祁連山生態(tài)保護(hù)工作提供相關(guān)輔助決策建議。武威市祁連山國家公園信息大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)智慧決策平臺(tái)可做到重要目標(biāo)保護(hù)管理心中有數(shù)、保護(hù)措施何時(shí)執(zhí)行計(jì)劃明確、保護(hù)工作多部門配合協(xié)調(diào)有序，從林業(yè)產(chǎn)業(yè)、生態(tài)安全等方向構(gòu)建一類典型應(yīng)用進(jìn)行可視化統(tǒng)計(jì)分析展示?？梢蕴剿鲾?shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)服務(wù)和用數(shù)據(jù)決策的創(chuàng)新管理模式，分析示范區(qū)域的資源環(huán)境承載能力、環(huán)境質(zhì)量狀況、環(huán)境預(yù)警應(yīng)急等信息，為祁連山生態(tài)保護(hù)和資源利用決策提供指標(biāo)數(shù)據(jù)支撐。