GIS在森林防火决策系统中的应用.pdf

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1、 1GIS 在森林防火决策系统中的应用在森林防火决策系统中的应用 游琪1，郑晖1,2，郭晓敏1*，支丽燕1，余林1，陈方建1（1.江西农业大学林学院 江西 南昌 330045；2.江西华宇软件开发有限公司 江西 南昌 330029）摘摘 要：要：本文介绍了森林防火的危害，然后对森林防火决策系统作了简要介绍，同时介绍了森林防火决策系统系的各项具体功能。该系统主要功能有电子地图管理、信息查询、热点信息、火灾统计报表、辅助决策、火灾损失计算、三维电子沙盘、GPS 定位/实时监控等。关键词：森林防火；决策系统；应用 Application of GIS in Forest Fire Preventio

2、n System of Decision-making YOU Qi1,ZHENG Fei1,2,GUO Xiao-ming1*,ZHI Li-yan1,YU Lin1,CHEN Fang-jian1(1.College of Forestry,JAU,Nanchang 330045,China；2.Jiangxi Arima Software Development Ltd,Nanchang 330029,China)Abstract:In this paper,forest fire hazards,and then the decision-making on forest fire p

3、revention system are briefly introduced,at the same time introduced a decision-making system of the forest fire of the specific functions.The main function of the system management with electronic maps,information and hot information,fire statistics statements,decision support,fire loss calculation,

4、three-dimensional electronic sand table,GPS real-time monitoring,and so on.Keywords:Forest fire；Decision-making system；Application 森林火灾是危害森林资源的主要灾害，防范和减少森林火灾是林业工作的重要组成部分，是保护森林资源的重要措施1-3。但是，由于人们在社会活动中的某些失控及异常自然因素影响等原因，森林火灾时有发生，对人类的生命财产、地球资源及生态环境造成了巨大的危害。当森林火灾发生时，如何及时掌握火点周围基本情况，采取科学有效的方法扑灭林火、减少损失，已成为当

5、今国内外森林防火领域的一个重要研究热点。本文针对江西省九江市森林防火管理和指挥决策工作的需求，以 ArcGIS 为平台构建了森林防火指挥决策系统。1 森林防火指挥决策系统简介森林防火指挥决策系统简介“森林防火指挥决策系统”是集地理信息系统（GIS）技术、全球定位系统（GPS）技术、卫星遥感（RS）技术、现代通讯技术、计算机网络技术、多媒体数据库技术、实时监控技术、显示控制技术等高新技术于一体，具有数据输入、空间数据库管理、属性数据库联结、空间查询与分析、图形输出、专题图制作等功能，用于地理信息、资源信息管理和防火指挥、热点信息查询、防火设施、防火队伍管理、防火档案管理及应用的系统。其目的是提高

6、扑火指挥的科学技术水平，达到火灾快速定位、快速部署指挥、快速汇报和管理方便、准确、直观的要求。根据国家防火办的要求，本系统采用 ArcGIS 地理信息系统平台进行开发，所有数据做到国家、省、市、县（市）区四级相统一；同时本系统数据库兼容二类资源数据库，可以确保系统森林资源数据的真实性和时效性，最大限度地做到森林资源数据的共享。收稿日期：基金项目：江西省主要学科带头人计划项目（030008），科技厅重大科研攻关项目（2003IA0400103）作者简介：游琪（1978-），女，硕士，研究方向为基于 3S 技术下的资源及林木养分管理，E-mail:*通讯作者：郭晓敏，教授，E-mail: http

7、:/ 22 系统主要功能系统主要功能 2.1 电子地图管理模块电子地图管理模块 该部分主要为用户提供电子地图管理的各种工具，包括依据行政区、居民点、山峰、坐标等调阅地图；查阅森林小班；地图设置及打印输出等。2.1.1 行政区查询：行政区查询：在省一级指挥系统体现为地市及区县查询；市级指挥系统体现为县市及乡镇查询；县级指挥系统体现为乡镇及行政村查询。以市一级指挥系统为例：用户可以通过行政区调图，对话框选择某一区县或者乡镇，点击确定按钮即可调阅相应地区的电子地图。居民点、山峰查询的功能与此类似。2.1.2 小班查询：小班查询：通过识别用户输入的小班号，实现查询森林小班的功能。用户可以手工输入小班号

8、，也可部分输入然后再下拉列表框内选择的方法输入小班号。2.1.3 输入坐标查询：输入坐标查询：通过用户输入的经纬度，则相关的热点显示在当前的电子地图上。2.2 非电子地图信息查询模块非电子地图信息查询模块 该功能模块为用户提供了管理非电子地图信息的工具。主要有：可选图层设置、距离及面积量算、防火信息管理、火灾图片及视频管理等。2.2.1 可选图层设置：可选图层设置：用于将需要对其操作的图层勾选，使期处于可选状态。如要对高速公路进行计算长度，即将高速公路图层勾选，在其后的操作中可以利用工具条上的图元选择工具选中某一段高速公路计算其长度。2.2.2 距离或面积量算：距离或面积量算：为用户提供四种类

9、型的地图量算工具，其中第一项为划定路径量算长度：选择此项并点击确定后，鼠标变为十字形状，用户可以在地图上绘制需要量算的路径，完成后双击鼠标，点击计算按钮，即可计算路径长度；划定范围量算面积与此类似，只是用户可以使用鼠标在地图界面绘制多边形，并计算其面积；量算选定目标的长度，需要用户事先在地图上利用图元选择工具选中某一线状图元，如：高速公路等，然后进行长度的量算，其结果在信息窗口显示；同样，计算选定区域面积功能也需要事先选择相应的面状图元进行计算。2.2.3 当前范围防火信息：当前范围防火信息：用于管理森林防火信息数据的显示，用户在对话框内勾选的防火信息将被显示到当前地图窗口，该功能通常用来打开

10、或隐藏某些防火信息。2.2.4 火灾图片视频：火灾图片视频：用于集中管理多媒体火灾档案的图片和视频信息。用户运行该功能后出现地区选择对话框，可以指定相应的区域，可以对该区域内的火灾图片及视频信息进行管理，具体包括添加、删除、浏览等。一般情况下，建议用户从火灾档案卡进行火灾图片视频的管理。2.3 热点信息查询热点信息查询 在地形图上叠加显示热点分布图，热点图与热点数据库紧密挂接在一起，以关键字关联。该模块为用户提供热点信息及其他防火信息管理的工具，主要包括：热点绘制、热点输出、防火信息维护等。2.3.1 热点绘制向导：热点绘制向导：提供了两种热点输入的方法，第一种是通过输入热点经纬度的方式逐个输

11、入热点信息；另一种方式是通过读取国家林业局热点文件绘制热点。在输入经纬度对话框中输入精确的热点经纬度坐标，点击确定后即可在地图上添加一个热点，同时会出现相应的热点属性信息。2.3.2 热点信息输出：热点信息输出：为热点信息的打印输出提供地图整饰和输出预览的界面。2.4 统计报表统计报表 统计报表模块，为用户提供了防火信息的统计管理功能，主要包括：防火信息统计、各区县报表汇总、火灾报表生成等。2.4.1 防火信息统计：防火信息统计：用于各类防火信息的汇总统计，在防火信息统计对话框，用户可以选择所需统计防火信息的地区范围、所需统计防火信息的类别等。在完成统计后，可以点击缩放到所在区域，察看这些防火

12、http:/ 3信息，也可以选定某一条防火信息，点击查找选定信息或者是双击该条防火信息，可以在地图界面查看此防火信息。2.4.2 各区县报表汇总：各区县报表汇总：为用户提供了自动生成本单位选定时间的火灾报表，在系统提示输入报表填表人和审核人后，按照我省火灾管理的要求，用户可以分别创建报表一和报表二。用于对下级上报的火灾报表进行汇总，在汇总之前，用户需将本单位所辖所有下级单位上报的 Excel 报表统一存放到一个文件夹，并统一命名为：“二级单位名称&月份&01.xls”和“二级单位名称&月份&02.xls”，例如：”九江市 3 月 01.xls”。然后，选择对应月份，分别生成报表一和报表二。2.

13、4.3 火灾报表生成：火灾报表生成：在系统提示输入报表填表人和审核人后，可根据火灾发生的具体时间进行选择。选择报表一会出现 excel 表界面，同时提示报表存储的路径。2.5 辅助决策辅助决策 2.5.1 林火蔓延模拟：林火蔓延模拟：该模块通过林火燃烧模型来实现对火场燃烧趋势的预测。依据火场的自然、地理、地形、资源分布及属性、可燃物分布及属性，和当时的天气条件，以可视化技术动态模拟火灾的发展、蔓延过程，形成系统的林区火行为预测预报模型库，预报出指定时间段火灾蔓延的范围和火势情况。具体功能实现步骤如下：首先选择火场和林火行为模拟模型。然后根据风速、风向和模拟时间参数值的变化，得到动态变化的火场蔓

14、延模拟的结果边界图形(火场行为模拟的过程在计算机上能直观而科学地表现出来，逼近真实的情况)。再根据林火行为模拟结果，制作火场发展形势图提交防火部门。2.5.2 最佳扑火路径分析：最佳扑火路径分析：森林火灾发生后，防火资源的调配工作非常重要，扑火队伍的及时选派、最佳的行进路线的确定是扑火的关键。该模块根据火场当前状况或蔓延模拟情况，火场周围地区的道路交通情况以及火源附近扑火队伍的分布情况，提出最佳的扑救方案，指出扑火队伍的最佳行径线路（如图-1），辅助扑火部门制定最终的扑救方案。该功能可以在地图上标绘出各种规定的点状标号、线状标号、文字标签、图片标签和代字等森林防火标号。并提供以下编辑方式：拖拉

15、、移动、旋转、缩放、线状标号控制点方式调整；提供多种线型、线宽、前景色、背景色、填充色、衬色、透明符号效果；提供剪切、复制、删除、粘贴、恢复等手段。图图-1 火场最佳路径标绘火场最佳路径标绘 2.6 火灾损失计算火灾损失计算 该模块为用户提供森林火灾损失计算的功能，与资源分布图结合，求取过火面积、各类林地的分类统计，求取林火的综合损失。损失计算的必要数据是森林小班数据以及火场范围信息。损失评估的指标很多，系统采用损失面积作为损失评估指标。通过损失评估，可以了解森林损失的总面积以及按林分类型分类统计的损失面积，为林业部门清理火烧迹地、制定和实施更新等各种恢复森林资源的措施提供决策依据。2.7 三

16、维电子沙盘三维电子沙盘 http:/ 4依据数字高程模型数据（DEM）、矢量地形数据、P6 正射影像数据，计算生成有光影效果的正射或透视效果的三维电子沙盘，电子沙盘是常用的一种实地地形的模拟，其特点是逼真形象的实地地形的仿真，使对平面地形观察不习惯的用户更直观的观察理解地形地貌。该模块为用户提供三维地形生成/隐藏功能；三维操作环境；生成等高线；三维卫星影像浏览等。2.7.1 生成生成/隐藏三维地形：隐藏三维地形：用于创建三维地形，由于三维地形的数据运算量大，所以创建时需要将当前的地图比例尺限制在 1：800000 或更小，该操作需要一定时间，系统左下方的进度条会显示计算的进展，见图-2，隐藏三

17、维地形，用于隐藏三维地形。图图-2 三维地形三维地形 图图-3 当前地形地貌输出当前地形地貌输出 2.7.2 切换到三维环境切换到三维环境:九江地形可以将九江市以及周边县的基本地形地貌信息，包括：三维地形、主要水系、行政区边界、公路等导出到三维操作系统，见图-3，该三三维操作系统用于展示真实的三维地形地貌，帮助指挥者直观了解火场地形地貌。当前精确地形根据当前窗口三维操作生成的立体地图对它实现改变视角、观点、推拉及鸟瞰等操作，同时可以进行虚拟飞行、多视窗多视角地形观察等，见图-4，图-5。图图-4 三维操作系统三维操作系统 图图-5 多视角多视窗观察多视角多视窗观察 2.7.3 生成等高线生成等

18、高线：用于生成当前区域的等高线，见图-6。2.8 GPS 定位定位/实时监控实时监控 GPS 监控（对讲机）可以实现移动定位，手持对讲机带有卫星定位功能，通过把位置信息返回给指挥系统，防火指挥系统可以在电子地图上显示对讲机的移动轨迹，并可以把指挥命令同样通过对讲机设备传达给手持对讲机的防火队员，以指挥防火救援工作。图图-6 生成等高线生成等高线 http:/ 53 小结小结 火灾对森林的破坏性极大，而且直接影响到工农业生产，严重威胁着人民生命财产的安全。本文以ArcGIS 为平台进行开发，把 3S 技术成功地应用到九江市森林防火项目中，进一步提高了森林防火的科学性、合理性。参考文献：参考文献：1高显连，王庆杰.防灾/森林防火信息系统的主要技术J.林业资源管理，2003,8(4):51-55.2江建生，湖北省森林防火指挥决策系统有关问题的探讨J.湖北林业科技，2003,(4):33-35.3方永池，叶速辉，丘华卫.GPS 技术在森林防火指挥无线通信指挥系统中的应用J.森林防火，2003,(4):33-36.http:/