【正文】 森林防火廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 21 信息系統(tǒng)是數(shù)字林業(yè)應用子系統(tǒng)，數(shù)字林業(yè)的大環(huán)境，為規(guī)劃建設廣州市森林防火信息系統(tǒng)奠定了基礎。 國家林業(yè)局已經(jīng)啟動數(shù)字林業(yè)建設工程，其總體目標是建立國家和省級數(shù)字森林資源基礎數(shù)據(jù)庫，構建數(shù)字林業(yè)公共應用開發(fā)平臺和網(wǎng)絡通信平臺，建設國家級數(shù)據(jù)交換與系統(tǒng)運行管理為一體的國家數(shù)字林業(yè)中心，在集成的基 礎上在數(shù)據(jù)、關鍵處理技術和系統(tǒng)應用層為數(shù)字林業(yè)其它建設項目提供技術支撐和運行管理環(huán)境。 系統(tǒng)的設計開發(fā)，將 按照 軟件工程 規(guī)范 進行 管理， 借鑒 CMM 等質量標準體系， 始終把最終用戶放在 軟件產(chǎn)品供應優(yōu)化和質量控制的中心， 最大限度提高性能，降低成本，以適合林業(yè)防火部門的管理要求。 廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 20 技術方面的可行性 ? 3S 技術的發(fā)展已經(jīng)為人類獲取、管理和應用海量的空間數(shù)據(jù)提供了可能； ? 計算技術的發(fā)展和計算機應用的普及為人們處理海量的空間數(shù)據(jù)提供了可能； ? 計算機 圖形技術特別是虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展為人類生產(chǎn)生活的方方面面的虛擬表示乃至整個星球的虛擬表示提供了可能； ? 計算機和通信網(wǎng)絡的發(fā)展為人類通過網(wǎng)絡共享空間數(shù)據(jù)和開發(fā)應用提供了可能； ? 廣州市林業(yè)局已經(jīng)積累了一定的基礎的數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡的發(fā)展也已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，建立森林防火信息系統(tǒng)的時機已經(jīng)成熟。 ? 指揮中心與森林火災現(xiàn)場無線視頻圖像傳輸方案先進、合理、性價比高。 ? 森林火災火場三維模擬模塊疊加了森林火災行為預測結果，可以 動態(tài)分析，便于森林火災指揮決策。 方案的可行性、先進性、創(chuàng)新性 先進性與創(chuàng)新性 ? 面向實際需求，以及未來的發(fā)展，設計的森林防火基礎數(shù)據(jù)庫，既保證了近期項目的需求，又考慮了遠期的發(fā)展（建立森林資源管理信息系統(tǒng)），以及與“數(shù)字林業(yè)”的兼容，使目前的建設成為后期建設的一部分。它 是一個把多個異構的原始數(shù)據(jù)集合融合在一起以支持結構式查詢、分析和決策支持的技術系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)倉庫 (Data Warehousing)指“支持管理決策過程的，面向主題的、集成的、隨時間而變化的、持久的數(shù)據(jù)集合” (Harjinder 1996)。 今天，空間數(shù)據(jù)管理的需求有三種趨勢，一是組織內部訪問需求的擴大；二是一些組織開始廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 19 在地圖數(shù)據(jù)中集成自己的核心業(yè)務數(shù)據(jù)并且將空間分析加入到業(yè)務流中；三是越來越多的人希望 通過因特網(wǎng)來訪問已有的地圖數(shù)據(jù)。 空間數(shù)據(jù)倉庫 過去 25 年，人們使用 GIS、 CAD、 RS 等系統(tǒng)構建了數(shù)量驚人的數(shù)字化空間數(shù)據(jù)，并為此付出了上百億美 元 。 ? 雖然數(shù)據(jù)共享標準也 會隨時間變化，但它為用戶提供了一個相對穩(wěn)定的產(chǎn)品環(huán)境，即使舊標準過時，新出臺的標準通常會保持兼容。 ? GIS 系統(tǒng)更容易集成。 ? 通過地理數(shù)據(jù)共享可以使更多的人使用和更充分地利用已有的數(shù)據(jù)，減少重復勞動和費用。 用戶終端計算機提供對用 戶友好的操作界面，使用戶不僅能通過鍵盤，還能夠通過語音和虛擬現(xiàn)實工具來同數(shù)字世界交互，提供對空間信息的查詢和訪問，為用戶提供決策支持，為公眾提供信息查詢?？臻g信息資源存儲在各種級別和規(guī)模的分布的數(shù)據(jù)庫、數(shù)字資料館和數(shù)據(jù)倉庫中。 廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 18 空間信息基礎設施的通訊網(wǎng)絡把空間信息收集平臺、空間信息資源數(shù)據(jù)庫、空間信息處理計算機和用戶終端計算機 連接起來，使空間信息流按照需要在各組成部分間流動。因此需要建立作為各部門共同使用的基礎信息，避免部門重復建設問題，提高信息化標準程度，為信息共享和網(wǎng)絡下的協(xié)作掃除障礙。 空間數(shù)據(jù)共享平臺 地理空間信息具有基礎性、區(qū)域性、共享性、綜合性和分布性，已得到廣泛的重視和應用。 森林防火信息系統(tǒng)應用開發(fā)采用 COM 技術，利用 ArcGIS 的二次開發(fā)功能完成C/S 結構 下的系統(tǒng)開發(fā)。 ? 可以使各個方面的人員協(xié)作進行軟件的開發(fā)，充分利用了各種人力資源。 概括的說， COM 具有如下一些優(yōu)越性： ? 編程技術難度和工作 量下降，開發(fā)周期變短，開發(fā)成本降低。 COM 不是一種計算機語言，也不是函數(shù)模塊，它實質上 是 一個連接軟件組件或模塊間的協(xié)議。森林防火信息系統(tǒng)采用 WebGIS 技術，設計了系統(tǒng)信息發(fā)布功能，在 Inter 上發(fā)布與 森林火災有關的基礎地理信息、帶有空間特征的森林火災專題信息，可以動態(tài)查詢與顯示地理空間和屬性數(shù)據(jù)，同時提供了基本的數(shù)據(jù)操縱功能。 廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 17 ? 平衡高效的結構模式。 ? 獨立的平臺。 WebGIS 改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析處理和共享的方法，利用 Inter 在 Web 上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，以供用戶瀏覽、查詢、分析應用， WebGIS 已經(jīng)成為當前 GIS 的一個發(fā)展趨勢。同時數(shù)據(jù)庫的建立，滿足了 Client/Server 架構的系統(tǒng)應用要求。 森林防火信息系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫技術，管理各類基礎地理信息、遙感信息、森林火災專題信息。 2) 數(shù)據(jù)庫技術與多學科技術的有機結合成為當前數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的重要特征。數(shù)據(jù)庫技術是對數(shù)據(jù)庫進行管理的一門技術。同時，信息發(fā)布模塊采用 Browser/Server 結構，在廣域網(wǎng) (WAN)上發(fā)布森林火災信息。 森林防火信息系統(tǒng)依托林業(yè) 局內部局域網(wǎng)絡，采用 Client/Server 結構，運行主要的系統(tǒng)功能。 計算機網(wǎng)絡技術 計算機網(wǎng)絡是利用通信線路把分布在不同地點上的多個獨立的計算機系統(tǒng)，通過各種通信手段，按不同的拓撲構型連接起來的一種技術，其目的是使廣大用戶能夠共享網(wǎng)絡中的所有硬件、軟件和數(shù)據(jù)等資源。 近幾年來衛(wèi)星監(jiān)測技術得到了很大發(fā)展，通過衛(wèi)星監(jiān)測技術，可以在森林防火期，利用氣象衛(wèi)星 FY FY NOAA 等的遙感信息，通過專門處理形成森林火災監(jiān)測圖像，對地面森林火災發(fā)生和蔓延行為進行監(jiān)測。 RS 技術利用遙感器從空中來探測地面物體性 質，根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠的感知事物的意思。 GPS 是以空中衛(wèi)星為基礎的無線電導航系統(tǒng)，能全天候、全方位、連續(xù)、快速、及時地提供高精度的三維距離、三維速度值以及高精確度的時間信息，它的出現(xiàn)標志著全球定位和導航能力技術上的一個飛躍。 GIS 技術可以幫助森林火災管理者有效地規(guī)劃資源，可以用于森林防火信息管理及其制圖輸出，更為重要的是 GIS 可以用于火災發(fā)生前的防患規(guī)劃、森林火災監(jiān)測與撲救策略上。 GIS 指在計算機與軟件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策所需信息的空間信息系統(tǒng)。各方面的安全機制系統(tǒng)予以相應的處理。網(wǎng)絡 安全是指信息的保密性、完整性、可用性和可控性的保障。 在硬件集成上，建立衛(wèi)星地面接收站，利用 GPS、視頻信息無線傳輸系統(tǒng)軟硬件設備、防火指揮中心的大屏幕以及網(wǎng)絡環(huán)境，構建森林防火先進、高效、完善的硬件環(huán)境。 系統(tǒng)采用 C/S 與 B/S 結構結合的方式、組件化的 GIS 軟件技術，便于模型嵌入信息系統(tǒng)，賦予其 GIS 可視化功能，采用分布式組織結構和 WEBGIS 技術，使應用系統(tǒng)的開發(fā)具有伸縮性、開放性、系列化和標準規(guī)范化的特征。 系統(tǒng)的整體體系結構形成三層結構，即數(shù)據(jù)服務層、 GIS 應用服務層和表現(xiàn)層。 在 森林防火信息系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫的基礎上實現(xiàn)瞭望臺、防火設施規(guī)劃管理子系統(tǒng)、森林火災預測預報子系統(tǒng)、森林火災監(jiān)測與自動報警子系統(tǒng)、森林火災指揮撲救子系統(tǒng)、森林火災災后評估子系統(tǒng)、信息服務子系統(tǒng)功能。 在數(shù)據(jù)需求與數(shù)據(jù)流分析的基礎上，規(guī)劃建立森林防火信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)標準體系。同時數(shù)據(jù)庫的設計上強調數(shù)據(jù)的維護、更新、安全、海量、支持多平臺。 技術路線 在已有先進成熟的技術基礎上，參考借鑒新一代 GIS 的設計思想與理念，深入研究森林防火的需求，確定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，設計數(shù)據(jù)采集的入口與建庫方案，建立森林防火信息系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫，采用前端采集更新與分布式共享的機制，以及基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 ? 遵循主流的接口規(guī)程和協(xié)議標準，不基于特定機型、操作系統(tǒng)或廠家的體系結構，從而保 證將來系統(tǒng)擴充與升級以及與其他系統(tǒng)互聯(lián)的方便可行，避免“今天的投資成為明天的浪費 ”。系統(tǒng)針對不同的用戶，給予不同的功能和信息服務。為系統(tǒng)建成后進一步提升系統(tǒng)的應用奠定基礎。無論從軟件、硬件，還是從網(wǎng)絡上，包括業(yè)務上的處理、模型的接口，都留有擴展余地，以滿足今后業(yè)務規(guī)模發(fā)展的需求。 瞭望臺、防火設施規(guī)劃子系統(tǒng)森林防火空間信息基礎設施森林防火基礎數(shù)據(jù)庫遙感庫數(shù)據(jù)庫知識模型庫數(shù)據(jù)庫 元數(shù)據(jù)遙感衛(wèi)星 通信衛(wèi)星DCSGPS森林防火信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)傳輸火災現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)報警點瞭望臺監(jiān)測信息森林防火信息共享規(guī)范和標準森林防火基礎數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)森林火災指揮撲救子系統(tǒng)森林火災預測預報子系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡信息發(fā)布子系統(tǒng)森林火災災后評估子系統(tǒng)危險品及保密設施撲子系統(tǒng)救森林火災監(jiān)測與自動報警子系統(tǒng)模型庫管理子系統(tǒng)圖 1：系統(tǒng)總體體系圖 ? 系統(tǒng)利用遙感、遙測、全球定位系統(tǒng) (GPS)等現(xiàn)代化手段及傳統(tǒng)手段采集基礎數(shù)據(jù)，通過微波、超短波、光纜、衛(wèi)星等快捷傳輸方式實時采集和維護森林防火監(jiān)測信息。實現(xiàn)信息查詢與發(fā)布，網(wǎng)上論壇與信息反饋等功能。對于危險品及保密設施當火災發(fā)生時進行特殊處理，制定火災撲救方案。對火災災后損失進行評估，包括森林火災面積測定、森林火災災害經(jīng)濟損失調查與評估、森林火災災害環(huán)境影響評估等。實現(xiàn)森林火災撲救方案的制定、指揮調度、最佳撲火路徑輔助決策等功能。 ? 森林火災指揮撲救子系統(tǒng)。主要實現(xiàn)森林火災監(jiān)測與自動報警功能。實現(xiàn)森林火災的預測預報，包括森林火災天氣預報和森林火災火險預測預報。利用 GIS 的資源匹配功能，以及基礎地形信息，設計瞭望臺以及其他防火設施的布設方案，根據(jù)其服務半徑，達到整個林區(qū)無盲點監(jiān)測，同時減少成本投入，提高效益?？紤]到系統(tǒng)的可擴展性，提供數(shù)據(jù)共享接口，與已有的信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并 與將來的森林資源管理信息系統(tǒng)、林政資源管理系統(tǒng)、林業(yè)局電子政務系統(tǒng)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該子系統(tǒng)管理有關森林防火的基礎信息，包括衛(wèi)星地面遙感信息、基礎地理信息、森林資源林業(yè)基礎信息、氣候氣象信息、森林火災現(xiàn)場視頻信息、森林火災歷史信息等。系統(tǒng)需要利用 3S 技術、網(wǎng)絡技術、空間數(shù)據(jù)庫技術等先進技術，涉及衛(wèi)星地面接收站、指 揮控制中心、視頻無線傳輸?shù)扔布O備，是大型綜合集成的軟硬件系統(tǒng)。此系統(tǒng) 提供多層操作界面以滿足不同層次管理者 以及公眾用戶的 需求 ， 有關機構 可基于空間 進行 信息 查詢、辦公管理、綜合分析 、 輔助決策等工作， 使森林防火工作 水平 提高到一個嶄新層面。本項目在設計思路上充分考慮了系統(tǒng) 的可擴展性和兼容性，充分參考了“數(shù)字林業(yè)”的項目需求，使目前的“森林防火信息系統(tǒng)”的建設，成為“數(shù)字林業(yè)”工程建設的一部分，數(shù)據(jù)庫的設計參考了地區(qū)級“數(shù)字林業(yè)”的要求，在軟件架構上設計采用開放的體系，便于和已有系統(tǒng)的集成，同時考慮和將來建設的系統(tǒng)的兼容性，使目前“廣州市森林防火信息系統(tǒng)”成為“數(shù)字林業(yè)”建設的一部分，避免重復建設。具體目標分為國家、省、地區(qū)和縣四級。 虛擬 現(xiàn)實、高分辨率遙感、分布式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)倉庫、 多媒體技術、 海量數(shù)據(jù)處理 及寬 帶通信等 技術 的 突飛猛進 ，為 GIS 技術 與各行業(yè)的 深入 結合 、廣泛應用展示了更加光明的前景。從需求分析、軟件詳細設計、代碼編制、測試維護等過程都要建立完善的文檔資料，以保證軟件開發(fā)的正確性、健壯性。系統(tǒng)設計遵循如下原則： ? 開放性原則：系統(tǒng)應當擴展性好、兼容性強，其應用軟件移植性強，易維護，生命周期長； ? 模塊 化原則：系統(tǒng)應嚴格遵循模塊化的結構方式進行開發(fā)，以滿足通用性，可替代性； ? 先進性原則：采用與技術發(fā)展潮流相吻合的產(chǎn)品，保證工程的可延續(xù)性，做到系統(tǒng)的實時響應； ? 保密性和安全性：必須符合國家的安全標準和要求，以保護內部信息特別是密級信息不被非法訪問。要以信息的利用加工為工作重點，利用數(shù)據(jù)挖掘技術、網(wǎng)絡技術，充分發(fā)揮信息資源的潛在能量，科學、高效地完成森林火災的預測、報警、撲救與災后評估等工作。 設計規(guī)范 在設計過程中我們將遵循以下國際標準、工業(yè)標準、國家標準及行業(yè)標準： 《 GB856688 計算機軟件開發(fā)規(guī)范 》 《 GB856788 計算機軟件產(chǎn)品 》 《 GB938588 計算機軟件需求說明編制指南 》 《 GB938588 計算機軟件測試文件編制指南 》 《 GB/T 1250490 計算機軟件質量保證計劃規(guī)劃 》 《 GB/T 1250590 計算機軟件配置管理計劃規(guī)范 》 《國標 GB152689 信息處理、數(shù)據(jù)庫流程圖、系統(tǒng)流程圖、程序網(wǎng)絡圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號及約定》 《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》 《 HAVDBOOK OF SOFTWARE RELIABILITY ENGINEETING》 廣州市林業(yè)局森林防火信息系統(tǒng)第一期建設項目技術方案 8 《森林防火條例》 《廣東省森林防火戰(zhàn)略與戰(zhàn)略規(guī)劃研究》 《廣東省森林防