广东省森林巡护管理系统应用概述

曾庆峰

（广东省航空护林站（广东省林火卫星监测中心），广东 广州 510173）

广东省森林巡护管理系统应用概述

曾庆峰

（广东省航空护林站（广东省林火卫星监测中心），广东 广州 510173）

简述了系统体系结构、系统主要功能设计和该系统的优势，主要论述了智能化森林巡护管理系统在广东省的应用，通过利用GPS，GIS及先进的互联网技术，使得森林巡护人员在第一时间发现森林火灾、毁林开荒等危害事件后，能够第一时间上报并得到及时处理。该管理系统有效提高广东省森林巡护作业的效率，加强了对森林巡护的管理。

森林巡护；GPS；GIS；互联网；实时性

广东省森林资源非常丰富，这些森林资源对广东省可持续发展具有重要的意义。但是目前森林资源同时也面临着很大的威胁，人为或环境因素引起的森林火灾、病虫害、毁林开荒、盗伐、非法捕猎野生保护动物等。传统的森林管护工作方式已经越来越无法满足日益增长的巡护任务需求[1]。主要面临的问题是：第一，林业部门如何更加合理分配与管理巡护任务，让森林巡护员的巡护任务更加有效与明确；第二，森林巡护员在发现险情或危害事件时如何第一时间上报给有关部门并让其掌握精确的险情位置；第三，森林巡护员如何更加全面、形象的描述险情或危害事件的当前情况。

如今，信息化技术日新月异。在其高速发展的同时，极大地促进了生产力的提高，也为森林巡护工作带来了福音[2]。本文介绍的广东省森林巡护管理系统将利用GPS全球定位技术、GIS地理信息实现及先进的互联网技术等技术手段来有效解决上面提出的一些问题。

1 系统总体设计

1.1 系统概述

该系统通过GPS全球定位技术、GIS地理信息、互联网技术等对森林护林员巡护作业进行严格规范管理。护林员使用森林巡护管理系统实现自动或手动上报信息。信息内容支持拍照、录音、录像等方式。在发生森林火灾、毁林开荒、病虫害等险情或危害事件时，护林员通过一键报警或巡护报警功能实时上传报警信息，及时向管理中心反馈巡护过程中发现的各种事件，并标明准确的经纬度。服务端管理员在获取险情或危害等事件后，可及时进行处理。同时服务端系统能够实现电子围栏、实时定位、排班计划、远程管理及异地传输等功能，极大地提高了巡护管理任务的总体工作效率。

1.2 系统总体架构

广东省森林巡护管理系统架构设计主要包括森林巡护管理信息系统（Web）和森林巡护移动APP（图1）。Web端主要包括护林员信息管理、电子围栏管理、报警信息管理、考勤管理、通知通告、报表统计和系统管理等。移动端系统包括森林巡护、巡护报警、一键报警、系统通知、工作备忘、巡护统计查询、请假申请、损失统计、防火动态和个人设置等功能。

图1 广东省森林巡护管理系统架构

1.3 关键技术

1.3.1 GPS电子围栏

系统从服务器端获取当前用户的巡护区域并实时地获取当前用户的位置数据，利用巡护区域和当前坐标点的空间位置关系来计算当前巡护是否有效。该判断分两步进行，首先为了减少手机端定位误差导致的误判，先对服务端绘制的巡护区域做10 m的缓冲区，然后再利用该缓冲区与位置点做叠加分析。缓冲区分析的基本思想是给定一个空间物体，确定它的某邻域，邻域的大小由邻域半径R决定。因此物体Oi的缓冲区的定义如下：

即对象Oi的半径为R的缓冲区是全部距Oi的距离d小于等于R的点的集合，d一般是指最小欧氏距离。

对于多个对象的集合：O={Oi:i=1,2,3,....,n}其半径为R的缓冲区是单个对象的缓冲区的并。系统中的叠加分析指的巡护区域的缓冲区和位置点的包含性分析，其基本思想是基于Cell的方法将多边形栅格化，然后对不含多边形边的栅格计算其在多边形内部还是外部。对点进行包含性测试时，首先计算点在哪个栅格内；若栅格不含任何边，则可以在O(n)时间内得到点与多边形的关系；否则，需要计算点与在当前栅格内边的关系。

1.3.2 ArcGIS Server瓦片

切片是将地图划分为一个个的网格，现在一般都是每个网格一个图片，预先在服务器生成好的。瓦片是在每个比例尺上对地图上进行切片，模型如金字塔一样。

ArcGIS Server切图时会设置一个原点坐标，如果是经纬度坐标一般默认(x0，y0)=（-400，400）作为切图的起始点，即从这开始算行列号。假设切图的地图某点坐标为x，y，切图的瓦片大小为256，其瓦片的级别分辨率为resolution，则计算该地图点的行列号计算如下：

注：resolution根据设置的比例大小会自动计算，在切图时设置的参数会自动保存在layers目录下的conf.xml文件中，resolution在该文件中可以找到。

切图的瓦片相关命名规则：

每级一个文件夹，文件夹以L开头，如第一级为L00，一次类推L01....；

每级里每行一个文件夹，行文件夹以R开头，由16进制的8位数组成，不够的以0补充，如R0000ef11；

每个行文件夹里的列命名与行类似，由16进制的8位数组成，不够的以0补充，不过是以C开头，如C00000de1。

2 系统功能设计

2.1 电子围栏管理与森林巡护

在Web服务端管理人员通过设定巡护区域，并将特定的巡护区域推送到指定的巡护员移动客户端上，进行电子围栏管理。巡护员人员根据在电子地图上生成的电子围栏区域，完成指定的巡护任务，如果超出范围，则会收到超出区域的警告（图2）。此外Web端管理员还可以提供对巡护员的实时定位、历史轨迹回放等功能（图3）。在移动客户端，护林员打开客户端后，如图2所示，首先要更新自己的巡护任务区域，然后到达巡护区域内之后开启巡护任务。系统后台每分钟都会上传一次用户的位置信息，便于服务端监测和统计护林员的位置和轨迹，护林员如果超出自己的巡护范围，系统将会给出警告。完成巡护任务后护林员可以选择关闭巡护，位置信息将停止上传。

图2 电子围栏显示

图3 森林巡护轨迹记录

2.2 实时报警与报警响应

森林巡护员可以选择一键报警及巡护报警两种方式进行报警。一键报警是在非常紧急的情况下，快速发送险情信息，只上传当前险情的经纬度信息和基本信息。巡护报警，如图4所示，护林员可以根据发生的毁林案件、火情火灾、破坏林业设施、野生动植物、病虫害和其他等类型进行分类报警，可以上传文字、照片、视频和音频等信息。Web管理端在收到报警信息时，会实时显示在相关模块中提醒管理员。管理员可以查看报警的具体信息，并做出及时处理。

图4 巡护报警界面

2.3 完善的考核管理机制

考核机制包括考勤管理系统、任务考核报表统计系统等。

1）考勤管理系统。在移动客户端护林员可以通过填写请假时间、结束时间、请假事由等，将信息发送到服务端。Web端管理员在收到请假请求并批示后，将是否通过申请的信息推送给客户端。Web管理端可以操作的功能包括参数设置、请假管理、考勤查询。参数设置需要设置护林员每天的巡护时长、巡护距离和位置数据上传频率。请假管理是对护林员通过手机端上传上来的请假申请进行审批。考勤查询是查询护林员每天的有效巡护时间和有效巡护距离等信息。

2）任务考核汇总报表统计系统。包括月度考核汇总表和月度考核统计表。报表针对某个单位下所有护林员或者具体某个护林员在1个月内的巡护时长、巡护里程、上班天数、请假天数和旷工天数等，汇总或统计出的记录可以导出Excel。

2.4 通知公告系统

如图5所示，Web端管理人员可以对全部人员发送通知，也可对某个单位下属人员发送通知，还可以针对具体某个人发送通知。客户端在通知公告模块可以查看收到的通知信息。

图5 通知通告界面

2.5 系统管理

系统管理包括单位维护、用户维护、角色维护、日志管理等。其中单位维护是对用户单位和部门进行添加，修改和删除等维护操作；用户维护是对系统用户进行添加，删除，修改密码、角色、级别等维护操作；角色维护是添加新的角色或者修改现有的角色；日志管理是查看所有用户对本系统的登录和操作的系统日志。

3 系统优势与创新

传统的森林巡护任务存在很多问题，如工作量大，巡护任务不明确，巡护报警不及时，巡护管理不规范等。广东省森林巡护管理系统投入使用后，将对广东省巡护管理、巡护任务的进展、巡护报警等工作实现信息化管理，将极大地提高广东省森林巡护工作的效率，尤其将有效解决巡护报警信息滞后、描述不清晰、位置不确定等疑难问题。优势与创新具体体现在以下方面：

1）不同于传统的巡检巡护，该系统会自动化的收集信息，包括巡护员位置信息、轨迹信息、考勤信息等。

2）实现了电子围栏管理，明确巡护员的巡护区域，有助于巡护员有效完成巡护任务，也方便了林业部门的巡护管理工作。

3）创新性地实现了语音、视频、图片、短信等全方位的现场信息采集与实时上报。

4）实现一键报警和巡护报警功能，可以将险情或危害事件第一时间向上级反映，突出实时性。

5）可靠的数据存储和数据缓存机制。巡护员收集的信息在上传后会交由服务器永久存储和管理，因网络原因暂时无法上传的信息也会在移动客户端缓存保存。

6）实现Web端高效的管理，巡护任务得到统一规划与分配并可以实时监控，同时对上报数据实现全面管理与分析，极大地提高了森林巡护管理工作的效率。

4 结论

随着森林资源保护的重要性越来越高，森林巡护任务也越复杂越多样化，使用先进的信息化技术手段来提高巡检任务效率已经成为一种必然的趋势。使用实时的综合信息采集技术，科学的管理技术，使得巡护员和林业管理人员双方面的工作都得到优化[3]。广东省森林巡护管理系统在正常运行后，将持续收集和管理森林巡护信息，逐渐完善森林防火管理信息库，通过大数据、云计算等先进互联网技术的分析，对未来森林安全隐患的预测及灾害发生概率做出较为准确的评估，将为广东省森林管护工作带来持续的红利。

[1]王晓庭.智能化GPS巡检系统在森林管护中的应用[J].山西林业,2015,(3):11-12.

[2]崔利基于移动终端的森林管护巡检系统[J].福建电脑,2015,(6):120-121.

[3]李崇隽,何桂明,熊情,等.护林员信息管理系统的设计与应用[J].森林防火,2015,(3):4-6.

（责任编辑：韩焕金）

S762.3+4

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2017-03-10