祁连山国家公园信息大数据处理系统智慧决策平台设计与开发

李艳龙，王志泰，王多文，俞天泉，刘海涛

(1.武威市林业综合服务中心，甘肃 武威 733000；2.武威市林业和草原局，甘肃 武威 73300；3.武威市科技馆，甘肃 武威 733000)

1 林草项目管理与行政审批

林草项目行政审批一直以来都是林草管理工作中重要环节，在日常审批过程中会出现多项业务、多个流程的审批项目，办事人在申报过程中常常会出现申报政策不明的情况，导致申报的材料不完整或者不满足申报要求的情况。本研究建设林草项目管理与行政审批系统，将各县林草部门各类造林项目(三北防护林工程、退耕还林工程、森林抚育、沙化土地封禁保护、造林补贴)的设计文件、项目矢量数据、统计表格进行在线上报，市局在线进行审批，网上审批通过后，到窗口提交纸质资料进行办理。建立公众号可查看申报事项、在线指南、在线预审，这将大大提高办事效率。同时，可收集全市林业草原行政审批项目数据。具体包括：行政审批、项目审查、项目统计分析、微信公众号。

1.1 林草行政审批管理系统

1.1.1 设计文件模板管理

按照国家作业设计技术标准制作各类工程的设计表格，提供给县级单位在线下载，对表格填写作相应说明，达到快速方便填写。

1.1.2 设计文件上报

县级部门下载文件模板进行填写，信息填写完整后在线上报，系统会自动提示填写人上报状态是否成功，并提醒审批人员有新的申请已提交。

1.1.3 在线审批

审批人员对县级部门上报的各类文件可以在线浏览或下载的方式进行查看。对有问题的工程设计文件进行驳回，并填写问题原因[1]。县级填报人员查看问题原因后进行修改，再重新网上申报。

1.2 项目审核

1.2.1 项目矢量数据处理

提供县级部门数据导入功能。如县级部门有能力将各类工程数据导入到同一矢量数据中，则将提交数据直接导入。如不能完成数据处理工作则提供在线数据导入提取功能，将各类工程数据提取基本的行政区划、小班号、面积、工程类型、项目类型信息再进行入库。

1.2.2 项目数据自动检查

对县级部门提交的数据进行自动检查。包括对当年数据检查，对同一地块多个工程使用的情况进行提示。将当年数据和历史数据进行比对，对一个地块通过历史资料系统智能比对出造林地块曾使用的情况进行提示。

1.2.3 项目数据人工审查

结合影像数据和自动检查结果，对项目进行人工审查。对有问题的项目数据进行标识，并填写问题情况，通知县级上报人员。县级上报人员可以在线查看问题并反馈，也可通过线下沟通确认问题原因。如设计有误需重新提交项目数据，再次进行审查。

1.2.4 是否是保护地、林(草)地查询

通过输入四至或拐点坐标、shapefile文件上传查询是否是自然保护地、林地、草地及湿地资源。

1.3 项目统计分析

1.3.1 统计表格模板管理

按照国家作业设计技术标准制作各类工程的统计汇总表格，提供给县级单位在线下载，对表格填写要求作相应说明。

1.3.2 统计表格上报

县级部门下载统计表格模板进行填写并在线上报，系统自动提示上报状态，并提醒审批人员有新的统计表格已提交。

1.3.3 汇总统计

将各县提交的统计表格数据进行汇总，对汇总结果进行统计分析，查看全市造林项目建设情况。

1.3.4 关联数据查看

根据行政区划、小班号等相关信息，建立设计文件、项目矢量数据和项目统计结果的关联关系，可以进行关联查看，对各类项目情况进行图库互查，快速定位。

1.3.5 数据导出

包括设计文件表格的导出、项目统计报表的导出、项目分布图的导出，以excel文件和图片的形式提供导出数据下载和使用。

1.4 审批微信公众号

1.4.1 申报指南

通过移动端的微信公众号对申报指南信息进行公示，公众可通过关注微信公众号查询审批指南信息，可以实时跟踪项目审批进度。

1.4.2 是否是保护地、林(草)地的现地验证

通过当前定位坐标或输入的坐标信息查询当前坐标点(周边距离10、50、100 m)是否是自然保护地、林(草)地及湿地资源。

2 国家森林督查

以林地“一张图”和国土数据为基础[2]，充分应用遥感技术，建立健全“天上看、地下查”常态化的监督和执法机制，实现森林资源的监测、核查、执法“三个全覆盖”为目标，确保破坏森林资源违法行为及时发现、查处、整改和恢复到位，有效遏制违法破坏森林资源行为。严格执行森林资源保护管理各项制度，认真完成武威市三县一区保护发展森林资源目标责任制执行情况的自查自评。监督检查武威市祁连山国家公园管理中存在的突出问题，严肃查处涉及武威市祁连山国家公园的各类违法违规活动，切实加强武威市祁连山国家公园的监督管理，对变化图斑进行导入记录核查、执法记录，对督查情况进行在线分析实现森林督查的精细化管理[3]。具体包括：疑似变化图斑导入、现地验证核查、执法结果登记、督查情况分析。

2.1 疑似变化图斑导入

将疑似变化图斑数据进行整理，整理信息包含区县名称、项目名称、疑似违规减少面积、图斑号、检查级别、空间信息等，对整理后的属性数据进行录入并进行相关叠加处理。

2.2 现地验证核查

对疑似变化图斑进行现场核查，核查过程中确定相关结果。

2.3 执法结果登记

对疑似变化图斑核查结果、执法处置结果进行登记，登记过程中选择录入的疑似变化图斑记录，输入图斑核查结果、执法处置信息。

2.4 督查情况分析

对森林督查所有的疑似变化图斑、核查结果及执法登记信息进行统计分析[4]。

3 三维电子沙盘

依据数字高程模型数据(DEM)、矢量地形数据、TM正射影像数据[5]，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地观察理解地形地貌。具体包括：三维模型的生成、纹理叠加、三维电子沙盘的操作、林业专题信息查询、定位显示和统计报表模块等。

三维电子沙盘包括了构建二维和三维基础地理、高分辨率遥感影像数据、行政区划数据和地名数据等。基于数字高程模型数据或者基于数字地形数据可以生成较高分辨率的数字高程模型数据。基于数字高程模型可以构建祁连山国家公园三维地形环境，将最新遥感影像叠加在三维地形上形成仿真三维环境，可以将基础层的一类、二类资源等数据叠加到三维场景环境中，利用三维场景充分还原真实的森林资源情况。基于基础空间数据，林业基础数据和森林资源专题数据库，可以发布各种专题服务，包括基础地形服务、各年的遥感影像服务、行政区划服务、地名服务、一类资源数据服务、二类资源数据服务以及面向应用的专题服务等。

3.1 三维模型的生成

以当前屏幕窗口显示的二维平面图作为三维模型生成的区域，根据计算机图形学透视和光照原理，由DEM数据计算生成三维模型，所使用的基础软件是OpenGL[6]。

3.2 纹理叠加

在三维模型上用纹理的方法叠加显示地形地物要素或TM正射影像图[7]，正射影像图是根据地形图的空间数学基础从原始TM影像图纠正获得的与地形图有相同数学基础的图像数据，将图像数据作为纹理，与三维模型叠加显示，使三维立体图表现的地表要素更直观形象[8]。

3.3 三维电子沙盘的操作

单独设计三维电子沙盘显示窗口。改变三维模型计算的参数，实现三维电子沙盘旋转、移动、改变视点和改变比高等功能。设计三维电子沙盘生成菜单，并设计三维电子沙盘旋转、移动、改变视点、改变比高的功能键，实现上述操作。

3.4 林业专题信息查询、定位显示、统计报表模块

对林业专题数据信息进行查询，通过三维电子沙盘进行定位显示数据分布的情况，同时根据专题数据不同的属性信息进行统计分析，通过统计图表进行展示。

4 森林巡护

森林资源在生态文明建设中发挥着重要的作用，森林巡护工作的开展可以更早地发现、报告和追踪区域内发生的各种影响森林健康的现象，对森林的健康维护起着至关重要的作用。但是目前的森林巡护工作存在着一些问题，缺乏一定的技术手段支撑。在本期的项目的建设中将加强森林巡护信息化的管理手段，关于森林巡护主要的建设目标为通过小班、保护区数据等整理武威市祁连山国家公园境内的森林巡查区域，新增巡查区域管理功能，实现巡查区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、病虫害和野生动物等。对巡护人员信息进行梳理，与巡查区域进行关联，在后续的巡护人员管理，责任分配、指挥调度上发挥作用。对日常的巡护工作进行管理，通过系统录入巡护工作，关联巡护区域等。

4.1 森林巡护管理系统

对森林资源进行责任区域划分与管理。包含市、区县、乡镇分级管理和小班网格区域切分，对网格区域属性数据维护整理，录入到系统中的森林巡查业务库，通过系统对巡护区域空间及属性信息进行展示。整理录入武威市祁连山国家公园区域内的森林巡护人员信息，包含人员名称、家庭地址和联系方式等，将信息统一录入到系统中同时关联到责任巡护区域地块上，点击不同的巡护区域显示关联人员信息。对日常巡护事件进行管理，如护林防火、病虫害、野生动物、乱砍滥伐、乱捕滥挖、乱占滥用林地和违章用火等，为后续巡护事件进行归类，提供各类巡护事件的查询。按照巡护小班、巡护人员、巡护事件、巡护时间对巡护人员上报的巡护轨迹进行查询，查询过程中将巡护轨迹进行落图展示。提供针对地图的各种服务，包括地图切换(天地图、谷歌地图、林地“一张图”、小班图层等)、放大、缩小、平移、测量距离、测量面积、清屏、打印和叠加业务数据等功能。

4.2 森林巡护管理终端

巡护人员通过身份认证页面登录到森林巡护终端，终端将实时定位信息上报到巡护数据中，通过森林巡护管理系统的可视化调度功能，可以查询武威市所有终端在线人员的实时位置信息。点击开启巡护按键，森林巡护管理终端将巡护人员的巡护路线，进行实时报送。巡护人员在巡护过程将发现的巡护事件进行上报，上报过程中选择事件名称如病虫害、火灾隐患、乱砍滥伐等，然后上传发生地的照片或影像、填写主要描述信息，实现巡护事件的上报。

5 综合智能分析

综合智能分析在智慧决策上将起到非常大的作用，将日常的林业管理调度由“人工分析形”上升为“智能分析形”，结合平台业务数据进行自动归纳汇总，通过汇总表、统计图等可读性更好地展现形式将数据的整体情况表现出来，对祁连山国家公园武威市属区的生态本底数据库所有资源分类下的数据进行汇总分析，显示武威市林业资源总体情况，为林草规划的决策提供智能分析形的数据支撑。具体包括：总体概况、综合查询、专题图展示、时空查询、辅助决策分析。

5.1 综合查询

根据各类资源提供模糊查询、精确查询和图库互查等各种查询方式获取所需的数据，通过表格图表等各种形式进行展示。

5.2 专题图展示

森林资源分布专题图，草地资源分布专题图，国家公园、自然保护区和湿地等资源分布专题图，荒漠化沙化土地分布专题图，野生动植物分布专题图，生态保护重点对象分布专题图，灾害及破坏时间分布专题图等进行展示。

5.3 时空查询

选择指定的时间区间，查询武威市各类资源逐年变化情况，通过资源分布图、数据汇总表等形式进行展示。

5.4 辅助决策分析

重点查询某个范围内的各类资源分布情况，是否适用于工程建设(资源分布和限制条件，是否能建)、造林建设(适合条件，土地资源和水资源，利于造林)、灾害(火灾、病虫害、地质)管理(森林资源、交通、物资、队伍分布情况)。

6 结论

通过武威市祁连山国家公园林草项目管理与行政审批、森林督查的平台的构建，切实提高林草业务处置能力，同时森林巡护、三维电子沙盘、综合智能分析平台的建设，可有效探索进行前期预测、事发进行处置建议，为祁连山生态保护工作提供相关辅助决策建议。武威市祁连山国家公园信息大数据处理系统智慧决策平台可做到重要目标保护管理心中有数、保护措施何时执行计划明确、保护工作多部门配合协调有序，从林业产业、生态安全等方向构建一类典型应用进行可视化统计分析展示。可以探索数据管理、用数据服务和用数据决策的创新管理模式，分析示范区域的资源环境承载能力、环境质量状况、环境预警应急等信息，为祁连山生态保护和资源利用决策提供指标数据支撑。