9A文森林防火信息指挥系统方案.docx

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9A文森林防火信息指挥系统方案

概述

3.1.1背景

森林作为陆地生态系统的主体，在维持和保护生态环境方面具有十分重要的作用，更是人类赖以生存和发展的重要物质基础。

然而，森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，使森林的生态服务功能减弱甚至消失而导致生态环境失去平衡。

特别是受全球气候变暖的影响，森林火灾已然成为一个全球性的问题。

世界气象组织20RR年新闻公报表明，1860~20RR年间，全球地面平均温度上升了约0.6~0.9℃，其中11个最暖的年份均出现在1985年以后。

当前全球仍然以每10年上升0.2℃的速度在变暖。

20RR年全球平均气温比1961年到1990年间的平均气温高出了0.53°C，同时20RR年到20RR年也成为有记录以来最热的十年。

伴随着气候形势的异常，森林火灾也日趋频繁，森林火灾的发生正从季节性向全年性，从单一的人为火灾向人为火灾和自然火灾并重转变。

因此，为减少森林火灾的损失，世界各国都非常重视森林防火能力建设。

我国是一个少林而频繁发生大面积森林火灾的国家，长期以来森林防火工作一直受到党中央国务院、国家林业局和各级人民政府的高度重视，同时也受到社会各界和新闻媒体的广泛关注。

20RR年《国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知》（国办发〔20RR〕33号）明确提出森林防火事关森林资源和生态安全，事关人民群众生命财产安全，事关改革发展稳定大局。

地方各级人民政府和有关部门必须以对党和人民高度负责的态度，增强森林防火的紧迫感和责任感，把做好森林防火工作作为践行“党的十R大”重要思想和“立党为公、执政为民”的一项重要内容，摆上议事日程并以求真务实的精神切实抓好，为加强生态建设和全面建设小康社会提供有力保障。

特别是20RR年6月国务院审议通过了《全国森林防火中长期发展规划》（20RR～2015），这是新中国成立以来第一个国家层面的森林防火规划，体现了党中央、国务院把森林防火工作放到了更加显著的位置。

该规划针对当前我国森林防火装备水平低，扑救能力弱，基础设施差的状况，旨在通过全面加强森林火灾的预防、扑救和保障三大体系建设，重点建设好森林防火宣传教育工程、森林火险预警监测系统、林火阻隔系统、通信与信息指挥系统、森林航空消防系统、森林消防专业队伍及装备、物资储备库、森林火灾损失评估和火案勘查系统、科技支撑系统、培训基地建设等方面的内容，从而大大提高我国森林火灾预防控制能力，特别是控制森林大火的能力。

3.1.2建设目标

本项目建成后，将提高火险等级的预测预警能力，确保森林防火的指挥畅通，充分发挥3S、卫星通讯等信息和软件技术的优势为森林火灾扑救指挥员提供更加快捷、准确、及时和有效的话音和数据、图像等信息，保障森林火灾预警、监测、指挥和扑救工作的顺利开展。

无火灾时，可以作为防火办公的互动平台和火情的监控预警前哨；有火灾时，为领导处理突发森林火灾提供应急联动指挥、综合辅助决策支持等功能。

同时实现省—市—县多级管理层次的森林防火信息指挥系统的信息互换，实现图像数据、流媒体数据、森林防火信息系统数据、地理信息系统的数据共享。

3.1.3系统设计原则

近几年来，随着信息技术和网络技术的飞速发展，“数据大集中”、“基于B/S结构”等成为信息系统建设的主流方向，在此次RR省森林防火信息指挥系统建设中，先期建设省级平台，未来实现全省统一平台，共享服务的方式，避免出现“信息孤岛”和“数据分散”。

基于数据集中架构的数据共享、多级多层次管理和应用集成是目前较为先进和成熟的建设方案。

从此次项目的实际情况出发，以森林防火信息指挥系统结构配置的合理性、科学性和经济性为原则，同时严格按照以下原则进行设计：

（1）实用性原则

以现行需求为基础，并充分考虑发展的需要来确定系统规模。

本方案的设计充分满足了系统应用功能和性能的需求，在保证系统安全可靠的情况下，选用性能价格比高的产品。

（2）规范性原则

本系统是一个严谨的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应严格执行各方面的标准与规范，并遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。

各配套设备的性能和技术要求稳定可靠，所有的器材应符合国家标准和行业规范。

（3）安全性和可靠性原则

网络设计充分考虑了网络的可靠性，能有效的避免单点故障，一方面最大限度地减少故障的可能性，另一方面要保证网络能在最短时间内修复。

（4）先进性原则

整个系统建设应尽可能采取已成熟的技术和可靠、稳定的硬件设备，确保技术领先，设备先进，运行稳定。

要通过系统建设推动林业森林防火系统的现代化，培养出一批科技人才，全面提高森林防火管理和业务人员的技术素质。

（5）兼容性原则

即系统设计合理，无论是硬件的匹配，还是系统与特定环境的适应性，都要求有很好的兼容性。

硬件方面，要求将来系统升级时对既有硬件设备能上下兼容，节省投资。

（6）前瞻性原则

即系统的设计能充分考虑森林防火的发展需要，能充分适应科技的快速进步，对系统的扩展性预留可持续发展的接口和技术空间。

3.1.4设计依据

Ø《中共中央国务院关于加快林业发展的决定》；

Ø《国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知》；

Ø《森林防火条例》；

Ø《森林防火工程技术标准》（LRJ127-91）；

Ø《全国森林防火中长期规划（20RR-2015年）》；

Ø《全国林业信息化建设技术指南》；

Ø国家林业局《省级森林防火指挥中心建设规范》；

Ø国家和各省的《森林防火条例》；

Ø《森林重点火险区综合治理工程项目建设标准》[20RR]3号；

Ø《全国森林防火项目管理工作手册》，20RR年2月；

Ø有关工程建设规程、规定技术标准与政策性法规；

Ø国家林业局颁发的其它相关规程和技术标准；

Ø《客观评价厅堂语言可懂度的RASTI法》GB/T14476-93

3.1.5系统架构概述

此次森林防火信息指挥系统建成后将会实现全省范围内对于各类森林火灾紧急事件的统一指挥、联合行动、快速反应。

所以其总体结构设计是必须与系统使用和管理的组织结构相适应的。

系统涉及的各个应用平台和外围系统，都将是统一并相互兼容的，软、硬件设备都是从“统一”出发考虑设置，信息与通信都做到无缝互联、智能互通，使得整个立体化应急的各类资源得到合理的应用，同时系统具有较好的灵活性，方便今后随着经济发展和城市建设的需要，能够平滑过渡、灵活扩展。

系统总体上由基础支撑系统（由一包建设）、共享平台、门户平台三大部分组成。

共享平台主要包括地理信息系统、数据库系统建设的软件及硬件设备；门户平台建设则是以系统运行管理所需软件为主。

逻辑上支持系统与信息采集和平台共享实行无缝互联，门户平台则通过系统安全支撑体系、系统规范管理体系与基础支撑系统、信息采集和共享平台实现智能互通。

系统逻辑架构如下图所示。

系统逻辑架构

省级平台建设包括森林防火管理门户系统、辅助决策和应急指挥系统（预警预报、指挥扑救、火灾热点管理、火场标绘、灾情报告与处置方案、指挥调度、

包括预警监测、应急值守管理、培训演练、火场标绘、火势蔓延分析、辅助决策、指挥调度、火灾灾损评估、总结评估、系统管理、数据维护、通讯录管理等功能模块），ArcGISservice10.1企业高级版（含Arcinfo10.1、3D分析、空间分析、网络分析模块），windowsserver20RR，MicrosoftOffice20RR。

3.2信息指挥系统建

本系统针对森林防火业务，实现日常办公和应急指挥相结合，对森林火灾“事前-事中-事后”过程控制的信息化管理。

该系统面向“省-市-区县”多级防火体制，实现每个层级的防火业务处理，还将实现各个层级之间的数据共享和信息交换。

3.2.1系统总体介绍

系统满足森林防火日常管理的要求，日常管理时，可以作为森林防火工作的基础通信和办公互动平台，满足RR省全省和各市及所属重点森林防火县24小时火险等级预报预警、实时立体监测、日常演练等需求，同时提供接处警的管理功能；火灾发生时，可以借助系统内通信资源，完成各级指挥中心与远程火场前指、一线扑火队等终端互联，完成火场实时信息、图像采集，为指挥人员提供充分的现场数据，结合防火人员、防火设施、地形地貌、林业资源等数据进行综合分析处理。

同时在应用系统的支持下，向上可把林火监控监测信息传至上级指挥中心，为上级部门的防火决策提供全面科学的依据；向下可把扑火指令传至每个基层单位或扑火队，同时获取监控区域的火情综合信息；最终实现防火扑火工作的科学指挥和调度，尽快控制和扑灭火灾，最大限度降低火灾损失。

3.2.2系统整体架构

地理信息系统和数据库管理系统是森林防火信息指挥系统的基础，采用国际领先的GIS系统平台、数据库系统平台和信息管理系统软件，搭建功能完善地理信息系统。

系统整体架构要求符合以下要求：

集中部署：

整个项目建立统一的数据库，开发统一的应用软件，形成“一张图”和“数据大集中”的管理模式；

统一数据：

全省采用统一的空间和业务数据库，避免省-市-县多级数据库所需的定期同步和更新；

B/S架构：

基于现有RR省林业厅全省森林资源数据库和GIS平台以及通过各类移动终端访问的实际需求。

采用B/S架构建立省级森林防火地理信息系统平台为全省提供GIS服务、数据库服务、应用服务和WEB服务，省市县用户均通过浏览器访问中心平台，无需专用客户端。

多级管理：

通过用户、角色、权限、数据范围约束等方式形成多级管理方式，各级用户均有不同的权限、业务流程和内容；

流程处理：

省-市-县三级防火业务实现流程化管理，自动生成各级统计报表；

业务集成和交互：

与视频图像接入系统、多媒体调度系统、指挥室设备系统等进行对接和集成，实现多种信息源的交互和业务集成。

3.2.3系统功能介绍

3.2.3.1数据库管理系统

作为省级地理信息系统、管理系统、管理信息系统的数据库平台软件，作为省级地理信息系统、管理系统、管理信息系统的数据库平台软件，选用国际著名的数据库，结合专业数据库引擎进行数据的存储和管理。

并通过GIS平台进行数据维护，主要可以实现下述功能：

数据编辑和处理功能：

包括数据的存储、输入/输出、修改、增加、删除、备份、恢复。

查询和显示功能：

能够为决策者、管理者和有关人员提供对数据库信息的查询和显示功能；能够直观显示图形、图像数据和相应属性数据。

在进行数据检索时，采用标准的SQL+空间数据访问接口扩展进行，检索数据的结果以图像、图形和RML文档的方式，在浏览器中被表现出来。

并发控制、灾难恢复功能：

并发控制、灾难恢复功能基于数据库实现。

安全授权和用户管理功能：

安全授权和用户管理功能基于数据库提供的基本功能实现，并提供基于浏览器的管理工具。

元数据管理：

元数据是针对数据进行描述的数据，它提供了对空间数据进行检索的支持，元数据的内容包括数据精度、比例尺、范围、时效性等。

系统提供电子地图管理与服务功能，地图数据和相关信息能在电子地图上进行发布和浏览；可与监控平台、智能分析系统集成在统一平台；可根据道路、地名、摄像机编号等条件快速查看对应的地图信息；提供摄像机数据条件查询、检索查询、照片显示图、录像播放；能以地图为背景给指定摄像机进行控制和操作；提供地图放大缩小、平移漫游、距离测量等等常用功能。

系统主要包括以下功能：

Ø地图显示

按图层的方式进行显示，可同时打开多个地图文件，对同一数据可多次调入地图窗口，并能以不同的图示符号快速显示。

利用地图列表可控制地图窗口的显示内容、状态、顺序及表现形式等。

Ø地图图形编辑

提供丰富的点、线、面编辑工具，采用鼠标输入和键盘输入两种交互操作方式，灵活方便；可以同步处理地理空间数据和属性数据；支持事务处理，能进行多级回退操作；可以同时选择和编辑多个图层数据。

Ø森林资源分类图管理

森林资源分类图是管理和展示林业数据资源的主要手段之一，能够对林业数据资源进行显示、检索、数据量算、火险区划查询等。

Ø制图符号化及配色方案控制

制订各类标准化的符号，并对地图的配色方案进行控制。

Ø地图检索

控制功能，对图层、标注、图例进行全面控制。

Ø地图量算

支持两点间地表距离与直线距离的量算。

支持多点围成的区域进行地表面积的量算，两点间按照地表距离进行量算。

Ø专题图管理

支持林业各种专题的维护管理工作。

Ø图表互查和查询

提供方便快捷的图表互查功能，并支持通过接口连接的外部大型数据库的图表互查。

根据图形查属性在查询图形的同时，能将查到的图形目标所对应的属性信息在属性表中高亮显示；根据属性查图形。

Ø地图打印

支持地图和各类专题图的打印功能。

同时通过与监控平台配合使用能够达到形象、直观的展现数据。

系统提供包头市的电子地图，监控平台的所有功能均可通过在地图上操作来实现；包括视频播放、智能分析报警、火点定位、系统管理等，还可根据需要拓展其他功能。

3.2.3.2地理信息系统平台软件

基于现有的ArcGISServer10.0系统软件作为RR省森林防火信息指挥系统的地理信息系统平台软件。

ArcGISServer：

是基于服务器的ArcGIS工具，可以提供专业用户使用ArcGISDesktop创建的地图、地理数据库、分析模型以及其他地理信息。

通过ArcGISServer发布的GIS服务遵循广泛采用的Web访问和使用标准。

ArcGISServer还包括企业级地理数据库管理和事务支持。

ArcGISServer广泛用于企业级GIS实现以及各种WebGIS应用程序中。

ArcGISServer可在本地或云基础设施上配置运行于Windows及LinuR服务器环境。

ArcGISServer主要功能包括：

●提供通用的框架在企业内部建立和分发GIS应用；

●提供操作简单、易于配置的Web应用；

●提供广泛的基于Web的空间数据获取功能；

●提供通用的GIS数据管理框架；

●支持在线的空间数据编辑和专业分析；

●支持二维三维地图可视化；

●除标准浏览器外，还支持ArcGISDesktop和ArcGISERplorer等桌面客户端；

●可以集成多种GIS服务；

●支持标准的WMS、WFS；

●提供配置、发布和优化GIS服务器的管理工具；

●提供.NET和Java软件开发工具包；

●为移动客户提供应用开发框架；

●提供要素服务、搜索服务。

●地图服务支持时空特性。

ArcGISServer的主要功能描述：

●空间数据管理——ArcGISServer具有两种同样是基于ArcGISgeodatabase模型的数空间数据管理级别。

借助空间数据服务（Geodataservices），管理员可以为发布的地理数据实现抽取，检入/检出（checkout/check-in）以及复制等功能。

ArcGISServer的三个版本，基础版，标准版和高级版都具有空间数据管理的能力。

●空间可视化（制图）——ArcGISServer提供了Web制图服务以支持二维和三维的动态形式或者静态缓存形式的地图发布。

GIS的分析人员仅仅点几下鼠标就可以配置一个基于Web制图服务的浏览器应用。

另外，ArcGIS的桌面和ArcGISERplorer可以作为ArcGISServer的客户端来浏览二维地图或三维球体。

ArcGISServer的标准版和高级版具有地图可视化服务的能力。

●空间分析——ArcGISServer提供了基于服务器的分析和地理处理，包括矢量和栅格分析、3D和网络分析；还支持ArcGIS地理处理创建的模型、脚本和工具；只有ArcGIS高级版具备空间分析扩展（Spatial）的能力。

3.2.3.3基础数据、卫星影像

搜集整理全省森林防火历史数据，根据需要从相关部门取得符合清晰度要求的全省森林卫星影像图，并建库进行数据入库工作。

包括地形、建筑、道路、水源等基础地理信息数据，卫星影像或航拍数据，林业小班数据等。

3.2.3.4数据处理及建库

省级地理信息系统数据处理及建库，包括基础数据的组织及处理、空间索引的建立和防火专题数据库的基本配置。

要求进行省级地理信息系统数据处理和建库工作并进行林业资源数据的入库处理工作，包括基础数据的组织及处理、空间索引的建立和防火专题数据库的基本配置。

维护省、市、县、乡、村各级行政组织和防火等单位所需数据；辅助防火通道系统规划、建设和辅助火灾扑救指挥。

维护起火原因、火灾等级、预案等级、小班数据、视频监控配置、系统用户等支撑系统运行基础数据。

维护省、市、县、乡、村各级行政组织机构和防火单位数据；维护各级组织机构和防火单位人员信息。

维护各种防火隔离带（自然阻隔、工程阻隔、生物阻隔）阻隔标准、位置信息。

维护各种人行、车行等防火通道信息，包括通道建设等级、类型、宽度、地形、位置等信息。

3.2.3.5省级地理信息系统

实现省级火灾定位、火灾分析、扑救指挥、损失评估、路径分析、火灾蔓延模拟、三维分析等森林防火辅助决策管理功能；省级林火预警、监测、值班调度等防火办公管理功能。

1.预警预报子系统

系统可通过多媒体应急联动及调度系统接入的电话自动弹出接警单、电话号码自动带入显示（或手工方式生成接警记录），由值班人员对接警记录进行相关录入详细信息、处理和核实，一旦确认工单后可自动形成火灾记录。

所有接警记录和火灾记录均可查询、修改，形成档案管理，并在电子地图上手动定位绘制、坐标精确定位绘制、多点分布显示和图片输出。

对所有接警记录通过登录身份确认值守人员。

系统具有与视频监控系统的接口，可从本系统查看各监测点实时视频、录制视频、截图、操控云台。

监测报警子系统能够对接与森林防火气象预警监测系统的接口，可从本系统显示查询气象站监测数据，在电子地图上显示火险等级、风速、气压、降雨量、温度、湿度等专题图和气象站实时数据，系统可按时间段查询并动态回放。

火险管理模块具备从外网气象局（实时）、内网气象站（实时）或界面输入三种途径接收气象数据的能力。

具备按区域（按行政区划或林相区划等地里片区）计算火险等级，并且输出火险专题图和报表的功能。

火险专题图即能按区域输出最终火险专题图，也能按区域输出温度、湿度、降雨量、风力分项专题图。

具备按不同时间段的历史回放功能。

2.指挥扑救子功能

包括火情蔓延分析、最短路径自动计算、资源与保护对象等模块。

火情蔓延分析能够根据地形、气象条件等因素自动模拟计算火点蔓延的趋势，并根据时间在电子地图上回放显示。

最短路径计算可确定起点和终点后通过路网分析自动计算最短路径并在电子地图上显示。

资源与保护对象可将人员物资根据各种空间条件进行查询并在电子地图上显示。

系统根据火险等级预报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风力、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演计算火灾在一定时间内火蔓延的方向、面积、速度、强度以及直接侵害的区域；支持动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界、火势蔓延速度等功能。

火情的发生、发展是一个复杂多变的过程，涉及诸多的因素，既有自然因素，如可燃物分布、地形地貌、气象等，又有社会因素.林火管理人员既可利用林火行为计算机预报来预测林火行为，又可利用林为行为计算尺和火势增长计算器，凭借着其密集的气象网和计算机数据传输网络提供的各种码值和数据来计算林火行为参数。

通过使用建立的Rothermel、王正非、McArthu等林火蔓延模型，火行为模型选用邻接单元和波动传播模型,根据发生火灾地区的具体情况，自动选择适用的火行为模型。

最终利用地理信息系统提供的坡度、坡向、植被可燃指数等数据和火情因子采集分析器采集的气象信息对火灾的发展进行仿真模拟，确定未来火灾的范围供决策者进行参考，以便制定合理的防火决策。

系统最终会生成半小时/1小时/1个半小时/2小时/3小时……时间后的火场发展趋势生成图。

系统具备从外网气象局（实时）、内网气象站（实时）或界面输入三种途径接收气象数据的能力。

系统支持模拟回放功能。

分析行车路线和扑救队员的最优上山路线。

分析火灾扑救过程中火场特定范围内的可以动态调用的人员、车辆、水源、供电等扑火或辅助资源，并高亮显示。

3.火灾热点管理子功能

将每一场火灾在地图上显示为一个热点，可显示所有或单独一场火灾，火灾具有进行中、关闭等多种状态，具有火灾等级、火灾类型、负责人等多种属性，所有火灾记录均可查询、修改，形成档案管理，并在电子地图上手动定位绘制、坐标精确定位绘制、多点分布显示和图片输出。

可切换到培训演练数据库。

4.火场标绘子功能

系统以地图显示、符号动态标绘为手段对森林火灾从发生到组织扑火和火场变化等过程进行动态模拟，系统对每一条标绘记录进行记录并可进行动态回放。

火场标绘标注着整个火灾发展过程中的敌情、我情和现场环境的变化过程，用户按照指定的样式，直接在绘制图层上绘制添加、修改、删除，箭头、旗帜、集结区、火线、文本、火点等图形元素，并能对已经绘制完成的一系列图形进行历史回放，并在系统里绘制的每个符号都需有其所代表的实物在火灾发展过程中存在的起止时间。

火场标绘具备按火灾发展过程的历史回放功能。

5.灾情报告与处置方案子功能

对每场火灾可生成多个灾情报告，系统自动区分首报、续报和总报，报告包括基本信息、扑救情况汇总、损失情况、态势标绘自动截图、多媒体上载等内容。

处置方案可根据特定预案将需要调动的灭火队、灭火物资进行分配和指派，并对方案的具体内容进行记录。

系统可协助指挥人员制定火灾扑救处置方案，记录和辅助各级防火责任单位调用应急预案、协调扑火资源、调用扑火队伍的过程，同时提供保护对象分析、可用资源分析、路径分析和火势蔓延分析四个辅助决策模块，并且系统清晰明确出扑火方案和应急预案两个事前和事中扑火管理模块，支持事前的火灾假设分析、扑火演练和多套预案制定，支持事中的多套扑火方案动态制作，扑火方案可以根据火灾发展态势动态调用对应的应急预案，真正做到平战结合。

6.指挥调度子功能

系统预留对接多媒体应急联动及调度系统、森林防火视讯调度指挥系统现场超短波通信系统的接口，整合PSTN电话、IP电话、手机、无线集群和对讲、卫星电话等多种通讯方式，通过“一机三屏”的指挥调度模式，实现指挥调度指令的下达和现场情况的反馈。

系统可按照通讯录进行多媒体多方会议邀请、呼叫、调度，并结合电子地图进行定位、跟踪和呼叫。

具有与短信平台、短信猫的接口，可从本系统直接发送短信和通知到被调度人员手机。

需要具有队伍和单兵追踪定位功能，需要具有队伍群发短信和单兵单发短信功能，需要具有接收短信功能。

7.人员定位管理子功能

与防火巡查人员、火灾现场调查人员GPS/北斗手持/车载定位系统的接口，实现现场扑火人员、车辆和物资的实时跟踪和轨迹回放，在电子地图上显示实时位置或查询历史轨迹，在日常管理中还具有巡查区域管理、排班管理、人员管理、越界报警、公告发布、图片上传/浏览等功能。

系统通过具有定位功能的手持终端设备，在前方人员和指挥中心之间建立一道实时沟通的桥梁，实现工作安排的及时传达和实施情况的及时反馈。

手持终端设备自动记录人员的行走轨迹，并向后台自动传送。

遇到异常情况时，可采用紧急呼叫真实直观反映现场情况。

指挥中心通过定位功能可以掌握前方人员实时位置，可进行轨迹跟踪，轨迹回放，为日常工作的监督和特殊紧急情况下的准确定位提供有效的工具。

Ø实时定位

系统支持对单个或多个设备进行实时定位，将设备的位置以特殊标志动态反映在电子地图上。

方便监控者准确知道每个设备，也即手持该设备的护林员、防火调度人员当前所处的位置。

监控者在查看设备的位置信息时可鼠标移到该设备上，显示该设备的相关信息，即经纬度信息、时间信息（日期+时间点（到秒））。

Ø轨迹跟踪回放

监控者可查看被监控者在某一个时间段的位置信息以及行进情况。

Ø人员管理

人员管理完成防火人员、护林员信息的新建、修改、删除、查看。

Ø责任区域