三、GPS/GIS森林防火系統(tǒng)具體方案
    以上是對GIS，GPS，技術(shù)在林業(yè)部門具體應(yīng)用的探討。能帶來突出效果的主要還是在森林防火工作中，詳細的應(yīng)用方案如下：
    基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)：
1．?dāng)?shù)字化成圖
    使用的矢量化軟件，對需要數(shù)字化的圖件進行掃描跟蹤，形成矢量地圖。這個過程是建立地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，數(shù)字化的工作關(guān)鍵是要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡可能減小誤差。一般的處理方法是將圖紙掃描成柵格文件以后，使用專門的圖像處理軟件根據(jù)圖紙的坐標(biāo)點對圖像進行配準(zhǔn)，軟件能夠?qū)鸥駡D進行適當(dāng)?shù)睦臁⑿D(zhuǎn)等處理，以校正掃描過程中形成的誤差。
    另外一個非常重要的方面是數(shù)字化過程中圖形要素的接邊問題，只有嚴格按照要求進行圖形要素的接邊處理，才能為后續(xù)的應(yīng)用提供支持。例如路徑分析、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計等等。
    地圖的拼接也是數(shù)字化過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，很多系統(tǒng)在這個方面是有缺陷的，有些系統(tǒng)所謂的拼接只是提供圖幅的索引功能，對于人為分割的圖形要素并沒有形成一個對象，這將會給以后的管理帶來困難。所以，為了能為應(yīng)用建立堅實的基礎(chǔ)，必須地實現(xiàn)這個過程。根據(jù)我們的工程經(jīng)驗，拼接過程分為自動拼接與手工拼接兩個過程。自動拼接一般是使用圖形對象的屬性信息，將某一個屬性信息相同的對象合并為一個對象，在這個過程完成以后，由手工進行接邊的調(diào)整。
    上述過程不僅是介紹數(shù)字化成圖的過程，也是系統(tǒng)在提交用戶后必須具備的功能，因為圖件在數(shù)字化完成以后，時刻會面臨一個變更的問題，只有提供的數(shù)字化以及與之相關(guān)的拼接與接邊處理功能，才能使用戶方便地對圖件進行變更等操作。
2．?dāng)?shù)據(jù)的組織：
    地理信息數(shù)據(jù)的組織是系統(tǒng)的核心，只有建立的數(shù)據(jù)組織模式，才能建立的、易學(xué)易用、易于管理的應(yīng)用系統(tǒng)。
    分層存放
    交通行政區(qū)劃地圖、林相圖、兵力設(shè)施分布圖分別進行矢量化以后，將其分別存入在不同的圖層中，zui終合成一張信息齊全的全林區(qū)圖。
    基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)按主要圖形特征或?qū)嶓w進行分層，其具體內(nèi)容如下：
    （1）居民地：人們生活、工作的建筑群。
    （2）交通：包括各種等級公路、鐵路及其附屬設(shè)施。
    （3）水系：名括各種河流、湖泊、水庫、池塘、蓄水池等。
    （4）邊、境界：
    （5）地貌：包括等高線、高程點等。
    （6）注記：包括居民地、交通、水系、地貌的文字說明。
    專題空間數(shù)據(jù)的分層，按照林區(qū)管理需要進行分層，其具體內(nèi)容如下：
    （1） 林班層。
    （2） 小班層
    （3） 動物分布（以林場為單位）層
    （4） 動物（當(dāng)前只養(yǎng)林蛙）養(yǎng)殖分布層
    （5） 植被分布層
    （6） 分類小班類型層
    （7） 重點火險區(qū)層
    （8） 封山育林層
    （9） 濕地保護層

    屬性信息結(jié)構(gòu)
    不同的圖層分別要定義不同的屬性信息，例如對于行政區(qū)劃圖，它本身要分成數(shù)個圖層，省界、地區(qū)界、縣界、鄉(xiāng)界、村界，他們對應(yīng)的屬性分別是省編號、省名稱等等。對于林相圖，則分別要定義林班編號、林班類等等。

    靈活的圖庫管理
    如果使用MapinfoProfessional作為管理平臺，因為對于一個圖層，在文件上會體現(xiàn)為很多表文件，這給一般非專業(yè)的操作人員帶來了不方便。經(jīng)過深入的二次開發(fā)以后，在地圖管理的運行界面中，對于地圖的管理，體現(xiàn)為圖庫、圖、圖層，用戶只需要選擇圖庫，選擇圖庫中的圖打開，選擇圖中的圖層進行操作即可*管理復(fù)雜而又不直觀的表結(jié)構(gòu)。
如果使用相應(yīng)的產(chǎn)品，則圖庫的管理實際就是數(shù)據(jù)庫管理了。

    變更圖與歷史圖
    一個專業(yè)的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)該實現(xiàn)對于圖形的歷史信息的保存，以在必要的時候可以提供給用戶對于歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)實數(shù)據(jù)的比照功能。基于我們系統(tǒng)的靈活結(jié)構(gòu)，我們在系統(tǒng)中為用戶提供了方便的歷史數(shù)據(jù)保存功能，同時也提供歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)實數(shù)據(jù)進行疊加分析的功能。

    TM圖迭加顯示
    我們在系統(tǒng)中可以實現(xiàn)矢量圖與掃描柵格圖像的配準(zhǔn)功能，也就是說TM圖像可以作為底圖“放在”矢量圖下面。因為在配準(zhǔn)的過程中TM圖像同樣具有了地理信息，所以它可隨矢量圖同時移動、分大、縮小等，這樣在需要的時候使用TM圖顯示植被情況，用于防火輔助決策。

    等高線矢量化：
    等高線作為單獨的一層，通過數(shù)字化以后與其它圖形信息 疊加在一張大 圖中，等高線的屬性中必須輸入高程值，系統(tǒng)根據(jù)高程值可生成三維圖。

3．基本功能分析
    任意的漫游
    使用放大、縮小、平移等操作，用戶可在全林區(qū)范圍內(nèi)進行任意的漫游。在任何時候都可輕松地獲取到當(dāng)前的經(jīng)緯度坐標(biāo)。
    方便的面積量算與距離量算
    簡單的雙擊操作就可直接顯示出當(dāng)前面狀對象如林班或火場、行政范圍的面積、周長。使用鼠標(biāo)點取兩點，系統(tǒng)直接顯示兩點之間的直線距離，多點可顯示距離之和。
    開放的線型與符號庫
    系統(tǒng)平臺的線型與符號庫是為用戶開放的，系統(tǒng)為用戶提供線型與符號庫的編輯工具，用戶在需要增加線型與符號時，使用編輯工具可輕松完成。
    地圖信息檢索
    在數(shù)據(jù)字的過程中，行政區(qū)界、林班等圖形要素在我們的系統(tǒng)中要求為面狀的圖形對象，這將為信息的檢索提供巨大的方便。例如：統(tǒng)計某一個行政區(qū)界內(nèi)某一種類型的林班面積，利用非常簡單的編程就可以實現(xiàn)，這也是地理信息系統(tǒng)“拓樸”功能zui基本的一種應(yīng)用。類似的統(tǒng)計功能在數(shù)據(jù)的前提下都是可以實現(xiàn)的。
根據(jù)圖形屬性的查詢并定位是系統(tǒng)提供的另一個主要功能。例如需要查詢某一個行政區(qū)界內(nèi)編號為XXX的林班，或者查詢某一給定范圍內(nèi)的了望塔、機降點、外站、檢查站、加油站、氣象站等。查詢完成后，顯示查詢的結(jié)果列表，并在地圖中進行定位。
    專題地圖
    系統(tǒng)可根據(jù)范圍、直方圖、餅圖、等級符號、點密度、獨立值六種方式生成豐富的專題地圖，在操作時，用戶選中打開的一個圖層（如林班層），選中其中一個屬性例如林班的林種類編號，即可生成一張專題地圖。
    數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理
    建立森林火災(zāi)檔案數(shù)據(jù)庫，在前端使用集成技術(shù)將火災(zāi)檔案數(shù)據(jù)庫與地圖進行關(guān)聯(lián)，并使用解析編輯，將歷史防火與地圖有關(guān)的信息展示在地圖中。實現(xiàn)對火災(zāi)檔案信息的查詢編輯、統(tǒng)計分析、打印輸出功能。對以下內(nèi)容在數(shù)據(jù)庫中進行保存，并提供編輯與輸出功能：機降點兵力布防庫；鄉(xiāng)鎮(zhèn)場所撲火力量庫；山火登記庫；市防撲火兵力調(diào)動表；火場兵力布防表；了望塔信息庫。
    數(shù)字地形模型制作
    為反映整個地區(qū)的地形地貌，利用等高線制作數(shù)字高程模型，并可實現(xiàn)改變視角、視點、推拉及改變比高等操作。這個過程的實現(xiàn)是這樣的：首先利用二次開發(fā)將等高線一層的所有曲線轉(zhuǎn)換成點，由同一條等高線生成的點其高程值與原等高線的高程值相同，在此基礎(chǔ)上可方便地實現(xiàn)三維圖形、電子沙盤的生成。另外，電子沙盤生成以后，等高線、林班可直接疊加在三維圖形上，這樣可非常方便直觀地觀看林區(qū)全貌。
    虛擬現(xiàn)實
    系統(tǒng)不僅可方便地為用戶生成三維圖形、電子沙盤，同時利用等高線數(shù)據(jù)、林班數(shù)據(jù)可實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實功能，可模擬飛機飛行過程中的林區(qū)三維地形及林班情況，這樣用戶可非常直觀地觀察到林區(qū)植被分布與地形信息。另外，如果發(fā)生林火，通過GPS定位系統(tǒng)定位火區(qū)以后，可在地圖中生成一個面域，這個面域也可疊加在三維場景中，再運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提供給用戶飛機在飛行過程中火場的情況。
    網(wǎng)上地圖瀏覽
    利用平臺提供的支持，可以實現(xiàn)地圖在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，*下屬單位在客戶端無需安裝任何軟件，使用操作系統(tǒng)如windows98/2000自帶的瀏覽器都可對服務(wù)器中的地圖進行查看。這種功能在局域網(wǎng)中與在互聯(lián)網(wǎng)中的表現(xiàn)形式是一致的。系統(tǒng)建立以后，*下屬單位在遠程例如在遠區(qū)縣通過撥號或IP網(wǎng)絡(luò)可連接到服務(wù)器上，實時地瀏覽地圖或是通過下載矢量地圖在本地進行管理。
    防火指揮
    防火是林業(yè)管理的重中之重，使用計算機系統(tǒng)的目的，zui主要的目的也是為了防火救火。
    森林火險區(qū)劃分布圖
    根據(jù)森林分布、地形條件（坡度、坡向）、森林地段發(fā)生火災(zāi)的難易程度和危害程度，分三級：
    I級，火災(zāi)危險性大
    II級，火災(zāi)危險性中
    III級，火災(zāi)危險性小
    可將分布圖疊加到全林區(qū)總圖之中。
    林火的預(yù)測預(yù)報
1、火險等級預(yù)測預(yù)報
    利用氣象數(shù)據(jù)和相關(guān)的數(shù)據(jù)進行火險等級分析并形成相應(yīng)的火險等級分布圖。火險天氣等級劃分為五級。等級的生成利用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型，地理信息系統(tǒng)中需要將等級分布圖疊加到行政區(qū)劃圖、林相圖中去。　
2、預(yù)防措施決策：
    系統(tǒng)隨時提供火險等級分布圖，分布圖與行政區(qū)劃圖、林相圖進行疊加，因為在其中同時包含等高線層，所以可在三維圖中同時顯示林班（可用專題地圖的方式區(qū)分不同的林種并顯示圖例）、行政區(qū)界與火險等級分布圖，將火險范圍和與之覆蓋的林區(qū)林種非常直觀地顯示出來，為林火預(yù)防決策提供科學(xué)的依據(jù)。
    林火監(jiān)測與林火定位
    及時發(fā)現(xiàn)林火，系統(tǒng)在界面中提供方便的工具進行林火的定位。在定位的功能上應(yīng)為基于GPS的應(yīng)用提供接口，一般的模式是這樣的：
    使用機載設(shè)備或車載設(shè)備，接收GPS衛(wèi)星定位信息，通過短波進行遠程傳輸，通訊控制機使用串行口與接收設(shè)備連接，通訊控制機則通過局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)等IP網(wǎng)絡(luò)進行連接。在windows的IP網(wǎng)絡(luò)中，一般使用socket進行通訊。通訊控制機啟動后即與地圖工作站建立了TCP連接，在收到數(shù)據(jù)后，進行處理后發(fā)送到地圖工作站。地圖工作站在收到數(shù)據(jù)后，需要進行信令的解析以還原其中的坐標(biāo)然后直接在地圖中進行定位。例如飛機繞火場飛行一周，在地圖工作站上可直接形成一個封閉的面域，通過簡單操作可獲取到火場面積，與通過等高線生成的三維圖以及林相圖、行政區(qū)劃圖、居民地信息進行疊加顯示就可與林火的撲救提供支持。
    林火撲救指揮
    系統(tǒng)可以提供“*路徑的計算”、“火行為預(yù)測”、“計算撲火戰(zhàn)場所需兵力及機具”、“火頭橫長”、“火強度”等輔助計算工具，為指揮員制訂撲火方案提供參考。
    其它功能簡單描述
1. 林火信息管理：林火各種數(shù)據(jù)地圖、表格、數(shù)據(jù)庫管理、維護查詢檢索等
2. 三維林相圖處理：電子沙盤、三維地圖地貌渲染
3. 三維林火趨勢模擬顯示：模擬火場狀況及發(fā)火趨勢、需要相關(guān)林火預(yù)測模型的科研成果支持。
4. TM遙感數(shù)據(jù)擬合、匹配：通過TM數(shù)據(jù)進行地圖擬合匹配等處理顯示植被情況
5. 災(zāi)后損失評估和災(zāi)后處理：自動計算火災(zāi)面積和森林蓄積等各項損失并存檔
6. 林火統(tǒng)計和歷史林火顯示：各時段林火數(shù)據(jù)、顯示統(tǒng)計分析
7. 各*局端地理信息系統(tǒng)：下屬*地理信息系統(tǒng)的二級子系統(tǒng)，實現(xiàn)真正意義上的遠程實時地理信息系統(tǒng)。
8. 互聯(lián)網(wǎng)防火系統(tǒng)：以Intranet技術(shù)實現(xiàn)的防火遠程管理系統(tǒng)，包括簽到、信息傳遞、廣播、郵件、通告板、實時天氣預(yù)報等等。