王曉庭

（山西省國有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡檢系統(tǒng)在森林管護(hù)中的應(yīng)用

王曉庭

（山西省國有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡檢系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于森林管護(hù)。分析了新一代智能化GPS森林管護(hù)巡檢系統(tǒng)開發(fā)背景，介紹了該系統(tǒng)的主要功能，并詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢。

智能化GPS；森林管護(hù)；應(yīng)用

森林資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)資源，具有維護(hù)地球生命，改造人類生存空間的生態(tài)價值。由于環(huán)境變化和人為破壞，森林一直受到火災(zāi)、盜伐、林業(yè)有害生物、毀林開墾、亂占林地、亂捕濫獵野生動物等的威脅，尤其是人類的破壞，對森林資源的危害是十分巨大的。因此，加強(qiáng)森林資源管護(hù)尤為重要。

1 智能化GPS巡檢系統(tǒng)開發(fā)背景

2013年8月，國家林業(yè)局出臺了《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》，標(biāo)志著我國林業(yè)信息化將由“數(shù)字林業(yè)”步入“智慧林業(yè)”發(fā)展新階段。如果說“數(shù)字林業(yè)”是以數(shù)據(jù)的采集和整理為重點的信息化發(fā)展初步階段，“智慧林業(yè)”則是基于所獲取的信息深層次高級綜合利用的發(fā)展階段。指導(dǎo)意見的出臺為我國林業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)一步指明了方向，明確了林業(yè)工作的新任務(wù)、新要求。“智慧林業(yè)”其典型之一就是建立林業(yè)圖像、視頻資源庫，充分發(fā)揮圖像、視頻信息在理解林業(yè)問題中的重要作用。相關(guān)研究表明，人類獲取的信息80%以上是通過視覺通道獲得的。合理有效的圖形能比文字表達(dá)出更加豐富且易于人們理解的信息。由于林業(yè)資源的特殊性，很多林業(yè)信息通過圖像和視頻傳遞比文字更具優(yōu)勢。

2 巡檢系統(tǒng)的發(fā)展

目前的巡檢系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了四代。第一代巡檢系統(tǒng)，采用的是人工巡檢、手工紙質(zhì)記錄的工作方式，巡檢質(zhì)量和到位率無法保證。第二代巡檢系統(tǒng)，是基于RFID（無線射頻識別）技術(shù)的電子巡更巡檢系統(tǒng)。它不能在電子地圖上直觀地查看巡查人員發(fā)現(xiàn)的情況，此外安裝巡檢點（信息鈕）也受限于現(xiàn)場情況。第三代利用GPS進(jìn)行巡檢，但它的信息不能實時傳輸，存在著對現(xiàn)場情況不能形成圖片影像資料、數(shù)據(jù)容易丟失。第四代智能化巡檢系統(tǒng)，是通過GPS定位技術(shù)、GIS和實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)實時跟蹤、定位管護(hù)人員的準(zhǔn)確位置，查詢相關(guān)人員的行進(jìn)軌跡，不僅擺脫了人工管理的問題，還彌補(bǔ)了GPS系統(tǒng)的滯后性、無法可視化等缺點，也可以通過管護(hù)人員上傳的現(xiàn)場圖片或視頻，實現(xiàn)相關(guān)專家對災(zāi)害的遠(yuǎn)程診斷，從而提高林區(qū)管理工作效率。

3 智能化GPS巡檢系統(tǒng)簡介

第四代巡檢系統(tǒng)是基于GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）、（GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)）和云計算的在線巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)由信息的采集、處理和管理三大部分構(gòu)成。信息采集系統(tǒng)主要由管護(hù)人員的森林巡護(hù)終端進(jìn)行信息采集、GPRS信號傳輸和云信息存儲構(gòu)成。信息處理系統(tǒng)主要依托本地服務(wù)器和阿里云服務(wù)硬件和管理平臺的數(shù)據(jù)處理軟件完成。信息管理系統(tǒng)主要依托運行于本地服務(wù)器的管理平臺結(jié)合云服務(wù)完成自動預(yù)警、人員考勤、應(yīng)急處理等方面的主要功能，并形成自動化分級報警、人員通知、資源調(diào)度等智能化自適應(yīng)處理。

4 系統(tǒng)功能和優(yōu)勢

4.1 人員巡檢軌跡監(jiān)控、記錄查看和軌跡回放

在電子地圖上準(zhǔn)確標(biāo)注出管護(hù)人員的當(dāng)前位置，可以實時監(jiān)測并跟蹤管護(hù)人員軌跡等信息。

軌跡記錄功能可以對任何一位管護(hù)人員歷史軌跡點進(jìn)行調(diào)閱，直觀查看到達(dá)某個位置的時間、時速、精度等信息。必要時可以隨時在電子地圖上調(diào)閱某位護(hù)林人員某時段的巡檢軌跡回放。

4.2 巡檢現(xiàn)場觀測

數(shù)據(jù)采集功能可以通過文字描述、拍照、錄像的方式采集林區(qū)巡檢現(xiàn)場情況，讓管理人員進(jìn)行記錄留存并上報到處理中心。

4.3 隱患（災(zāi)害）處理和實時報警響應(yīng)

報警功能可以幫助管護(hù)人員將發(fā)現(xiàn)的隱患、事件（如火災(zāi)現(xiàn)場）等突發(fā)情況實時通過文字描述、拍照、錄像等方式進(jìn)行上報，為管理中心提供直觀有效的現(xiàn)場情況，為處理隱患（災(zāi)害）提供基本依據(jù)。支持短信、郵件通知管理者。

4.4 巡檢考核記錄匯總

巡檢考核可以對管護(hù)人員進(jìn)行限制性考核?？梢灶A(yù)先設(shè)定完成工作的必要條件，服務(wù)器將記錄每名管護(hù)人員的考核數(shù)據(jù)，支持選擇時間段和人員來進(jìn)行條件查詢，并通過管理者設(shè)定的條件來進(jìn)行匯總，查看護(hù)林人員的考核完成率。

4.5 圖層管理

支持第三方影像圖層的導(dǎo)入，可將每位管護(hù)員管護(hù)區(qū)域地形圖覆蓋到對應(yīng)電子地圖上，在電子地圖上可以直接看到管護(hù)員在巡檢片區(qū)內(nèi)行走軌跡。

4.6 巡檢器電量監(jiān)控

定時采集巡檢器電量使用情況，檢測在巡檢過程中的電量變化，防止巡檢人員惡意關(guān)機(jī)的發(fā)生。

4.7 面積和距離測算

通過鼠標(biāo)點擊，形成閉環(huán)圖形，系統(tǒng)在線實時計算其面積。也可以通過鼠標(biāo)點擊，描繪實際行走路線，系統(tǒng)在線實時計算其距離。

4.8 巡護(hù)區(qū)域管理、自動推送公告

一是可以精確繪制各管護(hù)人員的巡護(hù)范圍，有效提高了管護(hù)人員巡護(hù)范圍的數(shù)據(jù)采集精度。二是通過公告管理，可以實現(xiàn)自動向下級發(fā)送通知，提高管理者的工作效率。

智能巡檢系統(tǒng)不同于以往單純的基于GPS的巡檢系統(tǒng)，其創(chuàng)新性地解決了以下問題：一是自動化全面數(shù)據(jù)采集。本系統(tǒng)通過智能終端的使用，實現(xiàn)了語音、視頻、圖片、短信等全方位的現(xiàn)場信息采集。同時系統(tǒng)還會將地理信息系統(tǒng)、氣象記錄、本地森林災(zāi)害歷史記錄、本系統(tǒng)的報警記錄和使用記錄等全面進(jìn)行采集，形成豐富的全面信息以供使用。二是高可靠性數(shù)據(jù)傳輸、存儲。本系統(tǒng)采用GPRS技術(shù)和阿里云組合，并結(jié)合終端的緩沖機(jī)制，形成了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲。三是可視化顯示、智能化信息分析和處理。系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)融合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和處理提高到智能化的水平，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的單純數(shù)據(jù)堆積。對于輸出結(jié)果采用可視化顯示方式，大大提高了系統(tǒng)的人性化特性。四是自動化預(yù)警和應(yīng)急處理。系統(tǒng)所形成的自動化預(yù)警系統(tǒng)將大大減小森林災(zāi)害的發(fā)生概率，并將發(fā)生災(zāi)害時的危害降低到最低水平。五是系統(tǒng)成本大幅降低。系統(tǒng)資源主要在阿里云服務(wù)器上進(jìn)行存儲，減少了購買硬件和軟件的投入，減少了系統(tǒng)專業(yè)維護(hù)人員的管理和維護(hù)工作；使用安卓智能手機(jī)作為系統(tǒng)巡檢器，可以有效降低系統(tǒng)應(yīng)用中的成本。

5 系統(tǒng)發(fā)展前景

隨著資源保護(hù)意識的增強(qiáng)，對林區(qū)巡檢監(jiān)管工作有著越來越高的要求。積極利用日漸成熟的云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務(wù)內(nèi)外一體的林業(yè)發(fā)展新模式，已經(jīng)成為一種必然趨勢。目前該系統(tǒng)是以縣為單位進(jìn)行管理，隨著在全省的統(tǒng)一使用，可以實現(xiàn)全省森林管護(hù)一張圖，管理人員可以在任何有互聯(lián)網(wǎng)終端的地方進(jìn)行現(xiàn)場指揮和調(diào)度。如果能結(jié)合太陽能源技術(shù)、紅外或者光學(xué)攝像技術(shù)、圖像識別和處理技術(shù)，作進(jìn)一步研究，最終實現(xiàn)無人值守和人工巡檢的組合優(yōu)化。林業(yè)部門在標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)下，建立符合林業(yè)特點的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)林業(yè)系統(tǒng)內(nèi)互聯(lián)互通、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的有效整合與高效利用，將會有效提高林業(yè)管理工作的成效。

[1]張揚南.智慧林業(yè)：現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的新方向[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，4.

[2]羅四維．視覺感知系統(tǒng)信息處理理論[M]．北京:電子工業(yè)出版社，2006，2．

TN967.1

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1005-4707（2015）03-011-02

10.3969/j.issn.1005-4707.2015.06.004

王曉庭（1971-），男，1994年東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)任山西省國有林管理局工程師。

2015-04-25；

2015-05-10。