摘要：森林火灾能对森林资源造成巨大的危害，因此发现林区火源并进行科学决策具有重要意义。本文分析了一种基于Skyline的森林防火辅助决策系统的研建。
关键词：Skyline；森林防火；辅助决策系统
森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，不但带来巨大经济损失，而且也对生态环境和林业产业安全构成威胁，严重者可能威胁到人民生命财产安全。如何经济、快速地扑灭林火，把损失降到最低，已成为森林管理所面临的重要课题。因此，快速发现和科学决策对减少森林火灾损失具有重要意义。
一、Skyline优点
Skyline是一套优秀的三维数字地球平台软件，可利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据，以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。目前，它是制作大型真实三维数字场景的首选软件。
1、产品线齐全，涵盖了三维场景的制作，网络发布，嵌入式二次开发整个流程。
2、支持多种数据源的接入，其中包括WFS、WMS、GML、KML、Shp、SDE、Oracle、Excel及3DMX、sketch up等，方便信息集成。
3、通过流访问方式可集成海量的数据量，它可制作小到城市，大到全球的三维场景。
4、飞行漫游运行流畅，具有良好的用户体验。
5、支持在网页上嵌入三维场景，制作网络应用程序。
二、系统设计
1、主要研究目标。系统以森林防火辅助决策为主要目标，利用多源多分辨率遥感影像数据、数字高程模型、道路、水系等高精度的基础地理信息数据，通过三维地形模型的构建及基础地理信息、林业资源数据的集成，搭建一个可视化的三维基础地理信息平台。在此平台上，提供森林防火火情快速定位、量测分析、防火资源标注管理、作战指挥部署、火情态势模拟及灾后损失评估等功能，建立森林防火三维地理信息系统，为森林防火工作提供一个直观、可视化的三维森林防火辅助决策平台。
2、系统逻辑框架设计。为了满足大数据量传输、分析的需要，系统采用C/S架构模式，数据存储于服务器上，系统客户端可分布安装在不同的计算机上，通过基于三维软件平台的二次开发，实现森林火情态势模拟、森林火灾作战指挥部署、防火资源管理等森林防火辅助决策功能。
3、数据库设计。界定森林防火专题数据内容，提出一套具体的元数据描述参考标准，以及相关空间数据的建模方法。数据库设计内容包括：林班（林班编号、大班编号、小班编号、区县、林地、乡镇、村、面积、地类、林地性质、海拔、地貌、坡度、坡位、坡向、腐殖质厚度、枯枝层厚度、立地类型、林种、植被类型、群落结构等），水系（自然河流、人工河流、人工湖泊、坝、其他水系类型），作战指挥（火点位置、风速、风向、指挥部、医疗点、扑火队伍、重点保护区域、取水点等）、扑火人员信息、防火宣传牌、瞭望塔、高压电力线、防火林带、防火隔离带、扑火装备库、视频监控点、防火预案、行政区划、交通及辅助设施等。
4、系统研究技术路线。系统基于Visual Studio开发环境、C#开发语言，基于C/S架构模式，采用开源的关系型数据库软件Postgre SQL 8.3作为系统数据库，并利用开源的空间数据引擎PostGIS用于二维基础数据的管理、分析操作。三维软件平台采用SkylineTerraSuite软件，系统的研究技术路线如图1所示。
图1 系统研究技术路线图
三、平台关键技术
1、基于Skyline TerraSuite的COM开发模式。TerraSuite系列软件是Skyline公司推出的具有地形建模、信息编辑、网络发布等功能的三维软件。TerraSuite软件已在很多领域得到了很好的应用，它由3个相互独立的子家族构成：erraBuilder Family、TerraExplorerPro Family和Terra-Gate Family。其中，TerraDeveloper是TerraExplorer家族中的一款产品，它是一个基于COM协议的组件，因此可利用各种语言如C++、VB、Java、.NET等进行二次开发；TerraDeveloper集成了TerraExplorerPro的大部分功能，利用它可定制不同的三维GIS功能及个人应用等。
2、基于开源的关系型数据库和数据引擎。系统采用开源的关系型数据库软件Postgre SQL 8.3作为系统数据库，并利用开源的空间数据引擎PostGIS用于二维基础数据的管理、分析操作。Postgre SQL是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。PostGIS在对象-关系型数据库PostgreSQL上增加了存储管理空间数据的能力，相当于Oracle的Spatial部分。PostGIS最大的特点是符合并且实现了OpenGIS的一些规范，是最著名的开源GIS数据库。系统利用PostGIS将所有的空间矢量数据（包括林班数据、防火资源数据等）以二进制形式存储于PostgreSQL数据库中。
3、基于C/S模式的应用体系结构。当前主流的数据服务应用体系结构有两种：客户机/服务器（Client/Server，C/S）模式和浏览器/服务器（Brower/Server，B/S）模式，这两种模式各有利弊。其中，C/S模式具有安全性好、处理速度快、便于处理大量数据并且容易实现较复杂功能的特点，符合系统的需要，因此本系统采用了C/S模式。
四、系统功能设计与实现
1、防火资源管理。防火资源内容包括：水系、瞭望塔、防火宣传牌、防火储备库、防火隔离带、防火林带、视频监控点及重点关注对象高压电力线等。防火资源管理的功能实现包括各种防火资源数据的录入、编辑、删除等。
2、快速查询定位。系统提供了强大的快速查询定位功能，包括模糊查询定位、政区查询定位、点线面周边查询、林班查询等，查询的对象包括各种基础地名、防火资源数据、林班数据，并可实现查询结果的快速定位。
3、作战指挥部署。作战指挥部署主要功能包括：火灾定位、态势标绘、森林防火设施布局分析、智能辅助与决策分析、空间信息测量及林火扑救指挥等。火灾定位是利用火灾卫星监测信息、火灾视频监测信息、GPS定位信息、名称信息等实现三维地图上火灾现场的地点定位；态势标绘是指根据火场情况，在三维地图上设置防火指挥、应急救助点、扑火集结点、防火隔离网、防火路障标注、重点保护区域、取水点等各种信息，生成火情态势图；智能辅助与决策分析是根据着火点与扑火集结点信息，利用现有的道路信息，计算该着火点与扑火集结点之间沿着各种道路行进的最佳路径等。
4、火情态势模拟。火情态势模拟是指依据火场的自然、地理、资源分布及属性和可燃物分布及属性，以及当时的天气条件，模拟火灾的发展、蔓延过程，进而预报出指定时间段火灾蔓延的范围和火势情况，并在三维地图上显示。
5、灾损评估。森林火灾灾损评估是森林防火工作的重要内容，是指对森林火灾灾害的规模及火灾破坏程度的估测和评定。灾损评估主要利用GPS实地获得火场周边的地理精确坐标，利用坐标点勾绘出火灾范围，并通过实地调查火场面积与计算机面积是否吻合，野外核查确定火灾损坏林种类型、林木株数。通过数字化方式将火灾范围输入系统，并进行火灾编码。再通过系统的“提取”功能，直接提取森林资源数据库中的各林班信息，按火场范围与林地资源数据叠加分析。同时查询林木价格信息，经统计可得出森林火灾直接损失，根据实际情况能对影响损失的个别因子进行调整和估算，以得到更为符合实际的灾损统计数据。根据在扑火过程中损失的人力、物资、材料等费用数据，统计出火灾造成的损失情况。同时通过对比火灾前后的遥感影像变化，对影像解译和重新分类来确定森林受灾的程度。此外，统计受灾面积的同时，也对扑火指挥过程进行回顾，以总结扑火经验，可采用模拟回顾以前的状态，进行事后系统评估。
五、结语
综上所述，森林火灾不但烧毁成片的树林、伤害林内的动植物、降低植被的更新能力、引起土壤贫瘠、破坏森林涵养水源的功能，而且给人类的经济建设造成巨大损失，甚至会威胁到人民的生命财产安全。因此，研究一种森林防火辅助决策系统，可提高森林防火管理的工作效率和现代化水平。
参考文献：
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[3]郑晖.GIS在森林防火决策系统中的应用[J].安徽农业科学，2015，36（14）：5974-5976．
论文作者:宋德年
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
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