基于C4ISR架構的林火識別系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、計算機及無線網(wǎng)絡技術近些年發(fā)展勢頭強勁，在林業(yè)工作中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢和巨大潛力，能夠為林業(yè)部門的數(shù)字信息化建設提供有力支持，比如利用計算機圖像識別來發(fā)現(xiàn)火災，利用GIS、GPS技術來定位火災位置，利用無線網(wǎng)絡通訊技術進行數(shù)據(jù)傳輸、指揮調(diào)度等等。隨著軍用C4ISR架構不斷的發(fā)展，在各國軍隊信息化建設領域中表現(xiàn)突出，被廣泛應用于軍事各個領域，故本文將C4ISR這一軍事領域架構創(chuàng)新應用于林火識別系統(tǒng)中，用以解決森林管理部門（林業(yè)部門、森林公安部

2、門、森林消防部門）在工作中存在的問題，比如各部門獲取信息不全面，彼此間信息不共享、不統(tǒng)一等問題，從而本文開發(fā)及實現(xiàn)在C4ISR架構下以林火監(jiān)測識別、告警、指揮調(diào)度等功能為一體的統(tǒng)一管理平臺。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴對目前國內(nèi)外森林火災的現(xiàn)狀進行跟蹤分析，利用C4ISR體系結構，在森林火災的日常管理基礎上，實現(xiàn)林火監(jiān)測、告警以及指揮調(diào)度三個協(xié)同防火系統(tǒng)。擴展并增強了現(xiàn)有防火系統(tǒng)信息單一的不足，建立了三個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)鏈的映射關系，

3、保障了數(shù)據(jù)的實時性和穩(wěn)定性。同時利用3S技術實現(xiàn)了對森林消防隊伍、護林人員以及森林公安的實時跟蹤定位，通過數(shù)字高程(DEM)與衛(wèi)星遙感（或航拍）數(shù)據(jù)的疊加實現(xiàn)真實場景三維環(huán)境的模擬，為火災指揮決策者提供直觀立體的空間參考，提高隊伍指揮調(diào)度的實時性與科學性。
　?、圃诹只鸨O(jiān)測過程中，采用高性能的視頻監(jiān)控攝像頭，實時捕獲森林的監(jiān)測視頻并存儲。如果發(fā)生森林火災，則通過對視頻的動態(tài)特征進行分析，提取幀圖像火焰的顏色特征、面積變化、圓度和尖

4、角個數(shù)變化等信息，再利用一些分類方法（如BP神經(jīng)網(wǎng)絡、SVM等）來實時快速地檢測與識別火災的發(fā)生，并在終端設備上顯示火災發(fā)生位置，給出警報，為現(xiàn)場監(jiān)測人員提供直觀的數(shù)據(jù)參考，提高林火的識別率與及時性，從而可大大降低火災蔓延的可能性。
　　⑶由于系統(tǒng)中涉及多種信息技術，其中GIS技術、視頻信息技術、無線網(wǎng)絡技術以及終端嵌入式技術等均為獨立的學科。為了有效的將這些技術按照C4ISR系統(tǒng)體系結構建立穩(wěn)定可靠的林火識別系統(tǒng)，我們以圖像處理

5、為基礎，開發(fā)林火識別監(jiān)測模塊，聯(lián)合GIS，RS，GPS技術定位火災位置，再利用告警、調(diào)度模塊來給出火災位置警報與火災應急預案。
　?、葘@套架構系統(tǒng)進行測試運行。通過林火識別技術作為基礎，利用林火監(jiān)測系統(tǒng)，調(diào)閱現(xiàn)場實時監(jiān)控，確認火災情況，再根據(jù)林火告警系統(tǒng)，發(fā)出告警，最后利用林火調(diào)度系統(tǒng)，快速啟動應急預案，來有效的完成火災監(jiān)測、告警、調(diào)度等一系列工作。本文中C4ISR這一架構主要就是體現(xiàn)在對森林防火多維度、多層次的各類系統(tǒng)的異構集

6、成，即通過林火識別技術作為基礎，將海量信息匯聚到統(tǒng)一的操作平臺，最后進行集中管理與快速分發(fā)，解決森林火災從快速發(fā)現(xiàn)到最后撲滅這一過程中信息的快速上傳下達任務。
　　⑸本文將C4ISR架構創(chuàng)新應用于森林防火領域之中，將零散的各個功能模塊集成為一體，其主要體現(xiàn)在利用高效率的計算機圖像處理技術及網(wǎng)絡技術、衛(wèi)星及3G通信網(wǎng)絡技術、GIS、GPS這些技術組合成一套由林火識別監(jiān)測、告警、指揮調(diào)度系統(tǒng)的高效率林火識別管理平臺，這樣對于林業(yè)職能部