基于北斗的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案

基于北斗的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案基于北斗的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案系統(tǒng)概述西藏地區(qū)以牧草地和林地面積最大，近年來(lái)，隨著“精準(zhǔn)林業(yè)”研究的不斷深入，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在其中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，同時(shí)對(duì)于定位的精度要求也不斷提高，簡(jiǎn)單的單機(jī)定位已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)工作的需要。北斗多模導(dǎo)航系統(tǒng)可以同時(shí)接收北斗二代、GLONASS、GPS等導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)合導(dǎo)航定位、測(cè)速、定時(shí)功能，將比GPS有更高的定位精度和更好的完整性狀態(tài)。北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的出現(xiàn)及不斷發(fā)展，使其在森林資源調(diào)查、造林決策、森林防火等方面的應(yīng)用更加深入廣泛。將北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位這一先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在林業(yè)工作中，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精密坐標(biāo)，完成森林調(diào)查與管理中各種境界線的勘測(cè)與放樣落界，成為森林資源調(diào)查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的有力工具。多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置，對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨(dú)特的重要的作用。北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)能夠?yàn)樯痔峁┗A(chǔ)控制網(wǎng)，通過(guò)優(yōu)化布網(wǎng)設(shè)計(jì)，改進(jìn)觀測(cè)方法、提高精度標(biāo)準(zhǔn)，以建立林區(qū)具有足夠精度和密度的基礎(chǔ)控制網(wǎng)，為建立林區(qū)北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站、林業(yè)測(cè)量提供已知數(shù)據(jù)。通過(guò)引入衛(wèi)星導(dǎo)航定位增強(qiáng)系統(tǒng)，對(duì)多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位網(wǎng)格技術(shù)，多模衛(wèi)星導(dǎo)航精密單點(diǎn)定位技術(shù)，多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)等研究，可以使多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)用于面積的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和土方量的測(cè)算。另外，把北斗多模導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)信息化中，進(jìn)行面向林業(yè)的北斗多模導(dǎo)航終端的研制將突破終端集成技術(shù)，將促進(jìn)北斗系統(tǒng)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，帶動(dòng)芯片、設(shè)備、終端、軟件集成等一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要意義。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝Beidou（COMPASS）Navigation-SatelliteSystem﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是我國(guó)重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施。系統(tǒng)旨在建成獨(dú)立自主、開(kāi)放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。對(duì)改變我國(guó)在全球定位領(lǐng)域受制于人的局面，加速我國(guó)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，保障國(guó)家安全、和平發(fā)展，提升我國(guó)的國(guó)際地位具有重大意義。在黨中央、國(guó)務(wù)院和軍委領(lǐng)導(dǎo)的高度重視下，我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，目前已覆蓋我國(guó)全境及亞太地區(qū)，2011年12月27日起，開(kāi)始向我國(guó)及亞太地區(qū)提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等試運(yùn)行服務(wù)，具備了向我國(guó)國(guó)防、公安、交通、能源、海洋、環(huán)保、減災(zāi)等關(guān)系國(guó)家安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域提供服務(wù)的能力。系統(tǒng)服務(wù)包括開(kāi)放、授權(quán)兩種方式，開(kāi)放服務(wù)是向用戶免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)。授權(quán)服務(wù)是為用戶提供高精度、高可靠性的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)。2012年12月27日起，北斗系統(tǒng)在繼續(xù)保留北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)有源定位、雙向授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)基礎(chǔ)上，向亞太地區(qū)正式提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。我國(guó)政府高度重視北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用及推廣工作，先后制定了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》、《高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》、《航天發(fā)展“十一五”規(guī)劃》以及《關(guān)于促進(jìn)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見(jiàn)》等文件，明確提出：“對(duì)于涉及國(guó)家經(jīng)濟(jì)、公共安全的重要行業(yè)領(lǐng)域須逐步過(guò)渡到采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制，鼓勵(lì)其它行業(yè)和領(lǐng)域采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制?！蹦壳埃l(wèi)星導(dǎo)航已作為新興產(chǎn)業(yè)列入《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》，政策支持力度不斷加大，這必將推進(jìn)空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),促進(jìn)衛(wèi)星及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展,未來(lái)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)有望獲得更多的政策支持,帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的大發(fā)展。在中央的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，國(guó)家正在大力優(yōu)化整合軍地資源，加快推進(jìn)北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)建具有中國(guó)特色、與國(guó)際接軌的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用體系。在國(guó)防領(lǐng)域，軍交運(yùn)輸部，正在開(kāi)展《基于北斗軍用車輛調(diào)度指揮與安全監(jiān)控系統(tǒng)》的建設(shè)工作，利用自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)度指揮軍用車輛，實(shí)現(xiàn)一體化作戰(zhàn)指揮和動(dòng)態(tài)監(jiān)管，有效提升作戰(zhàn)指揮和后勤保障能力。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，交通部已經(jīng)完成《重點(diǎn)運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng)工程》的立項(xiàng)并開(kāi)始示范工程建設(shè)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)“兩客一?！边\(yùn)輸車輛的監(jiān)管。在氣象探測(cè)領(lǐng)域，中國(guó)氣象局已經(jīng)完成了《基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的大氣海洋和空間監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)用示范工程》的立項(xiàng)。利用自主北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開(kāi)展基于新型觀測(cè)手段和災(zāi)害預(yù)警能力建設(shè)，提高天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警能力。2.2林業(yè)信息化的發(fā)展現(xiàn)狀森林資源具有生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)多重效益。林業(yè)現(xiàn)代化要走可持續(xù)的生態(tài)林業(yè)之路，如何高效率地利用地球上極為有限的寶貴森林資源，“在最小的資源投入和環(huán)境危害的條件下創(chuàng)造最大的產(chǎn)出”已經(jīng)成為全人類必須面對(duì)的、迫切需要解決的重大課題。在這種深遠(yuǎn)歷史背景的推動(dòng)下，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家繼低投入可持續(xù)林業(yè)(LISF)以后，為適應(yīng)信息化社會(huì)發(fā)展要求對(duì)林業(yè)發(fā)展提出了“精準(zhǔn)林業(yè)”這一新的課題。所謂精準(zhǔn)林業(yè)（PrecisionForestry），是指盡可能的采用高新科學(xué)技術(shù)（如林木遺傳工程、以全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)為代表的“3S”技術(shù)、數(shù)字通訊、林業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、傳感器技術(shù)建立森林土壤分析類型、林地適應(yīng)性評(píng)價(jià)、立地類型與立地條件分析、森林生態(tài)環(huán)境模擬、林木育種、施肥、生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)火害防治及森林收獲等）建立一體化、智能化、數(shù)字化的現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)體系。進(jìn)而使森林最大限度的發(fā)揮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益、實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。精準(zhǔn)林業(yè)的核心是森林的生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的計(jì)測(cè)和監(jiān)測(cè)。其技術(shù)核心是利用RS、GIS、GNSS、ES、BEIDOU建立林地管理、營(yíng)林區(qū)管理、林班管理、小班管理、土壤數(shù)據(jù)、小班坡向、坡度、坡位、自然條件、立地分析、造林模式?jīng)Q策支持、森林光譜數(shù)據(jù)、病蟲(chóng)害信息、森林生長(zhǎng)與空間結(jié)構(gòu)信息系統(tǒng)，研究森林生長(zhǎng)的空間結(jié)構(gòu)性和空間差異性，采取優(yōu)化的森林空間結(jié)構(gòu)調(diào)整理論和方法處方消除和減少這些差異，實(shí)現(xiàn)森林的健康和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。2.3導(dǎo)航終端在林業(yè)的應(yīng)用目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在林業(yè)上的研究還集中在GPS系統(tǒng)上。美國(guó)從20世紀(jì)80年代起就開(kāi)始發(fā)展GPS，其技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)十分成熟，并且應(yīng)用極為廣泛，全球95%以上的衛(wèi)星定位用戶使用該系統(tǒng)。由于GPS技術(shù)具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、自動(dòng)、全天候確定空間三維位置及運(yùn)行速率的功能，因而在森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航、定位、地圖數(shù)據(jù)更新、森林面積精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、飛播造林、森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、林火監(jiān)測(cè)、林界劃分、資源管理等方面可以發(fā)揮重要作用。我國(guó)林地多處山區(qū)，由于山地地形、林冠、樹(shù)干等干擾因子的影響，使GPS在森林中的定位研究受到很大的局限性：定位時(shí)間延長(zhǎng)、定位精度降低，定位結(jié)果可信度差，某些情況下會(huì)出現(xiàn)定位失靈。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛開(kāi)展了GPS用于林區(qū)、山區(qū)的定位實(shí)驗(yàn)研究。近年來(lái)我國(guó)學(xué)者對(duì)山區(qū)、林冠下的GPS進(jìn)行了系列研究，如手持式GPS用于森林固定樣地定位，臺(tái)灣學(xué)者進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)林3S集成研究。美國(guó)學(xué)者對(duì)林冠、測(cè)程、地形、復(fù)測(cè)次數(shù)影響GPS定位精度的研究，日本學(xué)者對(duì)于GPS用于森林監(jiān)測(cè)的研究，加拿大學(xué)者對(duì)土地面積應(yīng)用差分GPS配合氣壓計(jì)的測(cè)量研究。這些研究均建立在單機(jī)定位或事后處理基礎(chǔ)上，幾乎所有研究都局限在林冠下的重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于機(jī)理問(wèn)題、誤差模型的分離研究未見(jiàn)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。國(guó)內(nèi)學(xué)者也廣泛從事實(shí)時(shí)差分GPS研究。1997年開(kāi)始研究林冠、山地及其它森林環(huán)境對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)和電臺(tái)信號(hào)的影響研究，提出了地形對(duì)GPS的影響主要表現(xiàn)是可見(jiàn)衛(wèi)星減少，導(dǎo)致不能定位或者定位精度降低的思路，建立了相應(yīng)的精化數(shù)學(xué)模型；提出林冠對(duì)GPS的影響主要表現(xiàn)在多路徑效應(yīng)和GPS衛(wèi)星信號(hào)弱化和失真，并建立了相應(yīng)的精化數(shù)學(xué)模型（馮仲科等，1999—2003）。但是在林區(qū)某些條件下RTD技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，會(huì)因樹(shù)干、葉、枝影響載波相位而使整周模糊度失鎖，導(dǎo)致整個(gè)定位系統(tǒng)失靈。有學(xué)者曾進(jìn)行過(guò)GPS+GLONASS雙星系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)林區(qū)定位的相關(guān)研究。目前，國(guó)內(nèi)外將多模衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)和多模衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用到林業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)研究還很少見(jiàn)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容3.1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)系統(tǒng)將面向林業(yè)行業(yè)應(yīng)用提供北斗終端、系統(tǒng)整體解決方案，開(kāi)發(fā)終端智能監(jiān)控調(diào)度與管理平臺(tái)軟件，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)適合林業(yè)行業(yè)特點(diǎn)的北斗終端，通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)，具備對(duì)林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)、古樹(shù)名木管理、森林防火等應(yīng)用的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分析能力，以及對(duì)突發(fā)性林業(yè)事件的應(yīng)急響應(yīng)和協(xié)調(diào)指揮能力。3.2建設(shè)原則1、開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化原則在總體設(shè)計(jì)中應(yīng)用開(kāi)放式、模塊化設(shè)計(jì)體系，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單集中，有適應(yīng)外界環(huán)境變化的能力，易于調(diào)整、擴(kuò)充和組合，最大限度滿足業(yè)務(wù)要求。同時(shí)，盡可能采用行業(yè)或國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，或基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行擴(kuò)充，使其一方面符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又針對(duì)具體業(yè)務(wù)和管理要求具備一定的靈活性。要使系統(tǒng)的硬件終端系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、操作平臺(tái)之間的相互依賴減至最小。保證網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、互通和綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用。2、可靠性和安全性原則安全可靠的運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，要充分考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⒖赡嫘院涂筛櫺?，確保數(shù)據(jù)傳輸和通訊穩(wěn)定可靠；同時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸和通信過(guò)程中，采用嚴(yán)格的安全鑒權(quán)機(jī)制和數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)和通訊的安全，避免非法入侵，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。監(jiān)控中心平臺(tái)要求系統(tǒng)要有較高的安全性，要具備容錯(cuò)、備份、自診斷及災(zāi)難恢復(fù)設(shè)計(jì)，便于快速判斷故障點(diǎn)并排除。要配置嚴(yán)密的數(shù)據(jù)安全體系，避免非法入侵，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，防止異常情況的發(fā)生。3、前瞻性和可擴(kuò)充性原則在滿足系統(tǒng)功能要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范的前提下，要充分考慮到系統(tǒng)后期延續(xù)發(fā)展的需要，充分考慮對(duì)現(xiàn)有信息平臺(tái)及資源的充分利用和對(duì)后期系統(tǒng)建設(shè)的需要，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸和通訊流程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織等方面盡可能采用少耦合的設(shè)計(jì)方法，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。在滿足實(shí)用性的基礎(chǔ)上，技術(shù)起點(diǎn)要高，盡量選用先進(jìn)的軟硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信設(shè)施，同時(shí)要從經(jīng)濟(jì)性著眼，保護(hù)原有投資，整合系統(tǒng)資源，減少重復(fù)建設(shè)。3.3建設(shè)內(nèi)容系統(tǒng)針對(duì)林業(yè)信息化業(yè)務(wù)需求，研究北斗導(dǎo)航通信系統(tǒng)在林業(yè)的應(yīng)用，具體建設(shè)以下內(nèi)容：1)北斗林業(yè)應(yīng)用終端設(shè)備建設(shè)北斗林業(yè)野外導(dǎo)航通信手持終端和監(jiān)控中心北斗指揮終端，實(shí)現(xiàn)林業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息的采集、野外工作人員定位監(jiān)控以及工作人員與監(jiān)控中心的通信。2)北斗林業(yè)應(yīng)用終端軟件研制基于北斗多模導(dǎo)航技術(shù)、支持Android操作系統(tǒng)林業(yè)終端軟件。軟件集成定位與通訊技術(shù)、PDA技術(shù)和移動(dòng)GIS于一體，開(kāi)發(fā)位置顯示、路徑規(guī)劃、地圖匹配、報(bào)警、軌跡回放等常規(guī)導(dǎo)航功能模塊。結(jié)合林業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集空間定位信息的自動(dòng)獲取，與其他屬性信息數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)圖形與屬性信息的動(dòng)態(tài)連接。通過(guò)開(kāi)發(fā)與之相匹配的桌面后臺(tái)智能監(jiān)控調(diào)度與管理軟件，方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理、同步更新、全程監(jiān)控及共享等任務(wù)。并具備靈活的二次開(kāi)發(fā)能力。3)智能監(jiān)控調(diào)度與管理軟件研制與導(dǎo)航終端軟件相匹配的服務(wù)器后臺(tái)智能監(jiān)控調(diào)度與管理軟件，包括通信服務(wù)模塊、地圖服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)模塊和監(jiān)控平臺(tái)等功能模塊。實(shí)現(xiàn)實(shí)地調(diào)查人員位置信息的可視化顯示，車輛信息動(dòng)態(tài)監(jiān)控、行駛記錄、軌跡回放、工作統(tǒng)計(jì)查詢，與外業(yè)調(diào)查或巡護(hù)人員互通信等功能。軟件采用gis作為空間定位和數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)服務(wù)，在地圖上直觀地顯示位置情況，同時(shí)系統(tǒng)結(jié)合林區(qū)地理空間數(shù)據(jù)，如等高線、林區(qū)植被種類等信息，為林業(yè)野外調(diào)查或應(yīng)急指揮工作提供決策支持和幫助，提高了調(diào)度指揮工作的有效性和科學(xué)性。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主要功能（1）野外工作人員可查看自己的位置，進(jìn)行定位、導(dǎo)航，并能將位置信息上報(bào)監(jiān)控中心，進(jìn)行工作人員的日常定位監(jiān)控；（2）林業(yè)資源（森林、濕地、野生動(dòng)物等）、古樹(shù)名木等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查信息的采集；（3）森林、牧草有害生物信息采集；（4）火災(zāi)等應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，對(duì)事發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行精確定位，并將位置上報(bào)監(jiān)控中心；（5）野外工作人員與監(jiān)控中心之間提供有效的通信手段，已保證指揮中心下達(dá)的各種指揮調(diào)度信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確的傳達(dá)到工作人員，同時(shí)野外采集信息能夠及時(shí)有效地上報(bào)到監(jiān)控中心；（6）監(jiān)控中心對(duì)野外工作人員及采集信息在三維可視化平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示。4.2系統(tǒng)組成基于北斗的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)由北斗林業(yè)應(yīng)用終端分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)、智能監(jiān)控調(diào)度與管理分系統(tǒng)三部分組成。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)組成圖北斗用戶終端分系統(tǒng)：包括用于森林、牧草地巡護(hù)人員和野外信息采集人員的北斗手持終端，用于野外工作車輛的北斗車載終端，用于移動(dòng)指揮車和監(jiān)控中心的北斗指揮終端。通過(guò)終端的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)野外工作人員的精確定位，以及與監(jiān)控中心間的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)對(duì)各類林業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地存儲(chǔ)和集中管理，同時(shí)提供數(shù)據(jù)檢索功能，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布服務(wù)。智能監(jiān)控調(diào)度與管理分系統(tǒng)：集成了基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、森林現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)與定位數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維場(chǎng)景、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、森林資源、火災(zāi)狀況分布與監(jiān)控管理模塊，為林業(yè)應(yīng)用的可視化管理與應(yīng)急決策提供技術(shù)平臺(tái)工具，并可輔助進(jìn)行林業(yè)應(yīng)用分析。4.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)北斗林業(yè)應(yīng)用終端和智能監(jiān)控調(diào)度與管理平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全天候的準(zhǔn)確定位和安全通信，滿足林業(yè)資源調(diào)查用戶的多種需求。系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖所示：圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12項(xiàng)目總體技術(shù)路線4.4系統(tǒng)工作流程基于北斗的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)工作流程包括森林日常巡護(hù)調(diào)查管理和林業(yè)應(yīng)急事件調(diào)度指揮兩個(gè)過(guò)程。（1）森林日常巡護(hù)調(diào)查管理流程：巡護(hù)人員、現(xiàn)場(chǎng)信息采集人員利用手持終端進(jìn)行定位、導(dǎo)航，并將位置信息上報(bào)及現(xiàn)場(chǎng)采集信息上報(bào)調(diào)度中心，調(diào)度中心將接收的位置信息實(shí)時(shí)在三維監(jiān)控平臺(tái)上顯示；（2）應(yīng)急事件調(diào)度指揮流程：野外工作人員將應(yīng)急事件位置上報(bào)調(diào)度中心，調(diào)度中心進(jìn)行救援隊(duì)伍的調(diào)度安排，并監(jiān)控救援人員的位置信息，接收救援人員上報(bào)的事件現(xiàn)場(chǎng)情況信息，接收信息的可視化展示。分系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1北斗林業(yè)應(yīng)用終端分系統(tǒng)5.1.1主要功能（1）巡護(hù)人員、野外調(diào)查人員、救援隊(duì)員位置定位、導(dǎo)航；（2）野外林業(yè)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)信息采集、表單填寫(xiě)；（3）移動(dòng)指揮車位置信息獲??；（4）救援現(xiàn)場(chǎng)信息采集，并向移動(dòng)指揮車和調(diào)度中心上報(bào)；（5）野外工作人員接收移動(dòng)指揮車和調(diào)度中心下發(fā)的控制指令信息。5.1.2主要組成北斗用戶終端分系統(tǒng)主要由北斗手持終端、北斗車載終端和北斗指揮機(jī)組成。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s11北斗用戶終端分系統(tǒng)組成圖（1）北斗手持終端：采用智能手機(jī)或PAD+手持式移動(dòng)信息采集軟件+北斗背夾的集成模式，智能手機(jī)或PAD通過(guò)藍(lán)牙與北斗背夾集成。北斗背夾分為北斗天線模塊、北斗射頻模塊、基帶處理模塊、電池模塊等幾個(gè)部分，通過(guò)手持終端完成現(xiàn)場(chǎng)工作人員的導(dǎo)航、定位、短消息收發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)信息采集表單填寫(xiě)、多媒體信息采集等功能。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s12手持機(jī)與北斗背夾圖（2）北斗車載終端：支持BD/GPS雙模衛(wèi)星定位和CDMA網(wǎng)絡(luò)通訊的新一代車載終端產(chǎn)品。該設(shè)備采用大容量數(shù)據(jù)采集技術(shù)和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，具備車輛運(yùn)行狀態(tài)的采集、處理、報(bào)警和存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)撲火救援車的實(shí)時(shí)定位、導(dǎo)航。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s14北斗車載終端效果圖（3）北斗指揮機(jī)：部署與移動(dòng)指揮車和監(jiān)控中心，具備北斗RDSS定位、通信等能力，可監(jiān)控管理100個(gè)下屬終端用戶，主要負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場(chǎng)各北斗手持、車載終端發(fā)送的位置和現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情數(shù)據(jù)以及將監(jiān)控中心的控制指令向各北斗終端發(fā)送?？煞奖愕倪M(jìn)行指揮調(diào)度和多級(jí)分組組網(wǎng)，提供對(duì)下屬各撲救隊(duì)員全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控和指揮調(diào)度管理等功能。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s15北斗指揮型終端示意圖（4）北斗林業(yè)應(yīng)用終端軟件：依據(jù)林業(yè)資源調(diào)查導(dǎo)航終端要功能要求，設(shè)計(jì)了導(dǎo)航終端的軟件體系結(jié)構(gòu)圖。本設(shè)計(jì)是在Android操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件程序，應(yīng)用軟件主要包括：數(shù)據(jù)管理、地圖操作、數(shù)據(jù)采集、屬性查看、導(dǎo)航定位等幾部分。圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)各功能模塊的基礎(chǔ)，分別由開(kāi)源軟件MieroWindows及FLNX、sqlite實(shí)現(xiàn)。軟件要達(dá)到的目標(biāo)主要是能有效的顯示電子地圖信息，并將北斗/GPS信號(hào)引入，隨著北斗/GPS信號(hào)的變化能在屏幕上有相應(yīng)的顯示變化。對(duì)于電子地圖信息的提取，采用了sqlite構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)作為管理工具，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。對(duì)于北斗/GPS信號(hào)的提取，通過(guò)對(duì)串口的操作能得到可靠的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)MieroWindows和FLNX實(shí)現(xiàn)用戶界面和電子地圖繪制等顯示程序，通過(guò)JAVA語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航算法和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。綜合以上各部分功能，能很好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s16林業(yè)導(dǎo)航終端軟件框架5.1.3主要技術(shù)指標(biāo)（1）北斗手持終端北斗RDSS短報(bào)文通信指標(biāo)：接收靈敏度：誤碼率：≤1×10-5（方位角0°～180°，仰角20°～49°，接收信號(hào)電平≤-155.6dBW）誤碼率：≤1×10-5（方位角0°～180°，仰角50°～90°接收信號(hào)電平≤-157.6dBW）發(fā)射信號(hào)功率：5W首次捕獲時(shí)間：≤2s失鎖重捕時(shí)間：≤1sGPS/BD2捕獲時(shí)間：冷啟動(dòng)時(shí)間（混合定位模式）：≤32秒熱啟動(dòng)時(shí)間：≤1秒重捕時(shí)間：≤1秒接收通道數(shù)：≥99定位精度:水平≤10米(RMS)定位數(shù)據(jù)輸出頻度：1Hz時(shí)間精度：小于1秒（2）北斗車載終端BD2/GPS雙模接收機(jī)：33通道BD2/GPS雙模定位精度：≤10mBD2/GPS雙模時(shí)間精度：<1sBD2/GPS雙模測(cè)速精度：<0.2m/sBD2/GPS雙模方向精度：<2°速度記錄誤差：≤2.5%里程統(tǒng)計(jì)誤差：≤0.66%歷史數(shù)據(jù)采集采集頻率：最低1Hz，可根據(jù)用戶需要設(shè)置。疑點(diǎn)數(shù)據(jù)采集頻率：5Hz數(shù)據(jù)容量總記錄：500小時(shí)（3）北斗指揮型用戶機(jī)接收信號(hào)頻率：2491.75±5.08MHz；發(fā)射信號(hào)頻率：1615.68MHz±5.08MHz；接收靈敏度：≤-127.6dBm（單支路，誤碼率≤1×10-5，方位角0°～360°,仰角10°～90°，含10°和90°）；接收通道數(shù)：10；首次捕獲時(shí)間：≤10s（95%，從開(kāi)機(jī)至接收并解調(diào)出信息所需時(shí)間）；失鎖再捕時(shí)間：≤2s（95%）；定位精度：水平誤差：≤10m（95%，HDOP≤4）；播發(fā)頻度：最高支持1次/分，具體取決于配置的服務(wù)頻度；監(jiān)管北斗終端數(shù)量100個(gè)。5.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)5.2.1主要功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)是系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存檔與信息管理的中心，該分系統(tǒng)與其它分系統(tǒng)都有直接的數(shù)據(jù)接口。數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)負(fù)責(zé)林業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、位置采集數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等的存檔管理，并且支持對(duì)這些數(shù)據(jù)的查詢與Web發(fā)布服務(wù)。通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理分系統(tǒng)為其它分系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取管理接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、檢索、提取、維護(hù)等功能。5.2.2主要組成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、用戶服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊及硬件支撐環(huán)境組成。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s17數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分系統(tǒng)組成圖（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)接收到的各類林業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、北斗定位數(shù)據(jù)進(jìn)行編目存儲(chǔ)，以保障存檔數(shù)據(jù)能夠得到快速、方便的查詢、瀏覽、獲取與應(yīng)用。（2）數(shù)據(jù)檢索模塊數(shù)據(jù)檢索模塊能夠查詢的數(shù)據(jù)包括元數(shù)據(jù)信息、現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、北斗定位數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)檢索模塊可提供根據(jù)目錄、時(shí)間、空間、類別等多種不同的數(shù)據(jù)檢索方式進(jìn)行檢索，并且能夠根據(jù)不同的檢索結(jié)果和用戶不同的訪問(wèn)權(quán)限，提供相關(guān)數(shù)據(jù)的瀏覽與下載功能，為系統(tǒng)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊主要根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的用戶訪問(wèn)信息，完成對(duì)火災(zāi)專題產(chǎn)品、應(yīng)用支撐數(shù)據(jù)等所有歸檔數(shù)據(jù)和用戶訪問(wèn)信息的統(tǒng)計(jì)與分析，還可以生成并打印相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為數(shù)據(jù)使用者、系統(tǒng)管理人員提供參考。（4）用戶服務(wù)模塊用戶服務(wù)模塊是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的所有用戶進(jìn)行全面的注冊(cè)、權(quán)限分配、信息維護(hù)等管理工作，同時(shí)針對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)外數(shù)據(jù)服務(wù)的要求，為用戶提供創(chuàng)建數(shù)據(jù)訂單的渠道，并進(jìn)行后續(xù)的訂單管理工作。（5）數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的強(qiáng)大管理功能，結(jié)合空間數(shù)據(jù)引擎的特定能力，完成各種關(guān)系數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的備份恢復(fù)、用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)配置管理、存儲(chǔ)管理、訪問(wèn)控制等功能。（6）硬件支撐環(huán)境硬件支撐環(huán)境主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（熱備）、數(shù)據(jù)管理工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、Web應(yīng)用服務(wù)器，為各類數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)提供硬件支撐條件。5.2.3主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量：30TB；歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間：不小于10年；支持至少100個(gè)用戶同時(shí)在線連接和檢索使用；數(shù)據(jù)查詢反饋時(shí)間1～3秒。5.3智能監(jiān)控調(diào)度與管理分系統(tǒng)5.3.1主要功能智能監(jiān)控調(diào)度與管理分系統(tǒng)是一套基于GridStar數(shù)字地球平臺(tái)，對(duì)林業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息的可視化顯示、檢索、統(tǒng)計(jì)、預(yù)警、控制、實(shí)現(xiàn)林業(yè)應(yīng)用的綜合管理和監(jiān)控。主要功能包括：（1）研究區(qū)域三維可視化顯示，包括研究區(qū)域影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)及精細(xì)模型數(shù)據(jù)的展示；（2）林業(yè)信息綜合顯示，包括：位置信息、現(xiàn)場(chǎng)采集信息等；（3）監(jiān)控中心觸摸大屏監(jiān)控與可視化。5.3.2主要組成綜合監(jiān)控與可視化分系統(tǒng)由基礎(chǔ)三維場(chǎng)景構(gòu)建、日常巡護(hù)管理、火源火場(chǎng)定位分析、終端位置調(diào)度管理、終端通信管理和報(bào)警管理六個(gè)子系統(tǒng)組成。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s18綜合監(jiān)控與可視化分系統(tǒng)組成圖（1）基礎(chǔ)三維場(chǎng)景構(gòu)建：軟件支持研究區(qū)域高分辨率影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)在三維可視化平臺(tái)上的快速加載顯示，并能對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行三維仿真建模，達(dá)到高度逼真的三維可視化效果。同時(shí)提供圖層管理、放大、縮小、漫游、空間量測(cè)、空間分析、標(biāo)注標(biāo)繪等基礎(chǔ)三維操作功能。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s19二三維地圖服務(wù)（2）日常巡護(hù)調(diào)查管理：通過(guò)巡護(hù)人員北斗終端的定位功能，可以完成對(duì)護(hù)林巡查人員的流動(dòng)定位，監(jiān)督巡查人員是否巡查到位；可以完成對(duì)車輛的管理和調(diào)度，為日常管理工作中提供方便。同時(shí)將野外森林資源調(diào)查信息在監(jiān)控平臺(tái)顯示。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s110日常巡護(hù)管理（3）應(yīng)急事件定位分析：通過(guò)使用北斗系統(tǒng)終端，可以實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)等應(yīng)急事件快速定位，進(jìn)而將事發(fā)地點(diǎn)的定位信息與三維平臺(tái)系統(tǒng)相結(jié)合，可以為指揮部門(mén)提供直觀的電子地圖顯示，同時(shí)通過(guò)輔助決策及專家系統(tǒng)，及時(shí)準(zhǔn)確模擬火災(zāi)等行為，預(yù)測(cè)應(yīng)急事件發(fā)展，從而形成科學(xué)合理的兵力部署及救援調(diào)度決策。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s111火勢(shì)蔓延態(tài)勢(shì)分析（4）終端位置調(diào)度管理：主要包括各救援隊(duì)員、車輛的路線規(guī)劃、位置顯示、軌跡回放等功能。路徑規(guī)劃支持指揮機(jī)、手持終端、車載終端從起始點(diǎn)、規(guī)避點(diǎn)、經(jīng)由地至目的地的二三維路徑規(guī)劃和導(dǎo)航，并支持偏航后自動(dòng)計(jì)算新的路徑，提高任務(wù)執(zhí)行效率。支持時(shí)間最優(yōu)、距離最優(yōu)搜索條件的路徑分析，協(xié)助指揮機(jī)以最佳效率調(diào)度