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

1、計算機及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(shè)提供有力支持，比如利用計算機圖像識別來發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，利用GIS、GPS技術(shù)來定位火災(zāi)位置，利用無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸、指揮調(diào)度等等。隨著軍用C4ISR架構(gòu)不斷的發(fā)展，在各國軍隊信息化建設(shè)領(lǐng)域中表現(xiàn)突出，被廣泛應(yīng)用于軍事各個領(lǐng)域，故本文將C4ISR這一軍事領(lǐng)域架構(gòu)創(chuàng)新應(yīng)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(gòu)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：
　?、艑δ壳皣鴥?nèi)外森林火災(zāi)的現(xiàn)狀進行跟蹤分析，利用C4ISR體系結(jié)構(gòu)，在森林火災(zāi)的日常管理基礎(chǔ)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(guān)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(shù)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(zāi)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(xué)性。
　　⑵在林火監(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(zāi)，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(luò)、SVM等）來實時快速地檢測與識別火災(zāi)的發(fā)生，并在終端設(shè)備上顯示火災(zāi)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(zāi)蔓延的可能性。
　?、怯捎谙到y(tǒng)中涉及多種信息技術(shù)，其中GIS技術(shù)、視頻信息技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及終端嵌入式技術(shù)等均為獨立的學(xué)科。為了有效的將這些技術(shù)按照C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)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(chǔ)，開發(fā)林火識別監(jiān)測模塊，聯(lián)合GIS，RS，GPS技術(shù)定位火災(zāi)位置，再利用告警、調(diào)度模塊來給出火災(zāi)位置警報與火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案。
　?、葘@套架構(gòu)系統(tǒng)進行測試運行。通過林火識別技術(shù)作為基礎(chǔ)，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(zāi)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(yīng)急預(yù)案，來有效的完成火災(zāi)監(jiān)測、告警、調(diào)度等一系列工作。本文中C4ISR這一架構(gòu)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(gòu)集

6、成，即通過林火識別技術(shù)作為基礎(chǔ)，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(zāi)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(wù)。
　　⑸本文將C4ISR架構(gòu)創(chuàng)新應(yīng)用于森林防火領(lǐng)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(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、衛(wèi)星及3G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS、GPS這些技術(shù)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