汪 東 ，周愛民 ，叢靜華 ，趙明生

（1. 南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023；2. 南京林業(yè)大學(xué) 機械電子工程學(xué)院，江蘇 南京 210037）

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)設(shè)計

汪 東1，2，周愛民1，叢靜華1，趙明生1

（1. 南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023；2. 南京林業(yè)大學(xué) 機械電子工程學(xué)院，江蘇 南京 210037）

大數(shù)據(jù)以其大量、多樣、價值、高速4個特點發(fā)揮著重要的作用，滲透到了各個行業(yè)各個領(lǐng)域，也對森林防火帶來重大影響，這種影響，既源于大數(shù)據(jù)技術(shù)對森林防火管理的推進，也來自大數(shù)據(jù)時代科技發(fā)展趨勢對森林防火管理變革路徑的引領(lǐng)。隨著森林防火所涉及問題復(fù)雜性的凸顯，以及防火決策科學(xué)化的需求的提升，對基于計算機的決策的依賴越發(fā)體現(xiàn)出來。如何利用計算能力發(fā)揮林區(qū)火險防控領(lǐng)域的數(shù)據(jù)的力量，借助計算機模擬的方式為林火監(jiān)控與撲救決策提供依據(jù)，是森林防火技術(shù)領(lǐng)域的一個傳統(tǒng)研究方向的新的發(fā)展機會。本文總結(jié)了森林防火管理中存在的問題，提出了構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)，設(shè)計了包括多維度感知、大數(shù)據(jù)平臺和多層級融合等三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，采用軟件工程開發(fā)中的結(jié)構(gòu)化和原型化相結(jié)合的方法，進行功能解析和模塊劃分，開發(fā)了具有空間分析、預(yù)警監(jiān)測、護林員管理、撲火指揮、火情損失估算、圖形工具等功能的基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)?；诖髷?shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)的開發(fā)將有利于森林防火管理的智能化和森林可持續(xù)發(fā)展。

森林防火；大數(shù)據(jù)；多維度感知；預(yù)警監(jiān)測；火情損失估算

森林火災(zāi)極大的影響森林資源安全，不僅引起水土流失現(xiàn)象，造成生態(tài)平衡嚴重破壞[1]，進而引起生態(tài)系統(tǒng)退化問題，并威脅生物多樣性，也嚴重損害了普通人民生命財產(chǎn)安全[2]。保護森林資源，有效防止森林火災(zāi)、森林有害生物以及人為濫砍盜伐等對森林資源的破壞，是維護國土生態(tài)安全、促進社會和諧穩(wěn)定工作的重要組成部分。將先進的信息化技術(shù)融入森林防火工作，創(chuàng)新智慧化、互動化、一體化、主動化的森林防火管理，是破解森林安全保護難題、創(chuàng)新森林資源保護方式的關(guān)鍵和必然要求[3]。因此，傳統(tǒng)的森林防火方式向大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變迫在眉睫，面向森林防火管理的林業(yè)大數(shù)據(jù)處理問題也成為了林業(yè)領(lǐng)域一個熱點研究課題。

1 森林防火管理中存在的問題

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，新一代GIS技術(shù)、北斗定位通信等先進信息技術(shù)應(yīng)運而生，然而，森林防火管理中仍存在著感知能力不足、信息發(fā)布滯后、信息繁雜冗余、共享程度不高、管理框架粗獷、智慧模式簡單、業(yè)務(wù)體系分散，難以有效協(xié)同存在的問題，森林防火領(lǐng)域信息化技術(shù)應(yīng)用仍然存在很大的提升空間。

(1)感知能力不足、信息發(fā)布滯后

及時、準確預(yù)測森林火災(zāi)和火行為對于做好森林火災(zāi)預(yù)防工作和有效控制森林火災(zāi)十分必要[4]，需要根據(jù)天氣、地形和可燃物等因素對林火蔓延進行預(yù)測[5]。預(yù)警預(yù)測建立在對森林及林區(qū)人員活動全面、實時感知的基礎(chǔ)上，并且由于林區(qū)環(huán)境廣闊復(fù)雜、危害森林事件發(fā)生存在突發(fā)性，需要從衛(wèi)星監(jiān)測、航空監(jiān)測、地面視頻監(jiān)測、傳感器物聯(lián)監(jiān)測以及人員巡查等多個維度對林區(qū)實現(xiàn)全面、系統(tǒng)、實時監(jiān)測，信息發(fā)布滯后，嚴重考驗林火管理決策部門的應(yīng)急反應(yīng)能力。

(2)信息繁雜冗余、共享程度不高

林業(yè)及其業(yè)務(wù)應(yīng)用中存在海量的多源數(shù)據(jù)：林區(qū)宏觀氣象信息、局域森林環(huán)境氣象信息、可燃物信息、病蟲害信息、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)流、衛(wèi)星圖片、林業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、林業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等等[6]，現(xiàn)有的林業(yè)信息系統(tǒng)往往是針對單種或少數(shù)類型數(shù)據(jù)進行采集、管理。異源異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的信息融合共享存在一定壁壘，導(dǎo)致無法發(fā)現(xiàn)和提取不同類型數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，難以提升對各個要素之間相關(guān)性規(guī)律的科學(xué)認識。

(3)管理框架粗獷、智慧模式簡單

感知不透徹、異構(gòu)信息難以共享，海量的林業(yè)數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)高效的管理分析，難以從中挖掘出有價值的信息對業(yè)務(wù)實現(xiàn)“主動、積極”的支持，從而難以實現(xiàn)森林防火業(yè)務(wù)精細化、科學(xué)化、主動化、一體化的管理，框架粗獷，模式簡單[7]，因此需要構(gòu)建能處理海量林業(yè)異構(gòu)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，發(fā)展預(yù)警預(yù)測模型，由“事中事后監(jiān)測”轉(zhuǎn)向“事前預(yù)測”、“事初預(yù)警”的更“智慧”的林業(yè)。

(4)業(yè)務(wù)體系分散，難以有效協(xié)同

森林防火、有害生物防治、林政部門在目前的行政架構(gòu)下，面對同一個管理客體——森林，仍然存在信息直接互通不足[8]，業(yè)務(wù)體系各自為戰(zhàn)，難以實現(xiàn)信息共享、業(yè)務(wù)共通、高效協(xié)作，業(yè)務(wù)平臺多種多樣，在基層的業(yè)務(wù)開展中仍然存在大量的手工記錄、統(tǒng)計的情況，造成數(shù)據(jù)信息多次登記、多次傳遞，存在浪費人力、易出現(xiàn)統(tǒng)計錯誤的情況。

綜上可以看出，目前林業(yè)系統(tǒng)已有的森林防火系統(tǒng)信息化程度參差不齊，對林區(qū)各類森林資源實時動態(tài)情況、林區(qū)火險因素（環(huán)境因素、可燃物因素）、林區(qū)人員活動（林區(qū)工作人員、其他人員）無法實現(xiàn)全面、實時感知；已有各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)間信息繁雜、無法共享，更難以通過信息整合、提取信息間關(guān)聯(lián)、挖掘有價值信息實現(xiàn)對相關(guān)業(yè)務(wù)工作協(xié)同、互動、智能的支撐。

2 面向森林防火管理的大數(shù)據(jù)內(nèi)容

大數(shù)據(jù)技術(shù)浪潮將數(shù)據(jù)提升到戰(zhàn)略高度重視的同時[9]，也為森林防火行業(yè)低成本優(yōu)化策略提供更好地解決方案[10-12]?；诖髷?shù)據(jù)思想的森林防火管理系統(tǒng)的總體目標就是多年數(shù)字林業(yè)信息化發(fā)展基礎(chǔ)上，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與成熟的數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)結(jié)合創(chuàng)新[13]，通過數(shù)據(jù)集中和系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)森林防火管理系統(tǒng)和IT系統(tǒng)的整合[14]，來改善防火系統(tǒng)的洞察力，縮小戰(zhàn)略與執(zhí)行之間的差距。

面向森林防火管理的大數(shù)據(jù)是指一切與森林防火相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括滅火劑、滅火器械和防護裝備等林業(yè)防火物資研發(fā)數(shù)據(jù)，氣象、環(huán)境、樹木、可燃物、土壤等防火過程相關(guān)數(shù)據(jù)，滅火方式、滅火路線、滅火隊伍、火險因子等管理數(shù)據(jù)，災(zāi)害預(yù)測、損失評估等經(jīng)濟數(shù)據(jù)[15]，貫穿整個森林防火過程。面向森林防火管理的大數(shù)據(jù)之所以大而復(fù)雜，是由于森林防火帶有時間屬性和空間屬性，因而需要考慮多種因素在不同時間點和不同地域?qū)ι址阑鸬木C合影響。

在系統(tǒng)優(yōu)化架構(gòu)方面，運用現(xiàn)代信息技術(shù)，以森林防火信息應(yīng)用為主線，以建立森林防火管理信息交互共享系統(tǒng)為切入點，利用VC++語言構(gòu)架基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)平臺[16]，建立功能完備、標準規(guī)范、系統(tǒng)可靠，使用安全、高效便捷的森林防火管理信息化體系，從而通過數(shù)據(jù)和服務(wù)的共享，實現(xiàn)森林防火管理、火險等級分析與決策支持的交互共享功能三位一體的智能財務(wù)管理信息平臺，提高森林防火管理水平、監(jiān)測預(yù)警能力和宏觀決策能力。

3 基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)融合大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、新一代GIS等先進信息技術(shù)，深入研究森林多維感知、林業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、實時預(yù)警預(yù)測、協(xié)同業(yè)務(wù)四大應(yīng)用技術(shù)體系，實現(xiàn)對現(xiàn)有森林防火業(yè)務(wù)的有力支撐并創(chuàng)新建立科學(xué)高效的森林防火業(yè)務(wù)模式，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示?；诖髷?shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)可見，包含3個層次，分別是最底層的多維度感知、中間層的大數(shù)據(jù)平臺和最高層的多層級融合運用，每一層的具體的功能為：

圖1 基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of forest fi re prevention management system based on big data

(1)構(gòu)建空、天、地立體化林區(qū)多維感知體系

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)的最底層是多維度感知，在這一層里，系統(tǒng)主要進行全天候、立體化多維度感知。面向森林資源、林區(qū)環(huán)境、人員活動，構(gòu)建以移動互聯(lián)為核心，融合衛(wèi)星遙感、航空監(jiān)測、視頻監(jiān)測、林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等手段，實現(xiàn)對林區(qū)深度感知，開發(fā)林區(qū)空、天、地多維可視化感知體系，發(fā)展多信息融合通信與指揮調(diào)度技術(shù)，實現(xiàn)林區(qū)態(tài)勢展現(xiàn)一體化與通信指揮跨平臺高效交互。除了通過北斗衛(wèi)星采集定位數(shù)據(jù)外，還利用衛(wèi)星定位、航空遙感、氣象雷達、機器視覺等技術(shù)采集火險要素，形成涵蓋不同尺度和要素的監(jiān)控體系，為森林火險監(jiān)測提供充分詳實的數(shù)據(jù)。視覺智能識別則通過紅外-可見光雙模式實現(xiàn)森林區(qū)域全覆蓋監(jiān)控，在火災(zāi)苗頭階段進行早期報警，有效的遏制重大林火的發(fā)生。

(2)構(gòu)建數(shù)據(jù)統(tǒng)一、高度共享的林業(yè)防火大數(shù)據(jù)平臺

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)的中間層是大數(shù)據(jù)平臺，在這一層里，系統(tǒng)主要進行智慧化、可視化的大數(shù)據(jù)分析，并實現(xiàn)林火預(yù)警與預(yù)測。如果沒有大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在多維度感知層中快速積累的數(shù)據(jù)，將會變得十分龐大和復(fù)雜。數(shù)據(jù)本身并不能創(chuàng)造價值，只有通過有效分析，才能幫助種植者做出有效決策。因此林業(yè)防火大數(shù)據(jù)平臺的核心是機器學(xué)習，快速、智能化、定制化地幫助用戶獲取數(shù)據(jù)，獲得分析結(jié)果，進而做出防火管理決策，提高防火機械、設(shè)施和人員使用效率。在基礎(chǔ)設(shè)施提供網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、運行環(huán)境的基本硬件后，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫等不斷積累數(shù)據(jù)，林業(yè)防火大數(shù)據(jù)平臺從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得有價值信息，完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警預(yù)測、數(shù)據(jù)交換、視頻接入、地理信息共享等應(yīng)用。

(3)構(gòu)建基于林業(yè)海量數(shù)據(jù)的實時預(yù)警、預(yù)測體系

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)的最頂層是多層級融合運用，在這一層里，系統(tǒng)主要實現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多層級、協(xié)同化應(yīng)用。通過對森林火險、林火行為、林業(yè)有害生物、林業(yè)違法行為與森林資源、森林氣象環(huán)境、時間等多元素多尺度耦合模型研究，揭示火險、林火發(fā)展蔓延、潛在火行為與林區(qū)各要素相互作用機制，發(fā)展火險、林火、有害生物、違法行為預(yù)警、預(yù)測模型，優(yōu)化預(yù)警、預(yù)測方法?；诤Ａ繑?shù)據(jù)不斷自我演化的專家模型庫，通過專家模型在海量數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，利用大數(shù)據(jù)機器學(xué)習、人工智能不斷完善演化，建立各種新的預(yù)警預(yù)測模型，提高預(yù)警預(yù)測時效性和準確性。進行科學(xué)決策支撐，通過前端感知、軟件模型、專家?guī)旒皯?yīng)急預(yù)案和各類外部數(shù)據(jù)的支持，通過多種時間、空間、視圖進行可視化展現(xiàn)，實現(xiàn)森林防火管理、森林執(zhí)法管理、林火撲救指揮管理等決策功能。

4 基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，采用軟件工程開發(fā)中的結(jié)構(gòu)化和原型化相結(jié)合的方法，自上而下對系統(tǒng)進行功能解析和模塊劃分，主要提供了空間分析、預(yù)警監(jiān)測、護林員管理、撲火指揮、火情損失估算、圖形工具等功能，具體功能模塊圖如圖2所示。

圖2 基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)功能模塊Fig.2 Function module of forest fi re management system based on big data

空間分析模塊具有空間查詢和屬性查詢功能，能完成點擊查詢、條件查詢、面積測量、周長測量、防火隔離帶分析等任務(wù)，可以方便地測量長度、面積，并進行屬性與圖形數(shù)據(jù)的雙向查詢，具有全方位、多角度的直觀性，界面如圖3所示。

預(yù)警監(jiān)測模塊具有熱點報警、護林員報警、視頻監(jiān)測報警等一體化報警功能以及氣象信息、火險等級預(yù)報等輔助功能，將所有報警源統(tǒng)一到同一界面下瀏覽查詢，減少了林火管理人員的工作強度，同時避免了多個系統(tǒng)的交叉使用，界面如圖4所示。

圖3 空間分析界面Fig.3 Spatial analysis interface

護林員管理模塊具有護林員實時位置確定、護林員群單呼、護林員軌跡查詢、定位數(shù)據(jù)跟蹤回放、護林員采集的視頻回傳等功能，能對護林員實時動態(tài)的定位跟蹤，查看起來一目了然，增強了護林員與林火指揮中心的信息溝通，有助于個人的安全，界面如圖5所示。

圖4 預(yù)警監(jiān)測界面Fig.4 Early warning monitoring interface

圖5 護林員管理界面Fig.5 Ranger management interface

撲火指揮模塊具有火場標繪、火場管理和GIS基本用途等功能，能完成包括圖層控制、地圖瀏覽、圖形選擇、圖形標注等基礎(chǔ)GIS功能、火場態(tài)勢分時段記錄和火行為預(yù)測等任務(wù)，輔助防火指揮中心突破時空限制，全面掌握火場信息，有助于撲火輔助指揮和事后總結(jié)，結(jié)合定位功能，能有效掌握撲救人員分布情況，界面如圖6所示。

圖6 撲火指揮界面Fig.6 Fire fi ghting command interface

火情損失估算模塊具有火點快速定位、林木過火面積估算、火情損失估算等功能，通過定位、災(zāi)情查詢、北斗衛(wèi)星定位圈定范圍來完成林火的管理、上報和森林火災(zāi)損失估計等任務(wù)，界面如圖7所示。

圖形編輯模塊具有圖層控制、好專題制圖、地圖預(yù)覽、圖形選擇、樹種分布等各統(tǒng)計報表等功能，能完成圖層的打開、關(guān)閉、移動、設(shè)置和過濾，地圖的放大、縮小、漫游和指定比例尺，自定義專題圖生成、林木信息的生成打印等任務(wù)，界面如圖8所示。

圖7 火情損失估算界面Fig.7 Fire loss estimation interface

圖8 圖形編輯界面Fig.8 Graphical editing interface

基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)，有效合理收集和存儲現(xiàn)有森林防火海量數(shù)據(jù)，集科學(xué)、有效、便捷的數(shù)據(jù)診斷、聚合與分析方法，提供動態(tài)實時防火滅火數(shù)據(jù)的同時，更力求挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)在價值并轉(zhuǎn)換為信息。基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)可以通過主控中心、應(yīng)急發(fā)射車、信號發(fā)射塔、音頻和視頻終端等設(shè)備，實現(xiàn)視頻和聲音信息之間的即時切換。比如，遇到林火突然爆發(fā)、大面積蔓延等緊急突發(fā)事件，手機、指揮終端里的可視屏，系統(tǒng)都能實現(xiàn)“應(yīng)急廣播”與“視頻圖像”的“一鍵式切換”，在幾秒內(nèi)發(fā)揮出應(yīng)急指揮功能。基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)，通過空間分析、預(yù)警監(jiān)測、護林員管理、撲火指揮、火情損失估算、圖形工具等模塊功能，解決了以下五方面難題：林火信息的發(fā)布時效性，確?；鹎樾畔⒌募皶r快速發(fā)布；林火信息的權(quán)威性和安全性，確保火情信息的科學(xué)精準無誤報；林火信息的雙向傳達性，確保指揮中心、流動網(wǎng)點和護林員之間的溝通交流；林火信息的區(qū)域覆蓋性，確保林火撲救效率和能力；林火信息的可利用性，深入挖掘后的信息能提供災(zāi)情損失等深層數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論與討論

本文針對森林防火管理中多渠道積累獲得的海量數(shù)據(jù)沒有得到更好的再利用問題，提出了基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)將森林防火管理系統(tǒng)的空間分析、預(yù)警監(jiān)測、護林員管理、撲火指揮、火情損失估算、圖形工具等功能統(tǒng)一在林業(yè)大數(shù)據(jù)體系之下，使原本各自獨立的采集、分析、預(yù)測、管理工作以有效控制森林火災(zāi)為核心聯(lián)系起來，通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行聚合、分析和挖掘，完成了系統(tǒng)優(yōu)化整合與大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建工作，進行了實時防火數(shù)據(jù)采集、匯總、分析和運用，實現(xiàn)了對森林防火、森林資源保護業(yè)務(wù)的主動、協(xié)同化支撐?；诖髷?shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)對于充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高火險預(yù)報、火行為預(yù)報的準確性、加強森林火災(zāi)的管理控制有著積極的作用。建議今后從以下幾方面進行相關(guān)深入后續(xù)研究：

(1)常規(guī)的監(jiān)測火情主要依靠地面人員巡護、瞭望臺觀測、航空巡邏等，存在著造價高限制，結(jié)合當前迅猛發(fā)展的信息技術(shù)，今后應(yīng)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行時空信息、環(huán)境信息、林木信息、火情信息等的采集，監(jiān)測林區(qū)的溫濕度、煙霧濃度、光亮度、風向風速、大氣壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)增強森林防火管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時采集性，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)沒有完全實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集，部分是提前采集錄入數(shù)據(jù)庫的，今后應(yīng)改進設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能，確保數(shù)據(jù)無滯后的同步采集傳輸，如通過移動節(jié)點和數(shù)字生理信號采集滅火救災(zāi)人員的生理參數(shù)、體征狀態(tài)等，有助于確保人身安全。

(3)提高基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)的智能決策性，輔助指揮員進行更加精確的滅火科學(xué)決策，利用數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)自動補償、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等操作，能夠?qū)τ诨瘘c篩查、林火蔓延方向、潛在火險、火場安全形勢評估、現(xiàn)場指揮調(diào)度、滅火人員緊急避險等情況進行更加智能化、現(xiàn)代化的決策。

[1]金 森,李建民.農(nóng)林交錯區(qū)典型地表死可燃物含水率預(yù)測[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2014,34(12):27-34.

[2]李建微,陳崇成,余輪,等.一種大數(shù)據(jù)量森林場景組織及其實時繪制方法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2007, 19(24):5722-5725.

[3]趙 塵.大數(shù)據(jù)在森工行業(yè)的應(yīng)用前景[J].森林工程, 2016,32(3): 32-35.

[4]金 森,楊艷波.基于熱重的南方7種典型喬木葉片熱解特性和燃燒性分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(12):58-63.

[5]金 森,王曉紅,于宏洲.林火行為預(yù)測和森林火險預(yù)報中氣象場的插值方法[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2012, 32(6):1-7.

[6]徐 浩.浙江省森林資源信息化管理解決方案研究[D].臨安:浙江農(nóng)林大學(xué), 2015.

[7]李 慧.一種改進的隨機森林并行分類方法在運營商大數(shù)據(jù)的應(yīng)用[D].成都:電子科技大學(xué), 2015.

[8]郭小波,張德賢.大數(shù)據(jù)背景下災(zāi)害年份糧情信息模型仿真[J].計算機仿真, 2016, 33(1):446-449.

[9]張文燚,項連志,王小芳.大數(shù)據(jù)分區(qū)管理模型及其應(yīng)用研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報,2014(3):353-360.

[10]胡為艷,艾民,周光彬,等.基于大數(shù)據(jù)的信令監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù), 2016,40(1):95-101.

[11]湯 煬.基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院財務(wù)管理與決策系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].西安:第四軍醫(yī)大學(xué), 2013.

[12]蘇蓉.基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字圖書館信息服務(wù)研究[D].武漢:華中師范大學(xué), 2014.

[13]Bellatreche L, Cuzzocrea A, Song I Y. Advances in data warehousing and OLAP in the big Data Era[J]. Information Systems, 2015, 53(C): 39-40.

[14]Benammar M, Souissi R. A New Approach based on Wireless Sensor Network and Fuzzy Logic for Forest Fire Detection[J].International Journal of Computer Applications,2014,89(2):48-55

[15]張 貴,龍朝夕,鄧妮娜,等.森林火災(zāi)恢復(fù)力評價研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(9):9-12.

[16]叢靜華,汪 東.一種基于大數(shù)據(jù)挖掘的集成化森林防火信息化系統(tǒng)[P].CN105719421A ,2016.

Forest- fi re prevention management system design based on big data processing

WANG Dong1,2, ZHOU Aimin1, CONG Jinghua1, ZHAO Ming-sheng1
(1. Nanjing Forest Police College, Nanjing 210023, Jiangsu, China;2. College of Mechanical and Electronic Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

Recently, big data with the characteristic of volume, variety, velocity and value, has played an important role. More and more attentions have been put into the potential of big data in all fi elds. Big data provides new development opportunities for databased decision-making in the forest- fi re prevention, which has gradually showed great potential and advantages in the wave of modern forest- fi re prevention technology developments. The dependence on the computer to making decision highlights the complexity and the importance of forest- fi re prevention. How to use computer to maximize the potential of big data in the forest- fi re prevention fi elds and how to use computer stimulation to provide evidence for forest- fi re prevention decision making are a urging question in the age of big data and a new development opportunity. This paper analyzed its existing issues in forest- fi re prevention approaches, and introduced big data content of forest- fi re prevention. Based on the characteristics of forest- fi re prevention information, the data structure of forestry big data processing system fell into three layers: multi-dimensionality feeling layer, big data platform layer, and multiple levels fusion layer.By using the combination of structured and prototyping method in software engineering, forestry big data processing system oriented to forest- fi re prevention was developed. It provided powerful functions with assist and supports a broad range of operating systems,including spatial analysis, early warning monitoring, forest management and fi re command, fi re loss estimation, and graphical tools.Using big data technology on forest- fi re prevention can help ensure sustainable development of forests.

forest- fi re prevention; big data; multi-dimensionality feeling; early warning and monitoring; fi re loss estimation

S762.3

A

1673-923X(2017)11-0030-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.11.006

2016-08-22

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目（201304405）；南京森林警察學(xué)院預(yù)研項目（LGY201507）；江蘇省青藍工程人才工程項目；江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程項目（PPZY2015A058）

汪 東，副教授，博士研究生；E-mail：wangdong9931111@163.com

汪 東，周愛民，叢靜華，等.基于大數(shù)據(jù)的森林防火管理系統(tǒng)設(shè)計[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2017, 37(11): 30-37.

[本文編校：吳 毅]