基于北斗的數字秦嶺系統

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【摘 要】本文利用北斗衛星導航技術，設計實現了基于北斗的數字秦嶺系統，該系統利用北斗導航、高精度測量、移動通信網絡和數字地圖等技術，結合氣象和災害預報信息，通過北斗在秦嶺生態資源保護、巡查、普查、執法、應急救援以及災害預警等領域的應用，實現秦嶺區域的可持續發展，促進秦嶺及其鄰區的資源開發、環境保護、人口分布、產業結構和經濟發展。

【關鍵詞】北斗衛星；數字秦嶺；資源保護；區域發展

0 前言

秦嶺是我國中部東西向延伸的一條巨型山脈，是我國南北自然地理條件的天然分界線，是暖溫帶與北亞熱帶的分界線，秦嶺主脊還是長江、黃河兩大水系的分水嶺。特殊的地理位置，使秦嶺成為我國東部乃至亞洲東部生物多樣性最豐富的地區之一。

基于北斗的數字秦嶺系統利用北斗導航、高精度測量、移動通信網絡和數字地圖等技術，結合氣象和災害預報信息，通過北斗在秦嶺生態資源保護、巡查、普查、執法、應急救援以及災害預警等領域的應用，實現秦嶺區域的可持續發展，促進秦嶺及其鄰區的資源開發、環境保護、人口分布、產業結構和經濟發展。

1 系統設計

基于北斗的數字秦嶺系統包括數字秦嶺綜合運營平臺、數字秦嶺應急救援與應急指揮平臺、數字秦嶺數據中心及各類北斗終端，實現秦嶺資源保護的動態化，秦嶺資源普查、巡查的規范化，實現秦嶺林業執法的信息化，提高秦嶺應急救援和應急指揮的及時性，加強秦嶺災害預警的準確性。系統總體部署如圖1所示。

數字秦嶺系統與北斗衛星和北斗終端交互，實現資源普查、資源巡查、資源保護、資源執法、應急救援與應急指揮、災害預警等功能。

如圖2所示，基于北斗的數字秦嶺系統主要由數字秦嶺數據中心、數字秦嶺綜合應用服務平臺、北斗終端等三部分組成。

（1）數字秦嶺數據中心

數字秦嶺數據中心的主要作用是為上層應用系統數據存儲服務，包括數據的保存、查詢、更改等。由于數字秦嶺系統設計到各個領域、各種類型的數據，數據中心采用混合模式來處理各類數據。

數據中心主要保存秦嶺資源數據，車輛數據，工作人員數據，北斗終端數據，地理信息數據等。資源數據主要是指秦嶺地區的動物資源、植物資源、旅游資源等。車輛數據主要是指秦嶺工作車輛、應急救援車輛等信息。人員數據主要是指秦嶺工作人員的數據，涉及到秦嶺辦、林業部門、公安部門等多個部門的工作人員。終端數據主要是數字秦嶺系統中配發給工作人員的北斗終端、車載終端、應急救援平臺設備等數據。地理信息數據主要是指秦嶺西安段的地理信息，主要是指高程圖、衛星圖以及周邊的交通圖。

（2）數字秦嶺綜合應用服務平臺

數字秦嶺綜合服務平臺為所有與秦嶺相關的政府部門、個人提供綜合服務，該平臺由六個應用模塊和一個數據交換模塊組成：資源普查模塊、資源巡查模塊、資源保護模塊、資源執法模塊、災害預警模塊、應急救援與應急指揮模塊、公共數據交換模塊。

資源普查模塊主要為秦嶺資源普查工作人員提供通信、資源定位、資源數據收集等服務。資源巡查模塊主要為秦嶺資源巡查工作人員提供巡線路規劃、巡查導航、巡查日志記錄等服務。資源保護模塊主要為秦嶺資源保護部門提供無人機作業（如播種、施肥等）導航、遠程作業監控等服務。資源執法模塊為林業執法部門提供現場取證、執法場景拍攝、執法數據存儲等服務。應急救援及應急指揮模塊為為秦嶺山區小范圍搜救、突發事件處置、應急車輛的調度、應急行動的指揮、應急部門的協調提供通信服務。災害預警模塊根據氣象信息、衛星遙感圖像、航拍圖像等信息，預測秦嶺山區近期或者正在發生的火災、山洪、山體滑坡、泥石流等災害，并向相關部門發布預警信息。公共數據交換模塊是數字秦嶺系統和外部系統之間數據交換的橋梁，主要負責從北斗綜合運營平臺、國家位置服務網、氣象信息平臺等外部系統獲取數據和向外部系統提供數字秦嶺的數據。

（3）北斗終端

北斗終端用于實時護林執法和實時資源普查，它的功能是位置信息服務和林業資源信息實時上報，要求低功耗、較高的靈敏度，待機時間滿足實際工作需求。秦嶺由于特殊的地理條件，3G往往無法覆蓋，依賴于北斗RDSS進行數據的接收與發送，更加有效。

2 系統特點

2.1 技術領先、安全可靠

本系統的設計符合秦嶺作為中國中央公園的功能（下轉第138頁）（上接第110頁）定位，在項目設計和建設實施需采用國內北斗衛星導航（芯片組件及產品）最為領先并且成熟的技術和手段，做到適度超前、國內領先。

2.2 集約建設，資源共享

本系統在建設中最大程度上實現共享資源，實現互聯、互通、互操作，盡可能依托西安市的信息化基礎設施，同時整合北斗其它終端資源，充分利用現有資源，減少重復建設，提高信息化投入的利用效率，避免資金和資源的浪費。

2.3 統一標準，擴展兼容

數字秦嶺系統的設計在管理方式、格式及質量等方面嚴格遵守并制定相關標準規范，使本系統能夠隨著業務量的變化方便地擴展和升級，保證本系統與北斗示范綜合運營平臺的兼容性。

3 系統性能指標

1）秦嶺西安段主要旅游景點、人文遺址等精確定位覆蓋率達到100%；

2）秦嶺西安段珍稀植物精確定位覆蓋率達到80%；

3）秦嶺西安段珍稀動物動態監控覆蓋率達到1%；

4）秦嶺山區應急通信范圍達到覆蓋半徑2公里；

5）車輛動態信息數據包丟失率小于0.1%；

6）系統相應時間應小于5s；

7）系統平均無故障時間：7200小時/年。

4 結語

基于北斗的數字秦嶺系統將秦嶺山區植被、珍稀動物、風景旅游點、水庫水壩、歷史遺跡等資源匯聚成秦嶺地理信息“一張圖”，結合北斗衛星的定位、導航、短報文通信等功能，方便秦嶺山區快速應急救援和應急指揮，提高秦嶺山區生態資源保護的信息化水平，降低秦嶺地區生態資源保護的成本，解決當前資源普查、巡查、執法、數據采集等方面存在的問題。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]