森林滅火指揮“一張圖”系統建設研究

中國電子科學研究院 王 默 唐靜靜

近年來森林火災頻發，多次出現滅火救援人員傷亡，本文提出了森林滅火指揮“一張圖”系統，實現滅火指揮中的現場態勢展現、現場指揮調度、信息一鍵發布、人員協同會商等功能，解決滅火救援指揮中存在的態勢感知不直觀、資源動向不明顯、各方用戶難協同等問題，力求提升火災救援現場的信息整合能力和綜合展現能力。

森林火災是林業的重大災害之一，在林火撲救過程中存在火場態勢不能全面掌握，撲救隊伍動向不能實時跟蹤，撲救資源調度過程不夠直觀，參與撲救的各方隊伍不好協同等4類問題，增加了林火撲救現場指揮調度的難度，極易造成撲救人員的傷亡。

本文提出構建森林滅火指揮“一張圖”系統，利用GIS技術在空間數據管理、空間查詢、空間分析等方面的特點，在“一張圖”上匯集交通、氣象、林業等各類外部數據，事發地物資分布、人員信息、裝備信息等各類業務數據，以及火災救援現場的實時感知數據，通過對各類數據的可視化展現和綜合分析，構建森林滅火指揮“一張圖”系統，解決上述問題，為林火撲救指揮提供輔助支撐。

1 系統架構

森林滅火指揮“一張圖”系統建設由基礎設施層、數據支撐層、應用支撐層、GIS平臺層、業務應用層、標準規范體系以及運維保障7個部分組成，如圖1所示。

圖1 系統架構

基礎設施層主要利用現有的服務器和存儲資源，支撐系統的建設和運行。

數據支撐層通過匯聚林業、氣象、隊伍、裝備、防火設施等各類數據資源，對森林消防滅火救援相關的矢量數據、影像數據、物資數據、救援力量數據、監測預警數據等進行處理，整合構建底圖數據庫、裝備數據庫、隊伍數據庫、感知數據庫等數據庫，共同支撐系統運行。

應用支撐層通過構建統一用戶管理、統一用戶權限、統一消息服務和日志審計等，支撐上層系統的穩定、高效運行。

GIS平臺層面向上層各類應用，提供基礎地理信息服務、空間分析服務、資源目錄服務、協同標繪服務、資源管理服務、綜合分析服務、物資和資源調配服務等各類服務。

業務應用層主要提供面向森林消防滅火作戰指揮所需的現場態勢展現、現場指揮調度、一鍵信息發布、協同會商等各類應用。

標準規范體系嚴格遵守現有的標準和技術路線，確保整個系統的成熟性、拓展性和適應性，規避系統建設的風險。

西王之“亡羊”，指的是賽季前亮相時偏于高調，對賽季中可能遇到的困難和意外估計不足。西王從高速手里接過的，看似是一支上個賽季差一點打進總決賽的超一流強隊，可實質上，由于高速在俱樂部運作上的“反規律化”，球隊不是以一種正常的方式走到了當時的高度，而一旦那種方式持續不下去了，球隊的一切都面臨著重構。這個任務的艱巨，遠遠超過了西王集團和俱樂部的想象。

運維保障機制是系統架構的重要組成部分，貫穿項目建設的始終，包括運行管理機制和數據更新機制等。

2 數據架構

森林滅火指揮“一張圖”系統數據架構如圖2所示。

圖2 數據架構

該系統涉及到的數據類型主要為遙感影像數據、三維數據、感知數據、矢量數據4種類型，其中遙感影像數據主要來源于氣象衛星，三維數據主要來源于建筑全生命周期模型、傾斜攝影等采集到的數據，感知數據主要包括于業務應用系統填報和手機/攝像頭等終端設備采集的數據，矢量數據主要來源于標繪數據。上述各類數據會先進行數據治理工作，再轉化為標準的空間數據。

空間數據存儲管理中存儲的持久化數據可以對外提供服務，對應用和服務進行支撐，對外提供例如空間分析服務、影像分析服務、實時數據服務、矢量地圖服務等各類服務。

3 服務架構

森林滅火指揮“一張圖”系統服務架構如圖3所示。

圖3 服務架構

該系統的服務架構整體采用微服務架構形式，由服務總線（含API網關）、注冊中心、基礎組件微服務、通用業務微服務、智能微服務、態勢展現微服務、指揮調度微服務、協同會商微服務等組成，從而構建可靈活插拔、可動態更新、可智能適配的全新服務體系，實現對各類服務的動態配置、服務注冊、服務治理、熔斷容錯、日志收集、服務監控等功能。

4 功能設計

4.1 現場態勢展現

現場態勢展現主要利用“一張圖”系統，在地圖上實現對各類信息的集中展示、數據管理、空間查詢和空間分析等功能。在資源調度方面，主要匯總所有可用的應急資源，對就近資源、急需資源進行針對性、專業性、準確性的分析，并給出明確的資源運輸路線；在救援力量方面，能夠對現場的救災隊伍位置情況、救災隊伍數量、救災隊伍裝備情況、現場火頭方向、火情以及撲打方向等信息進行展示；在火場情況方面，以圖層疊加的方式來實現火場的危險范圍地圖標注，了解掌握火場態勢及發展趨勢，標繪火場態勢圖；在周邊環境方面，以圖層疊加的方式來實現周邊建筑、林場分布、交通線路、取水點等信息的地圖標注；在氣象信息方面，以圖層疊加的方式來實現天氣、溫度、風向、濕度等信息的地圖標注。

4.2 現場指揮調度

主要利用“一張圖”系統，根據森林火災現場情況，實現救援指揮現場標繪、現場資源配置調度等業務需要，為協助和指導現場工作提供支撐，主要功能包括救援指揮現場標繪、現場資源配置調度等。其中救援指揮現場標繪主要實現在森林火災救援現場，對火災范圍、行進路徑、作戰區域等進行作戰部署，完成對救援隊伍、救援車輛的站位部署等，并基于“一張圖”系統實現標繪；現場資源配置調度，主要現場指揮人員可以根據火災救援動態，完成對救援資源的靈活配置及動態調度。

4.3 一鍵信息發布

主要利用“一張圖”系統，快速定位、查詢火災現場所有人員的位置和身份信息，通過建立應急通訊錄，實現一鍵撥打電話、一鍵短信（支持群發）、一鍵傳真（支持群發）等功能，快速完成通信調度和任務部署，實現任務的下發與上報。

4.4 協同會商

協同會商主要在“一張圖”上，結合音頻、視頻、文字等方式，為各級各類指揮人員、火災現場作戰人員、各領域專家提供遠程在線會商能力，主要功能包括一張圖協同、文字會商、音視頻會商、文件共享等。

本文提出構建森林滅火指揮“一張圖”系統，整體采用微服務架構形式，系統架構由基礎設施層、數據支撐層、應用支撐層、GIS平臺層、業務應用層、標準規范體系以及運維保障7個部分組成，涉及到的數據類型主要為遙感影像數據、三維數據、感知數據、矢量數據4種，經數據治理后可形成標準的數據資源庫并對外提供服務。

森林滅火指揮“一張圖”系統主要包括現場態勢展現、現場指揮調度、信息一鍵發布、人員協同會商等4部分功能，其中現場態勢展現功能可實現應急資源、救援力量、火場情況、周邊環境、氣象信息等相關要素在“一張圖”上的集中展示；現場指揮調度功能可實現救援指揮現場標繪和現場資源配置調度；一鍵信息發布功能可實現快速通信調度和任務部署；協同會商功能可實現各級各類人員的遠程在線會商。

該系統能夠解決目前指揮救援中存在的態勢感知不直觀、資源動向不明顯、各方用戶難協同等問題，為常態下林火監測預警和非常態下的現場指揮救援，提供輔助決策支撐，從而有效提升指揮救援現場的信息整合能力和指揮調度能力。