基于北斗衛星導航系統的森林消防信息系統的構建

淡芳芳 肖文軍 羅明

摘 要：文章基于北斗衛星導航系統的應用，分析森林消防信息系統信息化建設中存在的諸多問題，通過對森林災害發生到應急處理結束過程的研究，將森林消防信息系統處置森林火災的過程分成環境監測、災害預警、信息傳輸、應急處置、應急保障和支持等環節，從森林消防信息系統構建的目標、原則、建設內容和“軟硬件”系統等方面提出了切實可行的設計思路，依此構建出基于北斗衛星導航系統的空天地一體的森林消防信息系統和災害監測平臺。

關鍵詞：北斗衛星導航系統;森林消防;信息系統

0 ? 引言

突發性公共事件不再是一個“是否會”發生的事件，而是一個“何時”發生的事件。突發森林災害是危害大、救援難、面積廣、及時性強的自然災害，在應對森林火災的對策和措施上，目前世界各國采取的都是空、天、地一體相結合的模式。但是，各國在具體的應急管理體制、機制和相關制度，尤其是早期預警和應急響應處置技術手段有不同應用。減少森林火險、加強早期預警、加強應急響應與處置是我國森林火災應急管理的重點，而這一切的核心，都取決于“信息”—早期預警信息獲取、信息有效及時的傳遞、科學決策的信息支持、應急處置的信息保障等[1]。因此，基于北斗衛星導航系統構建森林消防信息系統，能夠將多元森林消防應急力量聯合形成一個有機聯系的整體，科學、安全、有效地撲救森林火災[2]。

1 ? 北斗衛星導航系統的組成與功能特點

我國自主研發的北斗衛星導航系統，旨在建構一個開放兼容、自力更生、可靠穩定、先進技術的全球衛星導航系統。該系統為衛星導航應用創造良好的產業支撐，促進衛星導航產業的形成，促進和保障國家衛星導航在國民經濟和社會產業中得到推廣和應用[3]。

1.1 系統的組成

空間段：由3顆地球靜止軌道衛星組成，分布于地球的上空，可在某工作衛星失效時予以接替。地球段：由中心控制系統和標校系統組成。用戶段：用戶的終端，如天線、芯片、模塊等。北斗衛星導航系統能夠為使用者提供準定位、高精度、導航、授時、短信通信等全天候服務的能力。

1.2 系統的特點

一是系統性能指標先進，全球范圍定位、測速、授時精度都達到世界先進水平，亞太地區性能更優;二是功能強大，其定位導航和短信通信功能，可提供精確的定位導航、各地的通信、國際搜救等相關服務;三是自力更生系統，具有安全、可靠、穩定、保密性強的特點。

因此，將北斗衛星導航系統與森林火災監測儀器直接相連，經由北斗衛星導航系統提供超準確度的定位于導航服務，能準確獲得各處森林火災監測儀的位置和時空信息，實時將森林火災預警信息傳輸到監測中心，及時做森林火災預警，為當地森林消防爭取寶貴時間。同時，森林火災地區可以通過北斗衛星導航系統的短報文功能及時發出求救信息，前線救援人員和指揮部隊也可以通過北斗衛星導航系統的短報文功能進行通信交流，保證了救援時間和救援物資的充分利用。

由此可見，北斗衛星導航系統不僅在森林火災早期預警信息獲取、災害信息傳遞方面大有可為，而且在災后救助、科學決策方面也有廣闊天地。

2 ? 我國森林消防信息系統建設中的主要問題

我國應急管理體系逐步建設以“一案三制”為主心骨。2018年3月，我國應急管理部批準設立，這意味著我國的應急資源得到集中有效利用，減災、救災、防災整體能力有所提高。但是，由于歷史欠賬較多，我國應急管理的水平與能力距國家現代化的治理體系需求還有一定差距，森林消防應急管理系統建設的能力和水平也難以同新時代森林消防日益增長的安全需求完全適應[4-5]，這主要表現在以下幾方面。

2.1 ?森林消防信息化基礎建設薄弱

雖然我國森林消防基礎設施建設步伐在加快，但由于過去多年遺留問題以及各地區發展水平和經濟水平的差異顯著，森林消防的基礎設施建設依然薄弱。除部分省區外，森林消防預測預報系統與森林火災通信與控制調度系統仍然不完善，林區通信基礎薄弱，林區無線通信覆蓋率不高，信息化設施基礎建設落后是當前存在的重要議題。

2.2 ?森林消防信息系統建設標準不一

雖然我國各級森林消防指揮中心建設熱情較高，但在某些程度上還存在重復建設、硬軟件建設失衡和“信息孤島”現象，缺乏國家相應的規范和技術支持，在匹配兼容的平臺體系上不夠成熟。一個地區消防諸多工作都會反映在消防效果上，應對消防能力的儲備和各管理部門的有序有效協調都會影響到消防效果，人員配合、物資配給和后勤保障等方面與消防效果的好壞緊密聯系。因此，對許多相關標準和管理技術進行深入的研究具有必要性和重要性。

2.3 ?森林消防信息系統建設綜合性不強

森林消防信息具有種類繁多、互補性強、相關性強的特點。目前，各應用系統的數據諸多處于獨立的狀態，各信息系統之間的連接不暢，需充分利用跨境信息應用的潛力。相比于業務應用系統，基于信息中心平臺的綜合應用系統，在軟件支撐和系統運行環境上相對薄弱，規劃建設稍顯滯后，限制了消防信息的快速共享和流動，森林消防信息的整體作用和價值還未得到充分發揮。

2.4 ?森林消防指揮信息不對稱、共享性不夠

指揮中心與森林火災現場的通信不對稱，無線通信系統只能將實時信息返回到前指，而不能通過實時圖像將信息反饋到基指，對現場情況了解不夠詳細和準確，這可能影響判斷導致救援的延誤。

在森林消防信息管理能力方面相對較弱，不能夠對氣象、地理、隊伍力量、車輛、滅火技術、滅火預案等森林消防信息有效管理，森林消防通信指揮系統聯網無法在區域內實現，在綜合調度能力方面相對薄弱，這在一定程度上阻礙了重大林火區域內和區域間快速協作和應急準備的實現 。

3 ? 森林消防信息系統構建的目標、原則與內容

3.1 ?森林消防信息系統構建的目標

構建森林消防信息系統要致力于快速處置森林火災，降低其對森林火災帶來的破壞;要利于保護森林生態多樣性，為生態文明建設奠定良好的基礎。對于構建森林消防信息系統，須實現空、天、地一體化，以森林消防信息的“早期預警、快速傳遞、全面支持”為目標，以實現快速、高效處置森林火災[6]。

3.2 ?森林消防信息系統建設原則

（1）針對性：根據具體的山情、林情和社會條件，根據具體情況因地制宜地設計，保證其功能最大限度地發揮效益。（2）層次性：須結合當地實際情況，從天、空、地“一體化”，流動點與固定點“相結合”來獲取森林消防信息，根據不同地區具體情況制定相應的森林火災應急救援預案，才能在緊急情況下，有效調動各方救援力量，把緊張有限的資源充分發揮作用，將損失降到最低。（3）科學性：運用北斗衛星導航技術等現代化技術手段，仔細分析森林火災多年來發生的規律，合理、科學、恰當地總結歸納不同類型的森林火災。

3.3 ?森林消防信息系統的建設內容

在我國發現森林火災主要有3種方法：（1）衛星過境時確定熱點地區，一經發現熱點信息，應立刻將相關熱點信息發送至相應區域消防部門，消防部門在對其確認后立刻進行反饋，在最短的時間內制定消防預案;（2）經地勤人員發現火情，一經發現立刻報告相關消防部門，相關部門立刻調動人員與設備進行現場撲救;（3）飛行巡邏隊巡護時發現，一旦發現火情，根據情況，若能在空中直接滅火的，部門應按有關規定實施直接滅火，如需其他飛機協助滅火時，相關部門按程序調動直升機參與，經地空配合，有效控制森林火災火情。

森林火災信息系統以北斗衛星導航系統為基礎，主要建設內容：（1）建設和完善以語音通信網絡、計算機網絡、視頻傳輸網絡為主體的通信平臺，依托網絡的高帶寬環境，實現語音、數據、視頻一體化設計，推動其進入高速通信網絡。（2）推進建設森林消防業務應用系統的信息化，構建綜合性的信息化應用支撐平臺，實現主要森林消防業務的網上運轉和網絡化管理。（3）進一步推進建設森林消防應急指揮系統，進一步拓寬滅火救援通信指揮手段，同時提高滅火救援輔助決策能力和模擬訓練水平。（4）要加強信息網絡安全技術支持和安全管理，建立健全可靠可信的信息安全保障體系，規范信息結構運行體系，建立資金、組織、人才、機制、風險控制和信息安全的綜合保障機制。

4 ? 技術實現方案

基于北斗衛星導航系統的森林消防信息系統建設[7]主要包括“硬件”和“軟件”建設兩方面內容。

4.1 ?森林消防信息系統“硬件”建設

4.1.1 森林火災監測儀器的布網

廣為人知的“天網”工程，是指為實現對城市有效管理與治安的有效防治的需要，發揮影像采集、GIS地圖、控制、傳輸、顯示等諸多軟件與設備的功能，對固定區域內的信息進行實時記錄和監控的系統。在森林消防信息系統“硬件”建設中，也需要建設“天網工程”，讓火災監測儀器或固定于森林某處，或安裝于流動監測車上，恰當地分布在森林各處，實時監控和記錄信息，并在森林火災發生時發出預警信息。

4.1.2 空、天、地一體的信息采集系統

森林消防信息采集系統強調的是“空、天、地三位一體”，除傳統的地面人員、車輛，流動的與固定的信息采集方式外，要加強建設空中的有人機、無人機信息采集手段，尤其是基于北斗衛星導航系統為主體的天基信息采集技術，全方位地采集森林消防的相關信息。

4.1.3 高效、暢通的信息傳輸中繼平臺

森林火災發生時，基于公網的數據和圖像信息傳輸往往會出現壅塞甚至中斷，須有高效、暢通的信息傳輸平臺進行應急通信。因此，建設高效、暢通的天基的北斗衛星通信或空中的有人機、無人機通信中繼平臺尤為必要。

4.1.4 計算機網絡與終端

計算機網絡與終端是森林消防信息化建設的基礎。要確保森林消防信息系統信息暢通，需要進一步提髙計算機網絡的帶寬，同時對計算機網絡的拓撲結構做進一步優化，為消防業務應用與實施提供快速的計算機網絡通信平臺，為提高其穩定性、可靠性、安全性，需進一步強化各級局域網的建設、優化與升級。

4.1.5 視頻傳輸系統

森林火災警情發生時，火災現場的具體發生情況需要在第一時間被指揮中心了解和掌握，將火情的信息以圖像的形式及時、直觀地提供給指揮員，方便森林消防力量能夠被森林防火指揮中心及時組織調度，從而提髙救援反應能力，最大限度減少損失。此外，還可把火災現場發生情況存儲、記錄下來，為分析起火原因提供便利，并利于總結滅火的經驗教訓。

4.2 ?森林消防信息系統“軟件”建設

建設森林消防系統的“軟件”包括管理數據、管理設備、動態監控、三維可視化、預警、應急管理等子系統的建設，具體內容如表1所示。

5 ? 結語

森林消防信息系統的構建，其作用是利于森林火災的快速處置，減少森林火災帶來的破壞，為應急決策提供依據。本文基于北斗衛星導航系統的應用，綜合分析森林消防系統信息化建設中存在的相關問題，通過對森林災害發生到應急處理結束過程的研究，將森林消防信息系統在森林火災處置的過程分為環境監測、災害預警、信息傳輸、應急處置、應急保障和支持等環節，從森林消防信息系統構建的目標、原則，建設內容和“軟硬件”系統等方面提出了切實可行的設計思路，依此構建出基于北斗衛星導航系統的空天地一體的森林消防信息系統和災害監測平臺，供相關人員參考。

[參考文獻]

[1]羅政.北斗衛星導航系統在應急預警信息發布中的應用[J].數字通信世界，2020（2）：27-28.

[2]張志.基于信息系統的森林消防應急指揮問題研究[C].北京：風險分析和危機反應中的信息技術—中國災害防御協會風險分析專業委員會第六屆年會論文集，2014.

[3]云澤雨.北斗衛星導航系統在航海保障領域應用發展[J].數字通信世界，2017（11）：21-23

[4]吳清榮，楊澤寒.北斗衛星導航系統在地震監測中的應用研究[J].河南科技，2015（12）：28-29.

[5]郭殊.關于應急管理機制的法律思考[N].北京日報，2014-01-13.

[6]張玉鑫.對東北航空護林發展問題的思考[J].經營管理者，2015（33）：147.

[7]張寶柱，孫繼生.對我國航空護林發展問題的思考[J].森林防火，2004（4）：38-40.

（編輯 王永超）