祁連山國家公園信息大數據處理系統智慧決策平臺設計與開發

李艷龍，王志泰，王多文，俞天泉，劉海濤

(1.武威市林業綜合服務中心，甘肅 武威 733000；2.武威市林業和草原局，甘肅 武威 73300；3.武威市科技館，甘肅 武威 733000)

1 林草項目管理與行政審批

林草項目行政審批一直以來都是林草管理工作中重要環節，在日常審批過程中會出現多項業務、多個流程的審批項目，辦事人在申報過程中常常會出現申報政策不明的情況，導致申報的材料不完整或者不滿足申報要求的情況。本研究建設林草項目管理與行政審批系統，將各縣林草部門各類造林項目(三北防護林工程、退耕還林工程、森林撫育、沙化土地封禁保護、造林補貼)的設計文件、項目矢量數據、統計表格進行在線上報，市局在線進行審批，網上審批通過后，到窗口提交紙質資料進行辦理。建立公眾號可查看申報事項、在線指南、在線預審，這將大大提高辦事效率。同時，可收集全市林業草原行政審批項目數據。具體包括：行政審批、項目審查、項目統計分析、微信公眾號。

1.1 林草行政審批管理系統

1.1.1 設計文件模板管理

按照國家作業設計技術標準制作各類工程的設計表格，提供給縣級單位在線下載，對表格填寫作相應說明，達到快速方便填寫。

1.1.2 設計文件上報

縣級部門下載文件模板進行填寫，信息填寫完整后在線上報，系統會自動提示填寫人上報狀態是否成功，并提醒審批人員有新的申請已提交。

1.1.3 在線審批

審批人員對縣級部門上報的各類文件可以在線瀏覽或下載的方式進行查看。對有問題的工程設計文件進行駁回，并填寫問題原因[1]?？h級填報人員查看問題原因后進行修改，再重新網上申報。

1.2 項目審核

1.2.1 項目矢量數據處理

提供縣級部門數據導入功能。如縣級部門有能力將各類工程數據導入到同一矢量數據中，則將提交數據直接導入。如不能完成數據處理工作則提供在線數據導入提取功能，將各類工程數據提取基本的行政區劃、小班號、面積、工程類型、項目類型信息再進行入庫。

1.2.2 項目數據自動檢查

對縣級部門提交的數據進行自動檢查。包括對當年數據檢查，對同一地塊多個工程使用的情況進行提示。將當年數據和歷史數據進行比對，對一個地塊通過歷史資料系統智能比對出造林地塊曾使用的情況進行提示。

1.2.3 項目數據人工審查

結合影像數據和自動檢查結果，對項目進行人工審查。對有問題的項目數據進行標識，并填寫問題情況，通知縣級上報人員?？h級上報人員可以在線查看問題并反饋，也可通過線下溝通確認問題原因。如設計有誤需重新提交項目數據，再次進行審查。

1.2.4 是否是保護地、林(草)地查詢

通過輸入四至或拐點坐標、shapefile文件上傳查詢是否是自然保護地、林地、草地及濕地資源。

1.3 項目統計分析

1.3.1 統計表格模板管理

按照國家作業設計技術標準制作各類工程的統計匯總表格，提供給縣級單位在線下載，對表格填寫要求作相應說明。

1.3.2 統計表格上報

縣級部門下載統計表格模板進行填寫并在線上報，系統自動提示上報狀態，并提醒審批人員有新的統計表格已提交。

1.3.3 匯總統計

將各縣提交的統計表格數據進行匯總，對匯總結果進行統計分析，查看全市造林項目建設情況。

1.3.4 關聯數據查看

根據行政區劃、小班號等相關信息，建立設計文件、項目矢量數據和項目統計結果的關聯關系，可以進行關聯查看，對各類項目情況進行圖庫互查，快速定位。

1.3.5 數據導出

包括設計文件表格的導出、項目統計報表的導出、項目分布圖的導出，以excel文件和圖片的形式提供導出數據下載和使用。

1.4 審批微信公眾號

1.4.1 申報指南

通過移動端的微信公眾號對申報指南信息進行公示，公眾可通過關注微信公眾號查詢審批指南信息，可以實時跟蹤項目審批進度。

1.4.2 是否是保護地、林(草)地的現地驗證

通過當前定位坐標或輸入的坐標信息查詢當前坐標點(周邊距離10、50、100 m)是否是自然保護地、林(草)地及濕地資源。

2 國家森林督查

以林地“一張圖”和國土數據為基礎[2]，充分應用遙感技術，建立健全“天上看、地下查”常態化的監督和執法機制，實現森林資源的監測、核查、執法“三個全覆蓋”為目標，確保破壞森林資源違法行為及時發現、查處、整改和恢復到位，有效遏制違法破壞森林資源行為。嚴格執行森林資源保護管理各項制度，認真完成武威市三縣一區保護發展森林資源目標責任制執行情況的自查自評。監督檢查武威市祁連山國家公園管理中存在的突出問題，嚴肅查處涉及武威市祁連山國家公園的各類違法違規活動，切實加強武威市祁連山國家公園的監督管理，對變化圖斑進行導入記錄核查、執法記錄，對督查情況進行在線分析實現森林督查的精細化管理[3]。具體包括：疑似變化圖斑導入、現地驗證核查、執法結果登記、督查情況分析。

2.1 疑似變化圖斑導入

將疑似變化圖斑數據進行整理，整理信息包含區縣名稱、項目名稱、疑似違規減少面積、圖斑號、檢查級別、空間信息等，對整理后的屬性數據進行錄入并進行相關疊加處理。

2.2 現地驗證核查

對疑似變化圖斑進行現場核查，核查過程中確定相關結果。

2.3 執法結果登記

對疑似變化圖斑核查結果、執法處置結果進行登記，登記過程中選擇錄入的疑似變化圖斑記錄，輸入圖斑核查結果、執法處置信息。

2.4 督查情況分析

對森林督查所有的疑似變化圖斑、核查結果及執法登記信息進行統計分析[4]。

3 三維電子沙盤

依據數字高程模型數據(DEM)、矢量地形數據、TM正射影像數據[5]，計算生成有光影效果的正射或透視效果的三維電子沙盤，電子沙盤是常用的一種實地地形的模擬，其特點是逼真形象的實地地形的仿真，使對平面地形觀察不習慣的用戶更直觀地觀察理解地形地貌。具體包括：三維模型的生成、紋理疊加、三維電子沙盤的操作、林業專題信息查詢、定位顯示和統計報表模塊等。

三維電子沙盤包括了構建二維和三維基礎地理、高分辨率遙感影像數據、行政區劃數據和地名數據等?；跀底指叱棠Ｐ蛿祿蛘呋跀底值匦螖祿梢陨奢^高分辨率的數字高程模型數據?；跀底指叱棠Ｐ涂梢詷嫿ㄆ钸B山國家公園三維地形環境，將最新遙感影像疊加在三維地形上形成仿真三維環境，可以將基礎層的一類、二類資源等數據疊加到三維場景環境中，利用三維場景充分還原真實的森林資源情況?；诨A空間數據，林業基礎數據和森林資源專題數據庫，可以發布各種專題服務，包括基礎地形服務、各年的遙感影像服務、行政區劃服務、地名服務、一類資源數據服務、二類資源數據服務以及面向應用的專題服務等。

3.1 三維模型的生成

以當前屏幕窗口顯示的二維平面圖作為三維模型生成的區域，根據計算機圖形學透視和光照原理，由DEM數據計算生成三維模型，所使用的基礎軟件是OpenGL[6]。

3.2 紋理疊加

在三維模型上用紋理的方法疊加顯示地形地物要素或TM正射影像圖[7]，正射影像圖是根據地形圖的空間數學基礎從原始TM影像圖糾正獲得的與地形圖有相同數學基礎的圖像數據，將圖像數據作為紋理，與三維模型疊加顯示，使三維立體圖表現的地表要素更直觀形象[8]。

3.3 三維電子沙盤的操作

單獨設計三維電子沙盤顯示窗口。改變三維模型計算的參數，實現三維電子沙盤旋轉、移動、改變視點和改變比高等功能。設計三維電子沙盤生成菜單，并設計三維電子沙盤旋轉、移動、改變視點、改變比高的功能鍵，實現上述操作。

3.4 林業專題信息查詢、定位顯示、統計報表模塊

對林業專題數據信息進行查詢，通過三維電子沙盤進行定位顯示數據分布的情況，同時根據專題數據不同的屬性信息進行統計分析，通過統計圖表進行展示。

4 森林巡護

森林資源在生態文明建設中發揮著重要的作用，森林巡護工作的開展可以更早地發現、報告和追蹤區域內發生的各種影響森林健康的現象，對森林的健康維護起著至關重要的作用。但是目前的森林巡護工作存在著一些問題，缺乏一定的技術手段支撐。在本期的項目的建設中將加強森林巡護信息化的管理手段，關于森林巡護主要的建設目標為通過小班、保護區數據等整理武威市祁連山國家公園境內的森林巡查區域，新增巡查區域管理功能，實現巡查區域信息的查看和日常管理。梳理主要巡查事件，包含森林防火、病蟲害和野生動物等。對巡護人員信息進行梳理，與巡查區域進行關聯，在后續的巡護人員管理，責任分配、指揮調度上發揮作用。對日常的巡護工作進行管理，通過系統錄入巡護工作，關聯巡護區域等。

4.1 森林巡護管理系統

對森林資源進行責任區域劃分與管理。包含市、區縣、鄉鎮分級管理和小班網格區域切分，對網格區域屬性數據維護整理，錄入到系統中的森林巡查業務庫，通過系統對巡護區域空間及屬性信息進行展示。整理錄入武威市祁連山國家公園區域內的森林巡護人員信息，包含人員名稱、家庭地址和聯系方式等，將信息統一錄入到系統中同時關聯到責任巡護區域地塊上，點擊不同的巡護區域顯示關聯人員信息。對日常巡護事件進行管理，如護林防火、病蟲害、野生動物、亂砍濫伐、亂捕濫挖、亂占濫用林地和違章用火等，為后續巡護事件進行歸類，提供各類巡護事件的查詢。按照巡護小班、巡護人員、巡護事件、巡護時間對巡護人員上報的巡護軌跡進行查詢，查詢過程中將巡護軌跡進行落圖展示。提供針對地圖的各種服務，包括地圖切換(天地圖、谷歌地圖、林地“一張圖”、小班圖層等)、放大、縮小、平移、測量距離、測量面積、清屏、打印和疊加業務數據等功能。

4.2 森林巡護管理終端

巡護人員通過身份認證頁面登錄到森林巡護終端，終端將實時定位信息上報到巡護數據中，通過森林巡護管理系統的可視化調度功能，可以查詢武威市所有終端在線人員的實時位置信息。點擊開啟巡護按鍵，森林巡護管理終端將巡護人員的巡護路線，進行實時報送。巡護人員在巡護過程將發現的巡護事件進行上報，上報過程中選擇事件名稱如病蟲害、火災隱患、亂砍濫伐等，然后上傳發生地的照片或影像、填寫主要描述信息，實現巡護事件的上報。

5 綜合智能分析

綜合智能分析在智慧決策上將起到非常大的作用，將日常的林業管理調度由“人工分析形”上升為“智能分析形”，結合平臺業務數據進行自動歸納匯總，通過匯總表、統計圖等可讀性更好地展現形式將數據的整體情況表現出來，對祁連山國家公園武威市屬區的生態本底數據庫所有資源分類下的數據進行匯總分析，顯示武威市林業資源總體情況，為林草規劃的決策提供智能分析形的數據支撐。具體包括：總體概況、綜合查詢、專題圖展示、時空查詢、輔助決策分析。

5.1 綜合查詢

根據各類資源提供模糊查詢、精確查詢和圖庫互查等各種查詢方式獲取所需的數據，通過表格圖表等各種形式進行展示。

5.2 專題圖展示

森林資源分布專題圖，草地資源分布專題圖，國家公園、自然保護區和濕地等資源分布專題圖，荒漠化沙化土地分布專題圖，野生動植物分布專題圖，生態保護重點對象分布專題圖，災害及破壞時間分布專題圖等進行展示。

5.3 時空查詢

選擇指定的時間區間，查詢武威市各類資源逐年變化情況，通過資源分布圖、數據匯總表等形式進行展示。

5.4 輔助決策分析

重點查詢某個范圍內的各類資源分布情況，是否適用于工程建設(資源分布和限制條件，是否能建)、造林建設(適合條件，土地資源和水資源，利于造林)、災害(火災、病蟲害、地質)管理(森林資源、交通、物資、隊伍分布情況)。

6 結論

通過武威市祁連山國家公園林草項目管理與行政審批、森林督查的平臺的構建，切實提高林草業務處置能力，同時森林巡護、三維電子沙盤、綜合智能分析平臺的建設，可有效探索進行前期預測、事發進行處置建議，為祁連山生態保護工作提供相關輔助決策建議。武威市祁連山國家公園信息大數據處理系統智慧決策平臺可做到重要目標保護管理心中有數、保護措施何時執行計劃明確、保護工作多部門配合協調有序，從林業產業、生態安全等方向構建一類典型應用進行可視化統計分析展示?？梢蕴剿鲾祿芾?、用數據服務和用數據決策的創新管理模式，分析示范區域的資源環境承載能力、環境質量狀況、環境預警應急等信息，為祁連山生態保護和資源利用決策提供指標數據支撐。