基于GIS的森林火灾视频监控自动定位技术研究

论文摘要

森林防火是对森林火灾的发生、发展所采取的各种预防和控制措施。森林火灾不仅烧毁大量林木,而且给人类生态环境造成严重危害,于国民经济带来很大损失,因此森林防火是保护森林、发展林业的一项经常性、重要性工作。在森林防火管理工作中推广视频监控技术,并结合数字云台的实时回传观测角度,可实现对森林火点的迅速、准确定位。这不仅提高了视频监控系统的智能化水平,还有助于森林防火扑救指挥决策。本文作者在北京林业大学2006年研究生自选课题基金的资助下,利用森林火灾视频监控信息开展了定位方法与实现手段的研究,具体内容和成果如下:⑴通过对国内森林防火视频监控系统亟需解决的定位问题研究,论述了基于组件GIS的林火自动定位技术的可行性(见第1章);⑵对林火定位技术中的双点定位、单点定位、多点定位方法进行了研究,利用地理空间信息将渐进穷举法应用于单点定位问题,同时也讨论了多点定位算法(见第2章);⑶针对妙峰山林场的实际地理需求,提出了基于组件GIS的森林防火视频监控自动定位系统的总体架构,并设计了空间数据库、逻辑数据库、物理数据库(见第4章);⑷制定了林火定位系统的数据库表结构,并在上述研究的基础上开发了林火监测定位软件(见第4章);⑸完成了林火监测定位系统软件调试,已实现妙峰山林场地理信息基础功能和森林火灾的双点定位、单点定位和火情态势标绘功能(见第5章)。综上所述,本论文创新使用渐进穷举算法于单点定位,自主开发了森林火灾视频监控系统中的林火定位子系统,该系统可根据单座数字云台回传的方位、俯仰角度(或两座数字云台回传的方位角度)数据,在电子地图上进行火点的自动标绘,为森林火灾扑救指挥提供了画龙点睛式的关键位置依据,推动了国内视频监控定位技术的进步。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题的技术背景及其研究意义
• 1.1.1 近年来国内外森林火灾基本概况
• 1.1.2 林火定位技术研究意义
• 1.1.3 国内外林火定位技术研究现状
• 1.2 林火理论概述
• 1.2.1 林火的种类
• 1.2.2 林火的行为
• 1.3 3S技术概述及其特点
• 1.3.1 地理信息系统
• 1.3.2 遥感技术
• 1.3.3 全球定位系统
• 1.3.4 3S 系统集成
• 1.4 组件技术和自动化技术
• 1.4.1 组件式GIS
• 1.4.2 ArcObjects 组件技术
• 1.4.3 基于COM 技术的Arc/Info9
• 1.5 本课题的研究内容与特色
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究特色
• 1.6 本章小结
• 2 基础研究及方法
• 2.1 妙峰山的地理环境概述
• 2.1.1 妙峰山的地貌特征
• 2.1.2 妙峰山的地理数据及监控区域
• 2.2 开展定位方法研究的硬件基础
• 2.2.1 系统硬件组成
• 2.2.2 数字云台
• 2.2.3 系统硬件功能特点
• 2.3 双点定位方法研究
• 2.3.1 双点定位算法的讨论
• 2.3.2 双点定位算法的特点
• 2.4 单点定位方法研究
• 2.4.1 查表法
• 2.4.2 渐进穷举法
• 2.4.3 单点定位的特点
• 2.5 多点定位方法研究
• 2.5.1 多点定位算法的讨论
• 2.5.2 多点定位算法的特点
• 2.6 本章小结
• 3 系统使用的平台和工具
• 3.1 Microsoft Visual Studio.NET
• 3.1.1 .NET Framework
• 3.1.2 本系统使用的.NET 类库
• 3.2 Oracle9i 数据库
• 3.3 GIS 软件平台选型
• 3.3.1 常见的GIS 平台
• 3.3.2 GIS 平台的选用
• 3.4 本章小结
• 4 定位系统分析与设计
• 4.1 系统需求分析
• 4.1.1 系统设计目标
• 4.1.2 系统功能需求
• 4.1.3 系统数据需求
• 4.1.4 定位系统的硬件需求
• 4.2 定位系统的体系结构
• 4.2.1 系统框架图
• 4.2.2 系统用户结构
• 4.2.3 系统数据管理和数据服务
• 4.3 空间数据库设计
• 4.3.1 空间数据的存储
• 4.3.2 空间数据建库内容
• 4.3.3 数据组织结构
• 4.3.4 空间数据库配置关键技术
• 4.3.5 数据库结构设计
• 4.4 软件系统设计
• 4.4.1 地图基础功能设计
• 4.4.2 林火定位功能设计
• 4.4.3 火情态势标绘功能设计
• 4.5 本章小结
• 5 系统的实现与评价
• 5.1 主界面模块
• 5.2 林火定位模块
• 5.2.1 双点定位模块
• 5.2.2 单点定位模块
• 5.3 火情态势标绘模块
• 5.4 定位系统运行及误差来源
• 5.4.1 单点定位误差及其来源
• 5.4.2 双点定位误差及其来源
• 5.5 系统评述
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 一、 研究工作总结
• 二、 研究工作展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢