基于北斗的林业应用系统解决方案.docx

基于北斗的林业应用系统解决方案目录1 .系统概述12 .国外研究开展现状及趋势22.1 北斗卫星导航技术与应用现状22.2 林业信息化的开展现状42.3 导航终端在林业的应用43 .系统建立目标与容63.1 系统建立目标63.2 建立原那么63.3 建立容74 .系统总体设计84.1 系统主要功能84.2 系统组成94.3 系统总体构造104.4 系统工作流程115 .分系统设计125.1 北斗林业应用终端分系统125.2 数据存储与管理分系统175.3 智能监控调度与管理分系统191. 系统概述地区以牧草地和林地面积最大，近年来，随着“精准林业〞研究的不断深入，卫星导航定位技术在其中的应用领域不断扩展，同时对于定位的精度要求也不断提高，简单的单机定位已经不能满足现实工作的需要北斗多模导航系统可以同时接收北斗二代、GLONASS、GPS等导航卫星信号，实现多系统联合导航定位、测速、定时功能，将比GPS有更高的定位精度和更好的完整性状态北斗多模卫星导航定位技术的出现及不断开展，使其在森林资源调查、造林决策、森林防火等方面的应用更加深入广泛将北斗多模卫星导航定位这一先进技术应用在林业工作中，能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精细坐标，完成森林调查与管理中各种境界限的勘测与放样落界，成为森林资源调查与动态监测的有力工具。

多模卫星导航定位技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区界限等方面可以发挥其独特的重要的作用北斗多模卫星导航定位技术能够为森林提供根底控制网，通过优化布网设计，改良观测方法、提高精度标准，以建立林区具有足够精度和密度的根底控制网，为建立林区北斗多模卫星导航基准站、林业测量提供数据通过引入卫星导航定位增强系统，对多模卫星导航定位网格技术，多模卫星导航精细单点定位技术，多模卫星导航定位网络RTK技术等研究，可以使多模卫星导航定位技术用于面积的实时监测和土方量的测算另外，把北斗多模导航技术应用到林业信息化中，进展面向林业的北斗多模导航终端的研制将突破终端集成技术，将促进北斗系统的大规模产业化推广应用，带动芯片、设备、终端、软件集成等一系列高新技术产业的开展，对推动我国经济构造的战略性调整，加快转变经济开展方式具有重要意义2. 国外研究开展现状及趋势2.1 北斗卫星导航技术与应用现状北斗卫星导航系统〔Beidou〔PAS©Navigation-SatelliteSystem是中国正在实施的自主开展、独立运行的全球卫星导航定位系统，是我国重要的空间根底设施。

系统旨在建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用对改变我国在全球定位领域受制于人的局面，加速我国国防和国民经济建立，保障国家平安、和平开展，提升我国的国际地位具有重大意义在党中央、国务院和军委领导的高度重视下，我国的北斗卫星导航系统建立稳步推进，目前已覆盖我国全境及亚太地区，2011年12月27日起，开场向我国及亚太地区提供连续无源定位、导航、授时等试运行效劳，具备了向我国国防、公安、交通、能源、海洋、环保、减灾等关系国家平安和社会经济开展的重点领域提供效劳的能力系统效劳包括开放、授权两种方式，开放效劳是向用户免费提供定位、测速和授时效劳授权效劳是为用户提供高精度、高可靠性的定位、测速、授时和通信效劳2012年12月27日起，北斗系统在继续保存北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信效劳根底上，向亚太地区正式提供连续无源定位、导航、授时等效劳我国政府高度重视北斗卫星导航系统的应用及推广工作，先后制定了?中华人民国国民经济和社会开展第十一个五年规划纲要?、?国家中长期科学和技术开展规划纲要(2006—2020年)?、?高技术产业开展“十一五〞规划?、?航天开展“十一五〞规划?以及?关于促进卫星应用产业开展的假设干意见?等文件，明确提出：“对于涉及国家经济、公共平安的重要行业领域须逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统的效劳体制，鼓励其它行业和领域采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统的效劳体制。

〞目前，卫星导航已作为新兴产业列入?中华人民国国民经济和社会开展第十二个五年规划纲要?，政策支持力度不断加大，这必将推进空间根底设施建立,促进卫星及其应用产业开展,未来卫星产业有望获得更多的政策支持,带动整个行业的大开展在中央的统一协调下，国家正在大力优化整合军地资源，加快推进北斗卫星应用产业化，构建具有中国特色、与国际接轨的北斗卫星导航应用体系在国防领域，军交运输部，正在开展?基于北斗军用车辆调度指挥与平安监控系统?的建立工作，利用自主的北斗卫星导航系统，实时调度指挥军用车辆，实现一体化作战指挥和动态监管，有效提升作战指挥和后勤保障能力在交通运输领域，交通部已经完成?重点运输过程监控管理效劳示系统工程?的立项并开场示工程建立，主要实现对“两客一危〞运输车辆的监管在气象探测领域，中国气象局已经完成了?基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示工程?的立项利用自主北斗卫星导航系统，开展基于新型观测手段和灾害预警能力建立，提高天气预报、灾害预警能力2.2 林业信息化的开展现状森林资源具有生态、经济和社会多重效益林业现代化要走可持续的生态林业之路，如何高效率地利用地球上极为有限的珍贵森林资源，“在最小的资源投入和环境危害的条件下创造最大的产出〞已经成为全人类必须面对的、迫切需要解决的重大课题。

在这种深远历史背景的推动下，美国等兴旺国家继低投入可持续林业（LISF）以后，为适应信息化社会开展要求对林业开展提出了“精准林业〃这一新的课题所谓精准林业〔PrecisionForestry〕，是指尽可能的采用高新科学技术〔如林木遗传工程、以全球卫星导航定位技术为代表的“3S〃技术、数字通讯、林业机械自动化、传感器技术建立森林土壤分析类型、林地适应性评价、立地类型与立地条件分析、森林生态环境模拟、林木育种、施肥、生长监测病虫火害防治及森林收获等〕建立一体化、智能化、数字化的现代林业技术体系进而使森林最大限度的发挥生态、经济、社会效益、实现森林可持续经营和区域可持续开展精准林业的核心是森林的生长实现精准的计测和监测其技术核心是利用RS、GIS、GNSS、ES、BEIDOU建立林地管理、营林区管理、林班管理、小班管理、土壤数据、小班坡向、坡度、坡位、自然条件、立地分析、造林模式决策支持、森林光谱数据、病虫害信息、森林生长与空间构造信息系统，研究森林生长的空间构造性和空间差异性，采取优化的森林空间构造调整理论和方法处方消除和减少这些差异，实现森林的安康和可持续经营2.3 导航终端在林业的应用目前，全球卫星导航定位技术在林业上的研究还集中在GPS系统上。

美国从20世纪80年代起就开场开展GPS，其技术现在已经十分成熟，并且应用极为广泛，全球95%以上的卫星定位用户使用该系统由于GPS技术具有实时、动态、自动、全天候确定空间三维位置及运行速率的功能，因而在森林资源调查监测、导航、定位、地图数据更新、森林面积精准监测、飞播造林、森林病虫害监测、林火监测、林界划分、资源管理等方面可以发挥重要作用我国林地多处山区，由于山地地形、林冠、树干等干扰因子的影响，使GPS在森林中的定位研究受到很大的局限性：定位时间延长、定位精度降低，定位结果可信度差，某些情况下会出现定位失灵为此，国外学者广泛开展了GPS用于林区、山区的定位实验研究近年来我国学者对山区、林冠下的GPS进展了系列研究，如手持式GPS用于森林固定样地定位，学者进展的实验林3s集成研究美国学者对林冠、测程、地形、复测次数影响GPS定位精度的研究，日本学者对于GPS用于森林监测的研究，加拿大学者对土地面积应用差分GPS配合气压计的测量研究这些研究均建立在单机定位或事后处理根底上，几乎所有研究都局限在林冠下的重复实验中，对于机理问题、误差模型的别离研究未见实质性进展国学者也广泛从事实时差分GPS研究。

1997年开场研究林冠、山地及其它森林环境对GPS卫星信号和电台信号的影响研究，提出了地形对GPS的影响主要表现是可见卫星减少，导致不能定位或者定位精度降低的思路，建立了相应的精化数学模型；提出林冠对GPS的影响主要表现在多路径效应和GPS卫星信号弱化和失真，并建立了相应的精化数学模型〔仲科等，1999—2003〕但是在林区某些条件下RTD技术难以实现，会因树干、叶、枝影响载波相位而使整周模糊度失锁，导致整个定位系统失灵有学者曾进展过GPS+GLONASS双星系统实现林区定位的相关研究目前，国外将多模卫星导航定位技术和多模卫星定位连续运行效劳系统应用到林业领域的相关研究还很少见3. 系统建立目标与容3.1 系统建立目标系统将面向林业行业应用提供北斗终端、系统整体解决方案，开发终端智能监控调度与管理平台软件，设计开发适合林业行业特点的北斗终端，通过系统建立，具备对林业资源调查与监测、古树名木管理、森林防火等应用的实时监控和动态评价分析能力，以及对突发性林业事件的应急响应和协调指挥能力3.2 建立原那么1、开放性和标准化原那么在总体设计中应用开放式、模块化设计体系，使网络构造简单集中，有适应外界环境变化的能力，易于调整、扩大和组合，最大限度满足业务要求。

同时，尽可能采用行业或国家相关标准，或基于相关标准的根底之上进展扩大，使其一方面符合相关标准，同时又针对具体业务和管理要求具备一定的灵活性要使系统的硬件终端系统、通讯系统、软件系统、操作平台之间的相互依赖减至最小保证网络的互联、互通和综合业务应用2、可靠性和平安性原那么平安可靠的运行是整个系统建立的根底数据传输和联网技术方案的设计，要充分考虑到数据传输的可靠性、可逆性和可跟踪性，确保数据传输和通讯稳定可靠；同时，在数据传输和通信过程中，采用严格的平安鉴权机制和数据校验机制，保证数据和通讯的平安，防止非法入侵，确保系统数据的准确性、数据传输的正确性监控中心平台要求系统要有较高的平安性，要具备容错、备份、自诊断及灾难恢复设计，便于快速判断故障点并排除要配置严密的数据平安体系，防止非法入侵，确保系统数据的准确性、数据传输的正确性，防止异常情况的发生3、前瞻性和可扩大性原那么在满足系统功能要求和相关技术规的前提下，要充分考虑到系统后期延续开展的需要，充分考虑对现有信息平台及资源的充分利用和对后期系统建立的需要，从网络构造、数据传输和通讯流程、数据存储和组织等方面尽可能采用少耦合的设计方法，保证系统的可扩大性。

在满足实用性的根底上，技术起点要高，尽量选用先进的软硬件和网络技术及通信设施，同时要从经济性着眼，保护原有投资，整合系统资源，减少重复建立3.3 建立容系统针对林业信息化业务需求，研究北斗导航通信系统在林业的应用，具体建立以下容：1）北斗林业应用终端设备建立北斗林业野外导航通信手持终端和监控中心北斗指挥终端，实现林业现场信息的采集、野外工作人员定位监控以及工作人员与监控中心的通信2）北斗林业应用终端软件研制基于北斗多模导航技术、支持Android操作系统。