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林火协同监测技术研究

罗鹏  
【摘要】: 森林火灾是一种非常复杂的自然现象,发生、发展受多种因素的影响,包括社会经济条件、人类活动、生产力水平、森林可燃物、气象条件、火源。国内外把发现初发小火作为森林防火的关键,林火监测是及时发现火情、准确探测起火地点、确定火的大小、动向、监视林火发生发展的主要技术手段。林火监测单位内部、林火管理单位之间及其它与森林火灾相关的部门之间,随着林火监测和林火管理模式的改变,林火监测策略发生了变化,监测部门内部具有独立监测功能和一定自主特征的部门之间的合作,这种合作方式由传统的集中式的监测方式逐渐向任务、业务流上合作的扁平化组织结构的监测模式发展,监测部门之间的协作成为未来林火管理部门实施林火监测工作的主要模式,这就必需要求支持林火监测业务的信息系统具有协同功能。本研究以影响森林火灾发生发展的多种因子为起点,剖析各种监测技术的现状和关系以及与林火监测和相关的管理部门之间的关系,研究支持多用户协同工作的林火协同监测技术。主要取得以下成果: (1)分析了林火监测的协同性,为林火监测提供了崭新的研究方法和思路 影响林火发生的因子多种多样,不同类型的因子由不同的组织机构采用各种监测技术通过各种类型的业务流程,实现林火因子信息的采集、传输、处理、分析。区别于传统的林火综合监测,林火协同监测将监测业务嵌入至林火管理、森林火灾处置、灾后恢复等森林防火业务流程中,为各个业务提供实时的林火监数据和火灾信息,为科学决策、林火扑救提供数据支撑。 (2)提出面向服务应用的林火协同监测优化配置技术 面对复杂的林火监测资源,本研究通过面向服务软件架构和开发的思想,将各类资源以WebService的方式进行封装,采用自描述性强的OWL-S实现服务的语义化描述,基于服务的语义实现服务的发现、评价和配置。本文提出面向监测任务的监测服务层次代理工作流访问机制,以任务为控制单元,解决协同监测环境下通过传统的RBAC控制模型难以实现监测资源的授权的问题,实现分布式环境下面向任务的服务动态组合环境的访问授权。 (3)研究基于分布式环境的林火监测服务发现与评价技术 在林火协同监测工作环境中各种监测资源以服务化的方式分布在各级林火监测管理部门中,上级管理部门以及相关的协作单位难以确知其他部门中所具有的监测资源,通过构建分布式的林火协同监测服务语义匹配引擎,实现满足监测任务需求的服务查找,通过对服务质量评价选择服务质量好的监测资源实现数据采集和信息传输。 (4)实现面向任务的监测服务工作流优化构建技术 通过对监测任务的定义,明晰监测任务的内容和组成,构建了监测任务分解规则,设计了监测任务分解流程,确定了监测任务的各种约束规则,实现了监测任务与监测服务的匹配技术,对于符合监测任务需求的服务流程的构建技术进行了详细的设计研究。 (5)设计面向服务应用的林火协同监测系统原型 对林火协同监测服务应用系统原型进行了设计,重点研究和设计了林火协同监测协作层、业务流程层,详细分析了原型系统的功能结构。研究了林火协同工作支持网络环境,设计了分层林火协同监测对等网络结构,实现基于对等网络的林火监测信息通讯模式,最后通过原型系统实现了本研究监测资源服务本体构建、协同监测任务定义、协同监测工作流构建与管理的关键技术。


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