CN102104770A - 湿地生态事件采集、预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种湿地生态事件采集、预警方法及系统，由事件采集系统和事件预警系统两部分组成，事件采集系统包括图像采集器、GPS模块、事件编辑模块、通讯模块、事件存储器、地图模块和事件处理模块；事件预警系统包括接收模块、解译模块、审核发布模块、决策分析模块、地图显示模块以及事件业务数据库、地理空间数据库。事件采集系统与事件预警系统通过短信中心平台和无线传输进行通信。本发明为一种便捷、高效、实时、动态的湿地生态事件采集、预警方法及系统，对湿地和生态环境进行监测和管理，改变了湿地保护工作中生态事件发现迟、采集难、处理慢及公众无法参与的现状。

Description

湿地生态事件采集、预警方法及系统

技术领域

本发明涉及信息系统技术领域，具体涉及一种用于湿地生态事件管理的综合系统，特别适用于湿地保护工作中生态事件采集、预警及生态环境监测。

背景技术

国际湿地公约对湿地定义是：“湿地是指不论其为天然或人工、常久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体，包括低潮时水深不超过六米的水域”。同时又规定：“可包括邻接湿地的河湖沿岸，沿海区域以及湿地范围的岛屿或低潮时水深不超过六米的区域”。湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖以生存和发展的环境之一，是地球上具有多种功能的独特生态系统；拥有丰富的动植物资源，相当于一个大的天然基因库，对生物物种多样性的保护具有十分重要的意义；湿地不仅为人类提供大量的食物、原料和水资源，而且在维护生态平衡、调节气候、保护生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水资源、蓄洪防旱、降解污染，防止自然灾害等方面具有其它生态系统不可替代的作用；此外，人类开发湿地的历史悠久，世界许多重要古文明和现代文明都是靠湿地这类特殊的自然地域综合体孕育的。因此，湿此被人们誉为“物种基因库”“地球之肾”、“生命摇篮”、“文明发源地”，对人类生存和发展有着十分重要的作用。

近年，随着湿地周边人口急剧增加和区域经济蓬勃发展，湿地管理缺乏科学性、规范性，使得湿地仍受着面积减少、生态功能减弱、生物多样性减少、种群结构不合理、水质受到污染和沼泽化加剧等一系列环境压力，局部区域甚至出现生态环境恶化的现象。为了缓解湿地资源与生态环境的压力逐步恢复湿地的原有生态面貌，全世界人们都在共同努力实施湿地保护与生态恢复工程。湿地资源及生态环境的有效管理、动态监测以及实时掌握其变化状况、反馈生态工程实施效果是湿地生态恢复工程建设工作的重要内容和不可或缺的环节。

湿地保护区范围通常都比较大，交通条件也不便利，管理工作很难全面推开。目前，湿地保护管理部门主要是通过少数几个管理工作站来获取湿地生态环境变化情况和生态事件信息。往往一个生态事件发生数天，甚至数周后才会被巡逻的工作人员发现，再通过电话向管理部门报告。由于湿地面积大，没有明显地理标识，许多巡逻人员无法清楚表达事件发生地点及事件的详细情况，所以管理部门在接到事件电话后也不能明确了解事件本质，无法正确做出决策、合理调配相应资源来进行处理，哪怕是到达事件发生地点可能还需要一个长时间的寻找过程。这种响应时间长、目的不明确、管理范围狭窄的应急办法严重影响湿地生态环境保护工作效率，生态环境很难得到有效控制和改善。另外，为实现全面监测、提高工作实时动态性而大范围建立保护工作站，将需要耗费大量人力和物力，也是不可取的办法。湿地保护工作缺少一种适合大范围、具备实时动态性的事件采集、预警平台。

目前已申请中国专利的有关事件采集、预警系统有5项：一是程雄发明的“远程报警监控音视频联动一体机”，二是张洋发明的“综合监控系统及其联动控制方法”，三是张健发明的“车辆状态监控的方法及其车载多媒体信息终端”，四是王继平、曾广荣、苏坚发明的“基于短信平台的RFID数据处理解决方法及系统”，五是李辙发明的“一种GPS导航系统以及包括该导航系统的多功能系统”。它们与本发明的区别在于：前者主要是用于对固定场所发生的事件或车辆状况进行监测和调用事件场所摄像头、音频设备的数据以辅助综合指挥救灾和预警或用于大量物件处理时通过扫描物件的电子标签来实现物件信息收集，不具备地图导航预警功能。并且以上发明的数据采集终端移动不便、不具备分析功能且价格不菲，不适合于地域广阔的湿地保护工作。而本发明则提供了一种高效、可行的湿地事件采集、预警方法和系统，可充分利用公众力量，通过便捷的事件采集器采集湿地生态事件，即时上报给管理部门，实现预警，同时也能接收管理部门发布的事件信息，进行综合分析，协助管理，比已有发明更具灵活性、更适合湿地保护工作中的生态事件数据采集、预警。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的缺陷，而提供一种新型、便捷、高效、实时、动态的湿地生态事件采集、预警方法及系统，对湿地和生态环境监测和管理，改变湿地保护工作中生态事件发现迟、采集难、处理慢及公众无法参与的现状。

本发明采用的技术方案是：这种湿地生态事件采集、预警系统由事件采集系统和事件预警系统两部分组成，事件采集系统与事件预警系统通过短信中心平台和无线传输进行通信。

上述技术方案中，所述的事件采集系统包括图像采集器、GPS模块、事件编辑模块、通讯模块、事件存储器、地图模块和事件处理模块；图像采集器输出的图像信息、GPS模块输出的坐标信息、事件编辑模块输出的文字信息都连接至事件处理模块，事件处理模块将其进行关联，打包，生成标准格式的事件数据包，存储到事件存储器，同时利用通讯模块传送到事件预警系统。

上述技术方案中，所述的事件预警系统包括接收模块、解译模块、审核发布模块、决策分析模块、地图显示模块以及事件业务数据库、地理空间数据库。接收模块接收事件信息，设置自动扫描时间间隔，解译模块对标准事件数据包进行解译，提取出事件坐标、时间、描述、图片信息，并存储到事件业务数据库，地图显示模块将坐标信息以闪烁的事件点显示，决策分析模块管理所有事件采集系统持有者，调配人员协助处理，审核发布模块先审核后对外发布事件信息。

上述技术方案中，所述的事件采集系统与事件预警系统通过短信中心平台和无线传输进行通信为：事件处理模块通过对图像信息、GPS信息、文字信息进行关联，打包生成标准格式的事件数据包，并存储到事件数据存储器，同时利用通信模块将事件数据包发送到中国移动的短信中心平台，短信中心平台采用SMPP短信点对点协议，将数据包发送到短信网关，短信网关再采用CMPP协议利用DDN专用网络经过路由器、防火墙，将数据包发到管理部门的事件预警系统。

本发明的事件采集系统主要完成事件信息采集、上传工作，供巡逻人员和公众使用，事件预警系统主要完成事件接收、解译、审核、发布及辅助决策工作，供管理人员使用。

所述事件采集系统由事件处理模块、图像采集器、GPS模块、事件编辑模块、通讯模块、事件存储器、地图模块组成，综合了3S技术、空间数据库、无线通讯等多种技术，采用Micorsoft Windows Mobile系列操作系统和Evc+eSuperMap平台进行开发，具有携带方便、操作简单、实时动态的特点。

图像采集器提供高分辨率的图像采集和摄像功能，图像文件传送到事件处理模块进行压缩、编码标识；GPS模块通过对多颗卫星信号进行解算得到GPS电文，再经解译可得到经纬度、高程、时间等信息，信息传送到事件处理模块进行分类处理；事件编辑模块提供拼音、笔画、英文、数字或手写等多种输入和信息编辑功能，信息传送到事件处理模块；事件处理模块通过对图像信息、GPS信息、文字信息进行关联、打包生成标准格式的事件数据包，存储到事件数据存储器，同时利用通讯模块传送到管理部门的事件预警系统。另外，如果事件采集系统收到预警系统发布的事件信息后，利用地图模块将事件信息显示出来，清楚地表达事件发生地点，并利用导航功能引导工作人员前往。

所述事件预警系统是基于GIS开发的应用系统，包括了事件接收模块、事件解译模块、事件发布模块、地图显示模块、决策分析模块。

事件接收模块负责接收事件信息，可以设置自动扫描时间间隔；事件解译模块利用事件数据标准协议对收到的标准事件数据包进行解译，提取出事件坐标信息、时间信息、描述信息和相关图片信息，并存储到事件业务数据库；地图显示模块将事件坐标信息以闪烁的事件点显示，清楚地表达了事件发生地点，点击该点可以查看事件相关信息，使管理人员深入了解事件本质；决策分析模块管理所有事件采集系统持有者，可以实时显示所有巡逻人员所在位置，可合理调配最近的人员前往协助处理，并且利用路径分析、叠加分析等功能可分析出前往事件地点的最优路径，提高时间效率；事件发布模块先对事件信息审核，再对外发布。

本发明技术效果

本发明能方便、快捷地将生态事件上报到管理部门，包括事件地点、事件时间、事件描述及事件相关图像资料，同时持有者能利用它快速找到事件地点。

本发明能帮助管理部门快速了解事件本质和动态，利用系统辅助决策分析，科学合理地拿出事件解决方案。

本发明携带方便、操作简单，方便各级管理人员和公众使用。

通过本系统实践运行，可实现生态事件早发现、早报告、早处理，方便管理部门和社会公众参与湿地保护工作，有利于提高湿地生态恢复工程建设工作的效率。

附图说明

图1本发明系统框图

图2事件采集系统结构框图

图3事件数据传输流程图

具体实施方式

下面结合附图及实施用例对本发明作进一步说明。

本发明包括事件采集系统和事件预警系统两个部分，事件采集系统用于生态事件信息采集、传输；事件预警系统主要完成事件数据监测、接收、解译、审核、对外发布和预警功能。本发明总体结构如图1所示。

(1)湿地生态事件。

本发明所述的湿地生态事件是指所有与湿地资源和生态环境变化有关的事物，如：鱼类死亡、鸟类迁徙、动物繁殖、外来物种入侵、水质污染、植树造林、违规捕鱼等各种自然活动和人类活动。事件主要由发生地点、发生时间、内容描述、有关图像资料等几个部分组成。

(2)事件采集系统。

由于湿地保护区一般范围较大、交通不便利，管理工作仅仅依靠少数几个管理站远远不够，必须充分利用公众力量，实施全面监测。本发明的事件采集系统具备操作简单、携带方便、实时动态的特点，可供管理人员、保护站工作人员、渔民和农民等多个层次人员使用。

如图2所示，事件采集系统由事件处理模块、图像采集器、GPS模块、事件编辑模块、通讯模块、事件存储器、地图模块组成，采用Micorsoft WindowsMobile系列操作系统和使用Evc+eSuperMap嵌入式平台开发，运用GIS强大的数据管理功能和通信模块的双链路双向通信能力，实现事件采集、事件上报、指令接收、事件预警和地图操作等功能。首先，利用GPS模块获取事件地点和时间，一般情况下GPS都可以捕获到3颗以上卫星的信号，通过定位解算方法和对电文进行解析可以计算出用户所在地理位置的经度、纬度、高度、速度、时间等信息，将信息传送到事件处理模块进行分类处理；然后利用图像采集器采集事件相关的图像信息，根据现场需要可以采集多张图像或者摄像，将图像信息传送到事件处理模块进行压缩、编码标识；利用事件编辑模块编写事件描述信息，并传送到事件处理模块，支持拼音、笔画、英文、数字或手写等多种输入方法；然后事件处理模块通过对图像信息、GPS信息、文字信息进行关联，打包生成标准格式的事件数据包，并存储到事件数据存储器，同时利用通信模块将事件数据包发送到中国移动的短信中心平台，短信中心平台采用SMPP(短信点对点协议)将数据包发送到短信网关，短信网关再采用CMPP协议利用DDN专用网络经过路由器、防火墙将数据包发到管理部门的事件预警系统。事件数据传输流程如图3所示。

另外，事件采集系统也可以接收预警系统发布的事件信息，设有事件短消息箱，可以存储多条事件信息。收到事件信息后，首先将信息保存在消息箱，信息标识为未查看，并以警报声提醒用户；用户查看信息后，信息标识为已查看状态；同时利用地图模块将事件信息以闪烁点的形式表现在地图上，居中显示事件地理位置，点击事件点可以了解事件的详细信息，包括发生时间、描述信息以及相关的图像资料；地图模块嵌入了和各级行政界线、道路、地名和水系等数据，具备地图浏览、查询、分析、导航等功能；用户可以利用最短路径分析，可计算出当前位置到达事件地点的最短路线，通过导航功能可以引导用户快速赶往事发地点协助处理，提高应急能力。

(3)事件预警系统。

本发明的事件预警系统是基于GIS开发的辅助决策支持应用系统，包括了事件接收模块、事件解译模块、事件发布模块、地图显示模块、决策分析模块。

事件接收模块能自动监测事件信息，可设置自动扫描时间间隔，当有事件信息到达后，可立即捕获；事件解译模块利用事件数据标准协议对收到的标准事件数据包进行解译，提取出事件坐标信息、时间信息、描述信息和相关图片信息，并存储到事件业务数据库；地图显示模块将事件坐标信息以闪烁的事件点显示，清楚地表达了事件发生地点，点击该点可以查看事件相关信息，使管理人员深入了解事件本质；决策分析模块管理所有事件采集系统持有者，可以实时显示所有巡逻人员所在位置，可合理调配最近的人员前往协助处理，并且利用路径分析、叠加分析等功能可分析出前往事件地点的最优路径，提高时间效率；事件发布模块先对事件信息审核，再对外发布；事件发布有三种形式，一是以手机短信和事件业务信息发送给有关管理人员，督促其办理事件业务，二是以事件信息通知近距离的事件采集系统持有者，以协助处理事件，三是以新闻事件和事件业务信息方式发布到管理网站，将事件公布于社会，呼吁公众参与湿地保护工作。

(4)坐标转换及定位导航。

GPS是全球性的定位系统，定位测量得到的位置结果是全球通用的Wgs84坐标下的经纬度坐标，而我国测绘成果大多采用国家坐标系统，最常用的是西安80和北京54两种，因此需要将Wgs84坐标转换到国家坐标系统。为避免过多计算影响处理器运行，提出较少硬件资源开支的坐标转换模型，采用最小二乘法进行了坐标转换参数的求取和平差。首先，将目标坐标系下的大地坐标(B₁，L₁，H₁)根据高斯投影原理转换为目标坐标下的高斯坐标，其次将控制点WGS84大地坐标(B₂，L₂，H₂)根据高斯投影原理转换成WGS84高斯平面坐标。然后将控制点WGS84高斯平面坐标与控制点在目标坐标系的高斯坐标一一对应，根据四参数平面转换模型求取平面转换参数，然后将参数应用到调查范围的其它点坐标转换。转换过程中还涉及到中央子午线的问题，一般我们可以在调查范围内，近中心位置实测一点，取与该点经度最近的被3整除的经线为中央子午线。

湿地范围通常比较大，没有明显地理标识，在水域中行驶很容易迷失方向，寻找事件发生地点更是难上加难。本发明的GPS模块提供定位导航功能，实时提醒用户向目标靠近，快速找到事件地点，提高事件处理的工作效率。

Claims (6)

1.一种湿地生态事件采集、预警系统，其特征在于由事件采集系统和事件预警系统两部分组成，事件采集系统与事件预警系统通过短信中心平台和无线传输进行通信。

2.根据权利要求1所述的湿地生态事件采集、预警系统，其特征在于事件采集系统包括图像采集器、GPS模块、事件编辑模块、通讯模块、事件存储器、地图模块和事件处理模块；图像采集器输出的图像信息、GPS模块输出的坐标信息、事件编辑模块输出的文字信息都连接至事件处理模块，事件处理模块将其进行关联，打包，生成标准格式的事件数据包，存储到事件存储器，同时利用通讯模块传送到事件预警系统。

3.根据权利要求1所述的湿地生态事件采集、预警系统，其特征在于所述的事件预警系统包括接收模块、解译模块、审核发布模块、决策分析模块、地图显示模块以及事件业务数据库、地理空间数据库。接收模块接收事件信息，设置自动扫描时间间隔，解译模块对标准事件数据包进行解译，提取出事件坐标、时间、描述、图片信息，并存储到事件业务数据库，地图显示模块将坐标信息以闪烁的事件点显示，决策分析模块管理所有事件采集系统持有者，调配人员协助处理，审核发布模块先审核后对外发布。

4.一种湿地生态事件采集、预警方法，其特征在于事件采集系统与事件预警系统通过短信中心平台和无线传输进行通信，事件采集系统的事件处理模块对图像信息、GPS信息、文字信息进行关联，打包生成标准格式的事件数据包，并存储到事件数据存储器，同时用通信模块将事件数据包发送到短信中心平台，短信中心平台采用SMPP短信点对点协议，将数据包发送到短信网关，短信网关再采用CMPP协议利用DDN专用网络经过路由器、防火墙，将数据包发到管理部门的事件预警系统。

5.根据权利要求4所述的湿地生态事件采集、预警方法，其特征在于事件采集系统的图像采集器提供高分辨率的图像采集和摄像功能，图像文件传送到事件处理模块进行压缩、编码标识；GPS模块通过对多颗卫星信号进行解算得到GPS电文，再经解译得到经纬度、高程、时间信息，信息传送到事件处理模块进行分类处理；事件编辑模块提供拼音、笔画、英文、数字或手写等多种输入和信息编辑功能，信息传送到事件处理模块；事件处理模块通过对图像信息、GPS信息、文字信息进行关联、打包生成标准格式的事件数据包，存储到事件数据存储器，同时利用通讯模块传送到管理部门的事件预警系统。另外，如果事件采集系统收到预警系统发布的事件信息后，利用地图模块将事件信息显示出来，清楚地表达事件发生地点，并利用导航功能引导工作人员前往。

6.根据权利要求4所述的湿地生态事件采集、预警方法，其特征在于所述事件预警系统基于GIS开发的应用系统，包括了事件接收模块、事件解译模块、事件发布模块、地图显示模块、决策分析模块；事件接收模块负责接收事件信息，可以设置自动扫描时间间隔；事件解译模块利用事件数据标准协议对收到的标准事件数据包进行解译，提取出事件坐标信息、时间信息、描述信息和相关图片信息，并存储到事件业务数据库；地图显示模块将事件坐标信息以闪烁的事件点显示，清楚地表达了事件发生地点，点击该点可以查看事件相关信息，使管理人员深入了解事件本质；决策分析模块管理所有事件采集系统持有者，可以实时显示所有巡逻人员所在位置，可合理调配最近的人员前往协助处理，并且利用路径分析、叠加分析等功能可分析出前往事件地点的最优路径，提高时间效率；事件发布模块先对事件信息审核，再对外发布。

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