CN111444301A - 一种自然保护区人类活动管控方法 - Google Patents

一种自然保护区人类活动管控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自然保护区人类活动管控方法，包括：根据干扰者进入自然保护区的入口，获取与该入口匹配的第一电流流量图；根据第一电流流量图和入口位置，确定干扰者的可能行径路线；查看这些路线上的监控视频，锁定有干扰者出现的第一目标监控点；根据第一电流流量图和第一目标监控点位置，判定干扰者接下来的可能行径路线，查看监控视频锁定有干扰者出现的第二目标监控点；以此类推，直到第N目标监控点时干扰者从某个出口离开；根据第一到第N目标监控点的视频内容实现干扰者在自然保护区的全过程监管。本发明能够实现干扰者从进入自然保护区开始，进行全过程的监控，时刻掌握其运动轨迹和方位，做到精准监控，能够应对各种复杂的干扰情况。

Description

一种自然保护区人类活动管控方法
技术领域
本发明涉及自然保护区人类活动管控技术领域，尤其涉及一种自然保护区人类活动管控方法。
背景技术
自然保护区是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水域或海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。但是，现今在自然保护区内经常会出现一系列的不同规模的人类干扰活动（资源开发、旅游、农耕畜牧和盗猎偷采等），这种不断的人类干扰活动对自然保护区的生态环境产生了重要的不利影响。
面对这些问题，管理者大多采用巡护监管的措施，针对问题严重的时段或地方，会增加巡视人数或者延长巡视时间，但自然保护区大多地域广袤且地形复杂，而自然保护区的管护人员和车辆有限，人工巡逻的防范方式难免存在低效，巡视周期长，无法同时全覆盖地域等问题。随着科技的发展，管理者也会采用一些视频监控手段，但通常只能实现单一的白天各道路入口的定点监测和登记，而单一的监控网络无法达到全过程监控，特别是没法应对自然保护区内破坏者、盗猎者等人员活动路线较为隐蔽，时间点分散且夜间活动频率高，资源开发等干扰活动多集中在自然保护区内部人烟稀少地带等特点。
因此，针对以上自然保护区人类活动特点，亟需一种能够对人类活动实现全过程精准管控的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对人类活动实现全过程精准管控的自然保护区人类活动管控方法。
为解决上述问题，本发明自然保护区人类活动管控方法包括：
根据干扰者进入自然保护区的入口位置，确定该入口位置对应的入口坐标；
依据所述入口坐标获取与之匹配的第一电流流量图，并根据所述第一电流流量图和入口位置，确定所述干扰者的所有可能行径路线；
查看所述可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有所述干扰者出现的第一目标监控点；
根据所述第一电流流量图和所述第一目标监控点所处的位置，判定所述干扰者接下来的所有可能行径路线，查看这些可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有所述干扰者出现的第二目标监控点；以此类推，直到所述第N目标监控点时所述干扰者从所述自然保护区的某个出口离开；
根据所述第一目标监控点到所述第N目标监控点的监控视频内容实现所述干扰者在所述自然保护区的全过程监管。
优选地，通过以下步骤实现所述自然保护区内所有监控点的选定：
获取所述自然保护区内各个入口处的入口坐标，基于电路理论，利用各个所述入口坐标和所述自然保护区的通行阻力图，得到相应的第二电流流量图；
基于所述通行阻力图和所述第二电流流量图，利用可视域分析手段，生成所有备选点的可视域图，并将所述可视域图与所述第二电流流量图叠加，得到备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况；
将所述备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况作为输入，同时以最大化监控点可视域内的电流总和，最小化监控点的总数目，最终选择的监控点总量不超过预设总数为原则，构建视频监控点优化选址模型，求解此模型然后将被选中的的备选点处作为监控点。
优选地，所述依据所述入口坐标获取与之匹配的电流流量图，包括：
基于电路理论，利用所述入口坐标和预设的所述自然保护区的通行阻力图，得到相应的所述第一电流流量图；或者依据所述入口坐标直接从预设数据库调取与之匹配的所述第一电流流量图。
优选地，通过以下步骤得到所述自然保护区的通行阻力图：
基于所述自然保护区的土地利用类型，考虑地形及景观对通行阻力的影响，对所述自然保护区的土地利用分布图提取地形坡度，形成坡度图；其中，所述土地利用分布图从基础数据库获取；
基于所述土地利用分布图，评估所述自然保护区的景观斑块和道路对通行阻力的影响，形成初步通行阻力图；
将所述坡度图和所述初步通行阻力图相叠加，形成所述自然保护区的通行阻力图。
优选地，通过以下步骤构建所述基础数据库：
对所述自然保护区的高分辨率遥感影像进行处理，得到所述自然保护区的土地利用分布图；
根据所述土地利用分布图，初步确定所述自然保护区内人类活动的范围和特点，然后选择典型区域进行野外实地考察和验证，进一步明确并更新所述自然保护区内人类活动的各个区域和特点，形成所述基础数据库；其中，所述特点包括强度和影响程度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明管控方法能够实现人员、车辆等干扰者从进入自然保护区开始，进行全过程的监控，时刻掌握其运动轨迹和方位，做到精准监控。同时，由于做到了全过程精准监控，对于破坏者、盗猎者等人员活动路线较为隐蔽，时间点分散且夜间活动频率高，资源开发等干扰活动多集中在自然保护区内部人烟稀少地带等情况，能够较好地应对。
具体实施方式
本发明一种自然保护区人类活动管控方法具体包括如下步骤：
步骤S101、根据干扰者进入自然保护区的入口位置，确定该入口位置对应的入口坐标。
具体地，先根据有目标干扰者出现的记录信息，比如监控影像数据和/或文字登记数据，确定该干扰者进入自然保护区的入口；然后根据基础数据库中的信息确定该入口的坐标。
在实际应用中，可以通过以下步骤实现基础数据库的构建：
（1）对自然保护区的高分辨率遥感影像进行处理，得到自然保护区的土地利用分布图。具体为：购买自然保护区所在区域的高分辨率遥感影像（近期），在arcgis软件中利用自然保护区的行政边界图（shp文件）对区域的高分辨率遥感影像进行分割，得到自然保护区的高分辨率遥感影像；然后在arcgis软件中利用监督分类方法—最大似然分类法进行遥感影像解译，解译完成后通过人工目视解译进行初步的精度验证，得到自然保护区土地利用分布图。
（2）根据土地利用分布图，初步确定自然保护区内人类活动的范围和特点，其中，特点包括强度和影响程度；然后选择典型区域进行野外实地考察和验证，进一步明确并更新自然保护区内人类活动的各个区域和特点，形成基础数据库。同时，基于基础数据库所获取的高精度自然保护区土地利用图，确定进入自然保护区的各个路口，分别给予标记和记录。
步骤S102、依据干扰者的入口坐标获取与之匹配的第一电流流量图，并根据第一电流流量图和入口位置，确定干扰者的所有可能行径路线。
其中，电流流量图用于模拟干扰者可能的行径路线，且流量越高则人类干扰可能性越大。
依据入口坐标获取与之匹配的电流流量图的方式为：基于电路理论，利用入口坐标和预设的自然保护区的通行阻力图，得到相应的第一电流流量图；或者依据入口坐标直接从预设数据库调取与之匹配的第一电流流量图。其中，入口坐标、电流流量图以及想着的对应关系预存在预设数据库（可以为基础数据库）中，并保持最新信息的更新；相较现场进行计算，方便快捷。
对于现场进行计算的方式，具体为，借助以电路理论为基础的Circuitscape软件，以干扰者的入口坐标为出发点，输入该入口坐标和自然保护区的通行阻力图，得到与该干扰者入口坐标对应的第一电流流量图。
在实际应用，可以通过以下步骤得到自然保护区的通行阻力图：
（1）基于自然保护区的土地利用类型，考虑地形及景观对通行（行走、车辆）阻力的影响，对自然保护区的土地利用分布图提取地形坡度，形成坡度图。
（2）基于土地利用分布图，评估自然保护区的景观斑块和道路对通行（行走、车辆）阻力的影响，形成初步通行阻力图。
（3）将上述坡度图和上述初步通行阻力图相叠加，形成自然保护区的通行阻力图，也即人类活动干扰者的通行阻力图。
步骤S103、查看该干扰者的可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有所述干扰者出现的第一目标监控点。
其中，每个监控点处设有监控设备，在数据库中，每个监控设备都有用于区别于其他监控设备的标识，该标识作为索引与其在保护区内的位置信息、监控视频等数据一一对应存储。
实际操作中，可以至少查看这些可能行径路线上位于首位的监控设备对应的视频内容，锁定有干扰者出现的第一目标监控设备。其中，理论上，在某条行径线路上的监控视频中成功锁定了有干扰者出现的第一目标监控设备时，后面剩下的行径线路可不继续查看。
步骤S104、根据第一电流流量图和第一目标监控点所处的位置，判定干扰者接下来的所有可能行径路线，查看这些可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有干扰者出现的第二目标监控点；以此类推，直到第N目标监控点时干扰者从自然保护区的某个出口离开。
步骤S105、根据第一目标监控点到第N目标监控点的监控视频内容实现干扰者在自然保护区的全过程监管。
基于上述实施例提供的自然保护区人类活动管控方法，在本发明中，通过以下步骤实现自然保护区内所有监控点（主要指固定点位监控）的选定：
步骤S201、获取自然保护区内各个入口处的入口坐标，基于电路理论，利用各个入口坐标和自然保护区的通行阻力图，得到相应的第二电流流量图。
其中，由于使用的是自然保护区各个入口坐标，可以理解的是，这里的第二电流流量图实为对应各个入口坐标的电流流量图的集合。同时，为了步骤S102中能够依据入口坐标直接调取与之匹配的第一电流流量图，这时可以把入口坐标、电流流量图以及想着的对应关系预存在指定数据库中，并保持最新信息的更新。
步骤S202、基于通行阻力图和第二电流流量图，利用可视域分析手段，生成所有备选点的可视域图，并将可视域图与第二电流流量图叠加，得到备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况。
其中，可以借助GRASS软件中的可视域分析命令，生成所有备选点的可视域图。
步骤S203、将备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况作为输入，同时以最大化监控点可视域内的电流总和，最小化监控点的总数目，最终选择的监控点总量不超过预设总数为原则，构建视频监控点优化选址模型，求解此模型然后将被选中的的备选点处作为监控点。
其中，利用R软件包中的Rsymphony函数求解此模型，求解过程中自动将被选中备选点标记为1，未被选中备选点则标记为0，被选中的标记为1的备选点即为监控设备的安装点。
在实际应用过程中，理想状态是尽可能多地布置监控设备以实现目标监控区域的全面无死角覆盖，但是这必然会造成大量财力、物力和人力的投入，而本发明通过上述特有的监控设备选点，能够在满足目标监控区域的全面无死角覆盖的基础上精准减少监控设备的数量。
在实际应用中，固定点位监控可以参考以下内容进行监控设备的部署：自然保护区环境条件恶劣，保护区域范围宽广。前端视频监控设备需要极高的环境适应性，同时要求监控的范围广、监控距离远。为此固定视频监控系统的前端探测采集选用高精度的监控转台(透雾、远距离长镜头、制冷型或非制冷型红外热像仪、电子围栏等)进行远距离、大范围的全区域昼夜监控；采用激光夜视云台摄像机对中、近距离的目标进行细节的辨认和监控；采用一体化激光红外夜视球机对前端机房、铁塔、转台等重要设备和辖区要地进行监控。
此外，视情况还可以进行便携式移动监控、高空巡查监控以及管理人员巡护监测的布设，建立一种“天-地-空”一体化的且考虑自然保护区管理成本兼顾管控效力的全过程人类活动管控技术体系。
便携式移动监控：在自然保护区视频监控系统中，由于保护区特殊地理环境和气候等因素影响，很难做到监控区域的无缝覆盖。固定点位监控主要作为日常监控手段，对于某些区域的突发事件，很容易产生监控的盲区，此时可利用便携式移动监控作为固定监控的有效补充，延伸监控距离，扩大监控范围。对于某些区域需要短期临时布点监控的情况，可选用便携式无人值守监控系统；对于需要进入突发事件区域的情况，例如寻找可疑人员、车辆、移动跟踪等情况，可选用背负式移动监控系统，单人背负即可将现场高清音视频信号实时上传至各级指挥中心；在巡逻车辆可安装车载式移动监控系统，在车辆行进监控、巡逻的过程中，通过车载夜视一体摄像机采集的图像可以实时传输至管控平台。
高空巡查监控：利用高分辨率的遥感卫星影像，每隔30天进行一次自然保护区域内的影像巡查，发现土地利用变化较大区域，开展无人机探查和地面验证，实时上传管理平台存储，形成全方位的“空中看”体系。
管理人员巡护监测：管理人员在定期在各监测点间巡查，利用手持记录仪进行拍摄监控，对定点监控的盲点做到补充，对高空遥感巡查进行地面验证，从而实现对保护区内的人类活动进行全方位的精准管控。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种自然保护区人类活动管控方法，其特征在于，该方法包括：
根据干扰者进入自然保护区的入口位置，确定该入口位置对应的入口坐标；
依据所述入口坐标获取与之匹配的第一电流流量图，并根据所述第一电流流量图和入口位置，确定所述干扰者的所有可能行径路线；
查看所述可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有所述干扰者出现的第一目标监控点；
根据所述第一电流流量图和所述第一目标监控点所处的位置，判定所述干扰者接下来的所有可能行径路线，查看这些可能行径路线上监控点的监控视频，锁定有所述干扰者出现的第二目标监控点；以此类推，直到所述第N目标监控点时所述干扰者从所述自然保护区的某个出口离开；
根据所述第一目标监控点到所述第N目标监控点的监控视频内容实现所述干扰者在所述自然保护区的全过程监管。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤实现所述自然保护区内所有监控点的选定：
获取所述自然保护区内各个入口处的入口坐标，基于电路理论，利用各个所述入口坐标和所述自然保护区的通行阻力图，得到相应的第二电流流量图；
基于所述通行阻力图和所述第二电流流量图，利用可视域分析手段，生成所有备选点的可视域图，并将所述可视域图与所述第二电流流量图叠加，得到备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况；
将所述备选点可视域范围内人类活动干扰者出现的密度情况作为输入，同时以最大化监控点可视域内的电流总和，最小化监控点的总数目，最终选择的监控点总量不超过预设总数为原则，构建视频监控点优化选址模型，求解此模型然后将被选中的的备选点处作为监控点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述入口坐标获取与之匹配的电流流量图，包括：
基于电路理论，利用所述入口坐标和预设的所述自然保护区的通行阻力图，得到相应的所述第一电流流量图；或者依据所述入口坐标直接从预设数据库调取与之匹配的所述第一电流流量图。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过以下步骤得到所述自然保护区的通行阻力图：
基于所述自然保护区的土地利用类型，考虑地形及景观对通行阻力的影响，对所述自然保护区的土地利用分布图提取地形坡度，形成坡度图；其中，所述土地利用分布图从基础数据库获取；
基于所述土地利用分布图，评估所述自然保护区的景观斑块和道路对通行阻力的影响，形成初步通行阻力图；
将所述坡度图和所述初步通行阻力图相叠加，形成所述自然保护区的通行阻力图。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下步骤构建所述基础数据库：
对所述自然保护区的高分辨率遥感影像进行处理，得到所述自然保护区的土地利用分布图；
根据所述土地利用分布图，初步确定所述自然保护区内人类活动的范围和特点，然后选择典型区域进行野外实地考察和验证，进一步明确并更新所述自然保护区内人类活动的各个区域和特点，形成所述基础数据库；其中，所述特点包括强度和影响程度。
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