LiDAR技术在森林防火指挥系统中的应用课件.ppt

1、LiDARLiDAR技术在森林防火指挥技术在森林防火指挥系统中的应用系统中的应用3GIS软件工程1森林防火信息指挥系统海量数据库建设目 录4LiDAR技术其它应用案例2 LiDAR技术在林业中的应用1 LiDAR技术原理4GIS软件工程1 森林防火信息指挥系统海量数据库建设目 录5案 例3 LiDAR技术原理2 LiDAR技术在林业中的应用 激光扫描及探测系统 LiDAR在林业信息化中的应用Light Detection And Ranging数字高程模型（DEM）数字线划图（DLG）三维景观数字表面模型（DSM）裸地模型（DTM）数字正射影像（DOM）国际上先进的机载激光扫描及探测系统LiD

2、ARLIDARLIDAR系统组成系统组成ALS60ALS60机载激光测距仪机载激光测距仪（目前世界上最先进的激光测距仪）（目前世界上最先进的激光测距仪）脉冲频率:200 kHz视角:0-75度飞行高度:2005000m4+3 包括强度记录的反射脉冲激光光斑：0.22mr1/e2IPAS20IPAS20惯性定位及定向惯性定位及定向系统系统彩色数码相机彩色数码相机像素分辨率达6.8mCCD尺寸7162 x 5389,3900万像素，焦距60mm，快门13649SFPES飞行计划制定软件飞行计划制定软件FCMS飞行管理控制系统飞行管理控制系统 激光扫描及探测系统 LiDAR在林业信息化中的应用Lig

3、ht Detection And Ranging原理原理原理原理原理原理在森林中，激光束可能先打在树冠的顶端，其中的一部分继续向下打在更多的树叶或枝干上，有些打在树干基部被返回，这样就会有一组多次返回的具有X，Y，Z坐标的点记录，并分层表示。大量的激光点聚集成激光点云，组成点云图像，利用这个特点，我们可以通过分类和滤波处理，获取地面高程和树高等信息，这就是激光雷达测量树高的原理单一反射与多重反射对比单一反射与多重反射对比初波或尾波反射记录三重反射记录LIDARLIDAR系统的原理系统的原理主动发射激光脉冲主动发射激光脉冲精确记录系统精确记录系统发射发射和和接收接收激光脉冲信号激光脉冲信号的瞬时

4、时刻的瞬时时刻利用光速恒定的原理将发射和反射时间利用光速恒定的原理将发射和反射时间转换为斜距并量测转换为斜距并量测得到传感器的位置和方向后，即可计算得到传感器的位置和方向后，即可计算出反射表面每一点的出反射表面每一点的XYZXYZ坐标坐标来自地表的尾波来自树冠的初波来自树干的次波自地面的单一回波分离多层反射激光脉冲分离多层反射激光脉冲 测量树木树梢的高程和树基的高程，两者之差即为树高，利用树高与材积的关系，可以将LIDAR技术应用于单木高度、树冠面积和树冠基部高度以及材积预测的研究。激光雷达传感器也已经用于精确获取温带落叶林、松林、花旗松林和高郁闭度热带雨林的植被冠层高度分离多重反射激光脉冲分

5、离多重反射激光脉冲 单一及尾波反射获得的地面点单一及尾波反射获得的地面点数字地面模型数字地面模型DSMDSM数字裸地模型数字裸地模型DTMDTM数字正射影像数字正射影像DOMDOMLIDAR LIDAR 数据成果数据成果14数字高程模型数字高程模型DEMDEM等高线等高线数字线划图数字线划图点云直接生成地形三维模型点云直接生成地形三维模型LIDAR LIDAR 数据成果数据成果LIDAR和数码影像产品154GIS软件工程2森林防火信息指挥系统海量数据库建设目 录5案 例3 LiDAR技术在林业中的应用1 LiDAR技术原理林业相关应用林业相关应用 通过实测树高、材积，分别与LIDAR系统测量的

6、树高建立相关关系，就可以预测树高和材积。激光雷达将冠层最高点与地面之间往返的激光脉冲信号数字化，完整记录激光脉冲初次和末次返程信号之间的不定时振幅，从而获得与冠层垂直结构相关的波形。木材蓄积量分析木材蓄积量分析 波形能够较好地定义冠层的下边缘（包括一部分林下冠层和立木中层），可以计算生活冠层的蓄积量树木点树木点云的垂直切面图云的垂直切面图LiDAR 点云快速生成三维场景LiDAR 点云快速生成三维场景LIDARLIDAR在林业中的应用在林业中的应用第一：可用于提取树高、冠层高度、冠径、立木基部面积、地上生物量、冠层覆盖率、生活型、林木密度、蓄积量和垂直结构等信息；第二，可用于单株立木调查及树种

7、识别；第三，激光雷达可用于监测森林的健康，确定森林从大气中吸收二氧化碳的能力，识别和监测重要的野生动植物栖息地，监测森林火灾；第四，利用激光脉冲返程数据的完整波形分析研究冠层结构的细节部分。4GIS软件工程1森林防火信息指挥系统海量数据库建设目 录5结 语3 LiDAR技术原理2 LiDAR技术在林业中的应用森林防火信息系统海量数据库建设 国家林业局森林防火信息系统提供国家林业局森林防火信息系统提供海量空间数据海量空间数据库建设解决方案库建设解决方案，一期建设成果数据量达，一期建设成果数据量达300G300G；二期；二期建设成果数据量达建设成果数据量达2TB2TB。数据库内容包括：数据库内容包

8、括：基础地理数据资源环境专题数据遥感影像成果数据森林防火信息系统海量数据库建设基础地理数据1 1：400400万比例尺基础地理数据万比例尺基础地理数据+DEM+DEM1 1：100100万比例尺基础地理数据万比例尺基础地理数据+DEM+DEM1:251:25万比例尺基础地理数据万比例尺基础地理数据+DEM+DEM1 1：5 5万比例尺基础地理数据万比例尺基础地理数据+DEM+DEM资源环境专题数据全国土地利用专题数据全国土地利用专题数据全国土壤侵蚀专题数据全国土壤侵蚀专题数据全国气象专题数据全国气象专题数据全国地震带、断裂带专题数据全国地震带、断裂带专题数据全国洪水区专题数据全国洪水区专题数据

9、。森林防火信息系统海量数据库建设森林防火信息系统海量数据库建设遥感影像成果数据全国全国3030米米TM/ETMTM/ETM无缝镶嵌真彩色合成遥感影像无缝镶嵌真彩色合成遥感影像重点林区（西南三省、东北三省及内蒙古东部）重点林区（西南三省、东北三省及内蒙古东部）2.52.5米分辨率遥感卫星影像成果米分辨率遥感卫星影像成果高分辨率遥感影像成果展示30m分辨率与2.5m分辨率影像对比30m分辨率与2.5m分辨率影像对比30m分辨率与2.5m分辨率影像对比30m分辨率与2.5m分辨率影像对比30m分辨率与2.5m分辨率影像对比项目建设中的困难数据获取难数据获取难 云贵川地区遥感影像质量问题云贵川地区遥感

10、影像质量问题四川、云南地区高山盆地较多，局部地区常年浓雾覆盖，横断山脉地区常年冰山积雪覆盖，遥感影像云雾量超限数据较多，局部地区合格影像较少，耗费大量精力查询了多种卫星数据并订购。数据处理难数据处理难 多多源数据接边问题源数据接边问题由于不同数据源成像方式不同，拍摄时间不同，不同数据源高山区山脉，山谷，山顶，山体阴影呈现方式不同，给解译判读选取控制点带来困难。影像选购影像选购选择订购符合质量要求的卫星原始数据；处理结果影像清晰，反差适中，色彩及色调均匀，影像无模糊、错位、扭曲、拉花等现象。保证影像数据连续、无缝和视觉一致性。校正校正精度精度 是指经几何纠正后2.5米全色数据或与10米多光谱数据

11、融合后的2.5米彩色数据的几何定位中误差符合甲方的要求。纠正后的2.5全色图像和融合影像能够与1：50000地形图套合。影像影像数据接边差数据接边差像幅、图幅间接边改正后的接边差平原、丘陵地不大于25m，在山地和高山地不大于37.5m。影像选购及处理质量要求多光谱或融合产品波段色彩组合多光谱或融合产品波段色彩组合无重影、勾边现象、亮度与反差适度、纹理清晰。融合质量融合质量融合影像是否出现重影或模糊不清；融合影像是否基本保持原始数据的空间信息和光谱信息，层次丰富、纹理细节清晰。影像接边影像接边影像接边处是否有明显错位；相邻影像DOM是否色调接近。数据处理质量要求3GIS软件工程1森林防火信息指挥

12、系统海量数据库建设目 录4LiDAR技术其它应用案例2 LiDAR技术原理1 LiDAR技术在林业中的应用38问题上报问题上报信信息息上上报报任任务务下下达达任务上报任务上报结果反馈结果反馈任务协调任务协调结果反馈结果反馈信息公布信息公布反映问题反映问题非常态事件非常态事件紧急突发事件紧急突发事件全过程管理痕迹快速发现快速发现监测预警监测预警精确定位精确定位应急处置应急处置有效监督有效监督GIS软件工程森林防火指挥系统日常处理流程政府热线、110等现场无线集群基站无线集群基站预案管理预案管理,资资源管理及指源管理及指挥调度挥调度视频监控视频监控政府公共光政府公共光纤网纤网无线集群手机无线集群手

13、机GPS调度调度职能单位公众无线网或无线集群公众无线网或无线集群职能单位预案及预案及数据维数据维护护预预案案知知识识库库森林设施森林设施物资调度物资调度政府专政府专网网GIS软件工程森林防火信息系统应急指挥场景省应急省应急系统系统3S集成的空间技术平台元数据 电子地图 公共设施 林业专题 地址库 遥感影像 三维数据 多媒体GPS定位信息地址编码引擎动态图集引擎元数据及目录引擎三维引擎ArcGISServer全文搜索引擎数据挖掘引擎OGC服务ArcGISServer服务三维服务LBS服务动态图集服务搜索服务自定义空间服务与监测系统集成与指挥通讯系统集成与业务系统集成与行政审批集成与外部GIS平台

14、集成可视化指挥调度可视化预案展示统一资源目录管理系统平台运维支撑管理系统数据管理系统服务注册服务鉴权服务授权类型注册入库更新数据资源注册资源目录获取应用层统一认证层服务接口层服务引擎层数据存储层SOAP/REST/HTTPOracle10g/ArcSDE/文件存储GIS软件工程空间技术平台架构应急组织信息外部外部消防消防抢修抢修人员人员维修维修人员人员联络联络人员人员后备后备人员人员当地当地交通局交通局外部外部公安公安消防消防物资物资Group D应急应急物资物资后备后备物资物资医疗医疗物资物资抢修抢修物资物资当地当地政府政府外部外部医疗医疗应急物资信息应急预案应急人员信息应急操作GIS软件工

15、程森林防火指挥系统数字预案GIS软件工程森林防火指挥系统调度资源调度资源集成集成3S集成的空间技术平台集成的空间技术平台综合综合调度管理调度管理和应急指挥和应急指挥现场指挥现场指挥集成现有的各类信息系统数据形成可视化预案.资源调度视频监控森林气象 数据整合 服务集成 应用展示个人通讯系统GPS追踪定位GPS追踪定位决策支持指挥通讯GIS软件工程森林防火指挥系统生态监测、湿地检测、卫星通讯车、应急人员跟踪、气候监测、动物保护监测、森林气象监测、视频、大屏幕、报警电话安全认证系统国土地理信息共享服务平台林业厅其它相关业务系统单点登录市县森林防火系统系统集成GIS软件工程森林防火指挥系统空间数据组织

16、空间数据组织数据组织数据组织类名称类名称库名称库名称图层名图层名实体的几何划分实体的处理划分简单说明点点简单点实体简单点实体(SP)指定点位插点符号指定点位插点符号线线简单无向线实体简单无向线实体(SL)没有方向的线，实体由没有方向的线，实体由系统做符号化系统做符号化简单有向线实体简单有向线实体(DL)采集时需要注意采集的采集时需要注意采集的方向，实体由系统做符方向，实体由系统做符号化号化复合线实体复合线实体(CL)有多条线组成的非面实有多条线组成的非面实体，按照图式采集实绘体，按照图式采集实绘面面面实体面实体(PG)闭合的线实体闭合的线实体注记注记图面注记实体图面注记实体(TX)图面的注记，

17、在图面的注记，在SDE中中用点的形式管理用点的形式管理空间数据标准空间数据标准（分类、分层、命名、表、字段、编码等标准）（分类、分层、命名、表、字段、编码等标准）目标：建立完善的空间数据资源目录体系目标：建立完善的空间数据资源目录体系GIS软件工程森林防火指挥系统数据存储DEM数据影像数据基础矢量数据各类专题数据三维模型数据数据库GIS软件工程森林防火指挥系统数据库入库GIS软件工程森林防火指挥系统数据处理整理加工、集成整合、更新数据入库、编辑、更新、转换、质量检查、符号化数据管理数据提交、共享数据目录管理、库体管理、数据迁移、版本与历史管理数据服务查询浏览、统计分析、数据抽取、制图输出数据采

18、集数据监理数据入库更新自动推历史库关联联动更新数据提取、坐标转换、投影转换数据提交数据输出数据符号化标准模板GIS软件工程森林防火指挥系统无线传输功能无线传输功能地图应用地图应用数据同步数据同步轨迹追踪轨迹追踪安全安全管理管理巡检资料巡检资料知识库知识库森林巡查系统GIS软件工程森林防火指挥系统呼叫中心呼叫中心监督中心监督中心指挥中心指挥中心大屏幕指挥大屏幕指挥协同工作子系统GIS软件工程森林防火指挥系统区域评价区域评价部门评价部门评价岗位评价岗位评价内外评价相结合、整体和个体评价相结合、定量和定性分析相结合、事前事中事后评价相结合 综合评价子系统GIS软件工程森林防火指挥系统组织机构管理组织机构管理工作流定义功能工作流定义功能工作表单定义工作表单定义输出表单定义输出表单定义查询和统计定义查询和统计定义受理时限控制受理时限控制构建与维护子系统构建与维护子系统4GIS软件工程1森林防火信息指挥系统海量数据库建设目 录5LiDAR技术其它应用案例3 LiDAR技术原理2 LiDAR技术在林业中的应用国家级大型项目国家林业局森林防火信息指挥系统海量数据库建设2008工程管理信息平台国家级大型项目2008奥运地理信息支撑项目北京政务地理信息共享服务平台国家大型应用高速公路综合管理信息平台国家级大型项目中石油管道应急指挥调度系统三维场景展示国家级大型应用国务院机关事务管理局房地产管理系统