森林火灾监测
摘要：该文章重点讨论现阶段森林火灾监测应用的情况，主要讨论了无线传感器网络（WSN）在森林火灾监测中的技术应用，极其发展和未来的展望情况。另外还介绍其他的监测技术，例如GIS、DDRS等。
关键词：森林火灾监测；WSN
森林是人类赖以生存及社会发展最重要和不可缺少的资源之一, 更是地球生态平衡的保护者。但是, 由于人类活动中的某些失控及异常自然因素影响等原因, 森林火灾时有发生。每次大火都会带来巨大的损失。因此, 预防和监测森林火灾已成为世界各国森林防火部门的一个重要研究热点。目前森林防火措施普遍采用在防火期间派出防火人员到林区巡逻、瞭望塔人工观测以及卫星探测[ 1--2] 。人工望塔方式虽然简单易行, 但是需要投入很多财力、物力、劳力, 存在防火人员主观麻痹大意、擅离岗位、无法实时监测、覆盖范围有限等。卫星监测系统的扫描周期长、分辨率低、图像像素点的饱和、扫描期间云层的遮挡以及火灾参数很难实时数量化等原因[ 3--5] 限制了卫星探测系统的使用范围, 降低了森林火灾的监测效果。
基于传统森林火灾监测方法存在的不足，需要引进新的方法应用到森林火灾的监测中。无线传感器网络是计算机技术、通信技术和传感器网络技术相结合的产物, 被认为是影响人类生活的十大新兴技术之一, 无线传感器网络由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成, 集成有传感器、数据处理单元和通信模块的智能传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位,各节点通过协议自组成一个分布式网络, 再将采集来的数据数( 例如
温度、相对湿度等)集中到网络协调节点进行优化处理, 并与正常的气象数据以及该地区森林资源基础数据相比较, 判断是否具有林火发生的潜在危险, 最终传输给信息处理中心的监控主机, 为有关林业专家或决策者提供直观信息[ 6 - 7 ] ，并为有关部门采取相应的防火或灭火措施提供决策依据。
1传统的卫星遥感火灾监测应用
MODIS( 中分辨率成像光谱辐射计) 是EOS( 美国新一代的地球观测系统) 的主要探测仪器［8］，也是当前世界新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，具有36 个光谱通道，光谱波长0． 415 ～ 14． 235 μm，分辨率为250、500、1 000 m。与NOAA/AVHRR 比较: 具有相同的时间分辨率，但MODIS 提高了空间分辨率，其最高分辨率是NOAA 的18 倍; MODIS 量化精度远比NOAA/AVHRR 的高，因此在发现和测定火灾方面具有优势; MODIS 具有多个可用于火灾检测的通道，它不仅避免了原来NOAA/AVHRR 的饱和问题，而且还可以对火灾的性质进行定性、定量分析; MODIS 具有极好的定位精度，NASA还专门设计了不仅依靠卫星轨道和姿态计算，同时还考虑地面控制点和高程点的定位方式，使地面几何定位精度达到星下点0． 1 像元、边缘0． 3 像元，并且不需要用户进行复杂的操作，这就大大提高了火灾定位的精度。EOS /MODIS 还具有实时性强、覆盖面广、其中红外通道对高温敏感的特点。
极轨气象卫星 NOAA/AVHR（(NOAA-12,NOAA-16）卫星林火监测系统具有对火敏感的探测通道，井具有高的时间分辨率(每天过境4次)、很宽的监侧带幅(270W 和高时效(从卫星资料的接受到处理只需20分钟左右)等优点，很适宜于森林火灾的监测。目前用于我国森林火灾监测的主要是美国NOAA系列气象卫星，我国的FY_1C FY-1D卫星也已开始应用于林火监测。
(1) 林火卫星监测是以卫星作为空间平台，通过光电光谱传感器信息传输、接收、解译、发现林火，并监测其行为的航天遥感技术手段。(2) NOAA/VHRI气象卫星信息源是面向全球的无偿信息源，具有周期短、密度高和多时相动态遥感的特殊能力。依靠地面接收站和处理手段，可获得对林火监测准确度高、功能独特、成本低廉等效应，是目前建立林火卫星监测系统主要的无可取代的航天遥感信息源。(3) 通过对FY系列卫星资料的定量处理，可以获得全球的气象和环境参数，能为更精确的林火监测提供必要的基本资料。FY卫星的信息量大，内容丰富，还可以在灾害监测和环境遥感中发挥巨大的作用。(4) EOS 卫星在林火监测中具有很好的应用前途，不仅可应用于对林火的直接监测，同时可以开展地表温度、湿度的监测。在林火监测的准确率和定位精度等方面较NOAA卫星有较大的提高，但目前尚处于实验开发阶段，其通道选择的方法和不同区域判识指标的确定还有待进一步细化和完善。(5 )目前用于我国森林火灾监测的主要是美国NOAA系列气象卫星，我国的FY卫星也开始应用于林火监测。NOAA系列气象卫星为森林火灾的监测提供了可靠、稳定的服务，但分辨率低给森林火灾信息的进一步监测带来了一定困难。应用美国EOS卫星进行林火监测，可以提高监测精度和准确度，为火灾的扑救提供更多、更可靠和更细致的监测成果。
2基于无线传感器网络(WSN)的森林火险监测预报系统
系统结构图如图1 所示, 该系统由传感器节点、网关、任务管理者节点3 部分组成。WSN 是由大量的具有温度、湿度采集功能、无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布网络系统, 每个节点具有数据采集与路由功能。节点最后把数据都发送到网关处, 网关负责融合、存储数据, 并把它传送到Internet 或卫星网络上。用户管理节点可以远程接收、分析, 对森林火险进行监测预报[ 9 -12] 。
图1 基于无线传感器网络的森林火灾监测系统结构
森林火灾监测系统是一个典型的基于WSN 的应用系统, 具有如下优点:(1)采用了低功耗的集成化器件, 提高了系统稳定性和可靠度, 缩减了系统体积;(2)信号传输采取了曼彻斯特编解码、GFSK 调制、CRC 校验等技术, 保证了数据传输的准确性;(3)在野外空旷处节点离地面1m 高度时传输距离可达200m 以上。本系统能够实时地监测森林环境的温湿度, 不但起到火险等级预报的作用, 而且一旦发生火灾, 能够迅速判断出何时何地发生火灾, 帮助防火人员及时做出反应。
2．1 基于ZigBee 无线传感器网络的森林火灾监测系统
该系统可以实时监测有关被测参数( 例如温度、相对湿度等) 并发送给监控中心的计算机, 监控中心的计算机对采集到的数据进行分析处理, 并与正常的气象数据以及该地区森林资源基础数据相比较, 判断是否具有林火发生的潜在危险, 为有关部门采取相应的防火
或灭火措施提供决策依据。
ZigBee 是一种低速率、低成本、低功耗的短程无线网络通信协议。与其他无线网络技术相比, ZigBee技术具有数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等独特的优势, 在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力和广阔的市场应用前景。将基于ZigBee 的无线传感器网络应用在森林火灾监测系统中, 可实现对覆盖森林内的任意地点的温湿度等信息在任意时间的采集、处理和分析, 而且还能大大提高系统的可扩展性, 降低设备维护的成本, 优化整个系统。
基于ZigBee 无线传感器网络技术构建了森林火灾无线监测系统。该系统采用的是簇--树形式的网络拓扑结构, 相对于网状的拓扑结构具有组网简单、路径信息占用存储器容量小等优点, 但其也要求网络的链路结构必须稳定可靠, 另外网络的规模也受限制, 需要在今后的研究中不断改进和优化。总之该方案的提出是森林火灾监测和预防方式的一种有益尝试和补充, 为无线传感器网络这一先进技术在森林火灾监测领域的推广应用提供了切实可行的硬件基础。为更好地发挥出其应有的潜能, 需要重点解决系统能耗、节点定位以及时钟同步等难点问题,从而不断提高我国森林火灾监测水平。
2. 2 NGEDA基于嵌套网格的无线传感器网络部署方法的环境监测
针对环境监测中异常区域分布非均匀特性（即在长期的环境监测中，一些应用场合被监测区域的物理参数变化很小只有在出现异常情况时才需要详细的物理数据，而在绝大部分区域和时间内并不需要详细的物理参数分布信息），首次提出基于嵌套网格的无线传感器网络部署方法（Nested Grid based Energy-efficent Deployment Algorithm,简称NGEDA）。该方法针对被监测的物理参数梯度变化不均匀的特点，依据嵌套网格的思想部署传感器节点，即参数变化较剧烈的区域唤醒较多的节点工作，而在参数变化较为平缓的区域让较少的节点工作，这样在满足应用需求的基础上降低能量的消耗。
（1）模拟现场设置，监测森林区域，整个网络采用异构的组网方式，将目前的森林防火中常用的观测站和传感器网络结合起来，如图2所示，观测站有很强的信息采集处理和通信能力，在监测区域分布者6*6个观测站，将整个区域划分成25个L*L的小方格，每个小方格内分布着很多的传感器节点。（2）在观测站采集信息后，每隔一定时间就对采集的信息进行处理，并将各个节点的信息值进行比较，编辑仿真程序，利用Matlab对整个问题进行仿真。（3）输出仿真结果，为了验证结果，通过NGEDA算法获得的各个节点的值与真实值进行比较，误差在1摄氏度范围内，我们认为NGEDA算法在这个节点的可信度为1，否则的话，算法的可信度按照误差的2的负指数形式递减。
实验结果表明，NGEDA算法可以利用较少的节点达到应用的需求，极大地节约了网络的能量，极大地延长了网络的寿命。
图2 森林火灾监测网络组成图
2. 3 基于Cortex-M3 的森林火灾监测WSN节点的设计
微处理器模块设计Cortex- M3 处理器采用ARMV7 哈佛架构，低至0.19mW/MHZ 的功耗，速度比ARM7快1/3，功耗低3/4，且封装体积较小。选用ARM 公司Cortex-M3 系列的LM3S811 作为传感器节点的处理器。传感器节点采集现场数据并传送给路由器。由于低功耗设计的要求，软件设计需使LM3S811 周期睡眠、唤醒采集数据并发送，其软件流程图如图3。
图3 传感器节点软件流程图
终端传感器节点上电后，系统初始化，进行网络搜索，搜索到路由器后便申请加入成为它们的孩子节点，并进行注册。而后信标搜索及本地数据采集、发送，成功后进入睡眠态。定时唤醒后，信标搜索及本地数据采集、发送，成功后周而复始循环。
森林火灾监测无线传感器网络节点的设计分硬件和软件两部分。在硬件设计中，充分利用嵌入式系统技术，选用Cortex- M3 微处理器，温湿度传感器和烟雾传感器分别选用SHT11 和MQ- 2，设计了低功耗、可靠性较高、可扩展性较好的传感器节点。
2. 4 GIS 与WSN 的融合
森林防火的地理信息系统（GIS）能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD 技术、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据，并根据用户需要，将这些信息图文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。
GIS 已发展成为强大空间数据处理系统，在该系统中，充分地发挥WSN 与GIS 两个技术的优势并将其结合。首先，WSN 将监测获得的数据发送到基站；然后由基站的GIS 系统来处理该数据；最后，将数据传送至监控中心客户端。
WSN 与GIS 的集成，使得人们能够实时地采集数据、处理信息、更新数据以及分析数据。
3其他监测技术
3. 1 数字减灾系统
数字减灾系统(digitald isasterr eductions ystem，简称DDRS)是一种旨在利用当今的高新技术采用多维虚拟现实技术(virtual reality)用数学和物理模型来进行数字仿真，模拟灾害发生、传播的全过程，既能为社会的减灾行动进行最佳决策，又能直接用于研究灾害形成及其防御的系统。简单地说，数字减灾系统就是要实现一种虚拟现实的自然灾害的数字化或信息化的计算机系统。
建立数字减灾系统的技术支持包括(1)空间信息基础设施(nationalin formationi
nfrastr ucture,简称NID,(2 )空间数据基础设施(spatiald ata infrastructure,简称SDI), (3)Client/Servicei计算机网络，(4)3S技术，(5)虚拟现实技术(virtualr eality，简称VR)。
通过 3S 技术的集成，在Nil上实现实时的SDI数据传输和通讯，结合地球科学中有关白然灾象和工程科学中有关易损性及灾害形成、传播的理论，建立计算机可以表达的分析模型，可以实现自然灾害信息的传递、管理，最终为防灾减灾决策提供可靠的理论依据。
3. 2 物联网（Internet of Things）技术
物联网（Internet of Things）是指将各种信息传感设备，如RFID（Radio Frequency Identification, 射频识别）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。
物联网技术可以优化森林火灾监测流程，实现对森林火险信息的实时捕捉与分析，具有高效率、准确、灵活和自动化的优势。收集到的数据能更为准确、直接、实时地反映监控现场的各种环境因素变化情况，能够很好地弥补传统林火监测技术的不足。
为了使森林火灾监测系统实现信息的互联、互通与互操作，物联网技术的体系结构可分为3个层次：感知层（传感器布置、RFID 系统等）→网络层（网络通信技术）→应用层（多种应用服务）。
物联网概念的运用使整个系统实现了传感器、RFID、3S、视频监控等技术的整合，形成了对森林防火的火前、火中和火后全过程的集中管理，促进整个防火工作形成一个体系，实现了科学扑救和灭火过程中人财物的合理配置。
（1）灾前预警。利用物联网技术,可在林区内布置温度、湿度、光照、烟雾、风力等传感器。在火灾发生前，传感器将预先感知的环境参数变化通过无线网络反馈到监控中心，综合林区内国土、气象等相关信息纳入林火预警模型中进行数据处理和分析，实现在火灾发生前通过监测系统平台发布火险预警信息，对该位置实施严密监控，将火灾控制在萌芽状态。（2）灾中监测。传统的森林火灾监测方法很难做到准确定位火灾发生地点。而传感器网络一旦监测到火灾的发生，可利用网络中具有GPS 定位和GPRS 通信模块的信息采集终端，向监控中心提供火点的地理位置，做到快速准确定位，第一时间将森林火灾控制在范围之内。利用物联网技术构建的森林火灾监测系统可以实现地面人力、航空飞机、卫星、视频监控、传感器网络等组成的全面立体实时监测，以便在火灾复燃后及时增派扑火力量，避免火势进一步蔓延扩大。
（3）灾后扑救指挥。火灾发生后，借助GIS 等技术将现场动态信息与应急联动综合数据库和模型库的各类信息融合，依据地理数据库中现场环境（地形、坡度、坡向、气象条件等）及林火蔓延模型，形成较为完备的火灾态势图，对林火蔓延方向、蔓延速率、危险区域、发展趋势等进行动态预测，进而为火灾扑救指挥提供科学依据，最大限度地减少森林火灾造成的损害[13]。
目前对物联网技术在林火监测中应用的许多研究大都还处于实验室阶段，但随着物联网技术的发展，在森林火灾监测领域的应用会越来越广泛，势必为森林火灾监测带来一场新的革命。
3. 3 基于对可见光和近红外光谱敏感的CCD 摄像机的地面监测系统
它是基于计算机显示系统经由CCD 摄像机固定在火灾监测处，当火灾监测器绕轴转动的时候，连续的图像就被CCD 摄像机拍摄下来并且传送到计算机上接着采用影像火灾探测方法来处理图像，由此来决定在观测区域是否有火灾发生。结合CCD 摄像机的自动监测，利用ArcObjects 进行组件式开发，借助卫星遥感技术、图像处理技术以及网络通讯设施，设计并建立“森林火灾自动监测系统”。具体结构如图4 所示，
图4 系统的总体结构
通过安装在监控地点的CCD 摄像机，结合ArcObjects 组件方式，在探讨森林火灾自动监测系统总体框架的基础上，对系统数据库和核心模块功能进行了分析设计，建立了森林火灾自动监测系统，解决了传统的以人为本的监督方式。采用CCD 摄像机视频监控，结合图像处理技术和人工智能技术，提高了视频监控系统的能力。系统的建立和使用，不但可以用于森林火灾的日常管理，而且能够利用CCD 摄像机获取的视频影像，结合GIS 的强大空间分析特性，对火情进行快速定位。通过信息查询分析及时了解火灾蔓延情况及其周围的地理和资源环境信息，进一步提高森林火灾的监测能力，提高扑火效率和决策分析能力，为森林火灾监测工作提供重要信息管理和辅助分析工具，对促进森林防火管理的信息化、科学化起到十分重要的作用
3. 4 多个远程监控端的组成网络监测系统
实现大范围森林火灾监测。系统中监控端采用ARM2410 构建的嵌入式监控端, 运用动态图像分析和处理技术, 实现动态图像监测, 应用于检测火光、烟雾, 产生报警和控制信号。
与现有的网络视频监控系统相比, 本视频监控系统具备更强的图像处理能力和智能因素, 可以为用户提供高级的视频分析功能, 提高了视频监控系统的能力。在嵌入式系统上实现了图像的采集和运动检测、现场及服务器端的报警和保存图片等功能, 特别适用二野外远距离监测, 如森林火灾的监测。实验表明, 本系统具有可靠性高、鲁棒性高, 成本低, 体积小, 安装灵活方便, 监控范围宽等特点, 具有广泛的应用前景。
4结语
现阶段的森林火灾监测技术应用日渐成熟，然而其中还有很多的不足，还需要投入更多的精力更多的资金去研究。相信在不远的未来，森林火灾的监测能够更加的精确。
参考文献
[ 1 ] 赖日文. 基于3S 技术的森林资源监测的研究[ D] . 福州: 福建农林大学, 2004.
LAI R W. Studies on the f orest resources monit ored by 3S technologies[ D] . Fuzhou: Fujian Agriculture and Forest ry University, 2004.
[ 2 ] HUANG S L, FLORIAN S. ENVISAT ASAR wide swath backscatterdynamics of the Siberial boreal forest fire scar[ C ]PPProceedings ofthe 2004 Envisat and ERS Symposium . Paris: European SpaceAgency, 2005: 1 305--1 313.
[ 3 ] CALLE A, SANZ J,MOCLAN C, et al . Detection and monitoring offorest fires in China through the ENVISAT-AATSR sensor [ C ]PP Proceedings of the 2005 Dragon Symposium ) dragon programme mid-term results . Paris: European Space Agency, 2006: 283--291.
[ 4 ] YU L Y, WANG N,MENG X Q. Rea-l time forest fire detect ionwithwireless sensor networks [ C ]PP Proceedings of 2005 International Conf erence on Wireless Communications , Networking and Mobile Computing .Wuhan: WCNM, 2005: 1 214-- 1 217.
[ 5 ] 舒立福, 王明玉, 赵凤君, 等. 几种卫星系统监测林火技术的比较与应用[ J] . 世界林业研究, 2005, 18(6) : 49--53.
SHU L F,WANGM Y, ZHAO F J, et al .Comparison and application of satel lit es in forest f ire monitoring[ J] . World Forestry Research ,2005, 18( 6) : 49--53.
[ 6] 中华人民共和国主席令第二十一号. 中华人民共和国招标投标法.
[ 7] W il liam s, T M. R isk m anagem en t infrastru ctures [ J ]. In ternat ionalP rojectM anagem en t, 1993, 11- 16.
[ 8] 刘玉洁，杨忠东． MODIS 遥感信息处理原理与算法［M］．北京: 科学出版社，2001: 17 －277．[ 9] 陈永甫. 红外探测与控制电路[ M ] . 北京: 人民邮电出版社,2004: 298- 298.
[ 10] 吴龙标, 方俊, 谢启源. 火灾探测与信息处理[M ]. 北京: 化学工业出版社, 2006: 114- 114, 124- 124.
[ 11] 陈永甫. 红外探测与控制电路[ M ] . 北京: 人民邮电出版社,2004: 302- 303.
[ 12] 张延林, 宋岩光. GIS在森林防火中的应用[ J] . 森林工程, 2008,24 ( 3) : 29- 31.
[ 13] DING KANG，ZHU XIAOYONG.A phase difference correcting method on discrete spectrum adapting to any window function[J].Acta Electronica Sinica，2001，29（7）：32-36.
什德中快通德中项目示范段 K14+680-K14+741段滑坡监测方案 中铁十八局集团有限公司 二〇一九年十二月
什德中快速路德阳-中江段 K14+680-K14+741段滑坡监测方案 编制： 复核： 审核： 中铁十八局集团有限公司 二〇一九年十二月
K14+680-K14+741段滑坡监测方案 1. 工程概况 什德中快通德中项目示范段为什邡经德阳至中江干线公路工程德阳至中江段，本项目既是德阳主城区与中江县城之间的快速通道，又是德阳全市域范围内的一条东西走廊主通道，是德阳市“五纵五横”干线公路网的横向骨架。本项目全线按一级公路标准设计，设计速度80公里小时，路基宽度45.5米。主线起于金沙江东路终点德阳海关大楼附近，穿过齐家堰隧道后朝和新镇方向布线，与和新镇北侧通过后继续向东，过集凤镇双桥村，在隆兴场西侧飞马村附近与规划的成都市第三绕城高速隆兴互通设置双喇叭互通连接，后上跨人民渠，上跨三绕高速，向中江县城方网延伸。止于中江县二环路继光大道路口，与规划的继光大道西段对接。本监测方案为监测线路主线K14+680-K14+741段路基右侧一滑坡体。 2．目的与任务 a) 目的：用先进的仪器和设备在野外滑坡、崩塌现场及其周边地区进行连续或定期重复的测量工作，准确测定监测网和形变监测点的平面坐标、高程或空间三维相对位移值，经合理的数据处理提供监测网和形变监测点水平位移、垂直位移、裂缝及滑带相对位移等动态数据，为掌握滑坡变形规律、险情预报、灾害防治、治理，达到治工程效果的检验目的；确保滑坡体的地形地物实际变形及变形趋势，超前预报，保障滑坡体治理竣工后安全。 b) 任务：1) 对滑坡体进行地表（包括构筑物顶部）的位移与
本科毕业论文(设计) 文献综述 学生姓名文慧学号091014429 专业机械设计制造 班级机械09-4 及其自动化 指导教师郑嫦娥
基于红外图像处理的森林火灾识别方法研究 1国内外现状 国内外很多公司、科研机构和大学院校都对图像型火灾探测技术进行过大量的研究。 Bosque 公司的BSDS 系统采用红外和普通摄像机进行双波段监控，在准确识别森林火灾的同时还可以区别其它现象的干扰，误报率较低。在大空间火灾监控方面有ISLI 公司和Magnox Electric 公司联合开发的用于电站火灾监控的VSD－8 系统。该系统以视频运动检测软件为主体，使用各种滤波器技术，并与人工智能相结合，进行电站内的火灾监控。 国内相关单位对于图像型火灾探测技术也进行了深入的研究。其中，中国科技大学的火灾科学国家重点实验室的研究处于国际领先的地位。依托火灾科学重点实验室的科大立安公司已经研制出双波段火灾探测器LIAN-DC，并通过相关反面的验收，投入实际应用。同时，上海交通大学，西安交通大学都曾在火灾探测方面进行过积极的研究，并在工程实践中提出过一些算法，其探测手段主要集中在使用红外型摄像机，探测系统的抗干扰性还有待提高。 迄今为止，国内外图像型火灾探测系统还存在误报率高，自动灭火算法误差大等问题。还有待提出更多更好的探测算法以及算法的实现方法。 2常用的探测系统 国内外科研机构和各大公司开发的众多火灾探测系统基于各种火灾识别模式，常见的是感烟探测系统、感温探测系统、火焰探测系统、气体探测系统和复合式探测系统等，感烟探测系统占有量最高，约70%～80%。 2.1感烟探测系统 感烟式火灾探测器主要是利用烟雾传感器探测火灾中产生的烟雾气溶胶，如中国科技大学提出高灵敏度红外图像式烟雾相对浓度测试系统，该系统利用利
森林防火监控系统 1.1 引言森林火灾是世界性的林业重要灾害，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性的 1.1 引言 森林火灾是世界性的林业重要灾害，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性的特点，短时间内能造成巨大损失的特点。 在我国，林业防火一直是林业管理工作的重点和难点，它关系着国家林业安全、环境保护、生态旅游以及人民生命财产安全等国计民生的方方面面。 重庆市海普软件产业有限公司为满足新时期林业管理信息化建设所遇到的各种需求，适时推出《森林卫士365》大型数字林业综合管理全面解决方案，客户可根据自身的实际情况扩充和裁剪业务模块，构建符合自身工作体系的林业管理信息系统。 本系统利用地理信息(GIS)、遥感(GPS)等信息技术、大型集中监控技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火指挥系统。从而实现各级林业防火办信息的快速流转、森林防火安全的实时管理、森林气候动态变化的实时监测和数据更新、林业火灾预防、火灾扑救指挥
的辅助决策、林业火灾的灾后评估等多方面功能，实现林业防火业务的数字化、网络化、可视化和智能化，实现信息的规范管理和共享利用。 特别是在森林烟火的智能监测和预警方面，海普公司利用独有的可编程三维精确定位摄像系统和森林烟火智能识别软件，整合户外远程联网监控系统，可实现林区图像的清晰采集、智能分析、智能预警，有效降低烟火的误报和漏报，实现目标的精确定位。 本方案侧重于站在用户的角度来分析问题，从系统的需求分析、到系统的设计思想、技术方案综述，再到系统的构建，都尽量通俗易懂。关于系统所涉及的硬件选型、设备参数及报价，本方案并未涉及，我们将采用附件的方式一一详述。 1.2森林防火技术一览 1.2.1国际森林防火技术 德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统 德国投入使用的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，正常监测半径10公里，安装该系统每套需7.5万欧元，而在勃兰登堡州安装需要 120-130套，约1000万欧元。 美国：护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻 美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测，虽获得
五盂高速公路盂县境内梁家寨段滑坡监测 山西测绘工程院 2014 年7 月2 日
七、监测结果数据分析 八、结论 ............ 九、附件 ............ 、概述 1.1 工程概况 1.2 目标与任务 、监测依据 工作组织与设备配置 3.1 人员安排 3.2 设备配置 四、监测方法及等级 4.1 坐标系统的选择 4.2 监测等级 4.2 监测方法的选择 目录 .3 .4 五、项目工期及完成的工作量 .............................. 六、基准点的布设、观测、解算、精度、检测及稳定性分析 6.1 基准点的布设 6.2 基准点的观测 6.3 基准点的解算及精度分析 6.4 基准点的检测及稳定性分析 11 13 14
1）、2014年5月 15日至 5月 29日监测频率为 2天一次 五盂高速公路盂县境内梁家寨段滑坡监测 、概述 1.1 工程概况 现发现滑坡体范围已出现裂缝， 相关部门已进行了应急处理， 为进一步掌握滑坡 体的变形情况， 获得斜坡体发展变化趋势，须对滑坡体进行监测，通过对地表位 沉降的监 测，从而监测斜坡体的地形地物实际变形及变形趋势。 受山西省交通规划勘察设计院委托， 山西省测绘工程院承担该滑坡的监测工 作。 的稳定性现状及发展趋势， 及滑坡体的治理工程设计提供科学、 准确、及时的数 据基础。具体任务及工作量如下： 协助设计单位完成监测点、基准点的布设工作，根据现场地质情况和监测 要求，整个工作区域分 4 条轴线，共布设监测点 24 个，基准点 4 个。 1.3 工作时间及进度 28日至 5月 8日进行基准点及监测点布设 15日至 5月 16日连续观测两天作为第一组观测数据 17日至 5月 18日进行基准点和部分监测点的二等水准 1.4 监测频率 滑坡监测点位于盂县梁家寨乡椿树底村大垴梁。 滑坡体范围面积约 18000 平 方米，滑坡体南北走向，下方有在建高速公路和村庄， 北侧已发生过滑坡现象， 移、 1.2 工作任务及工作量 通过对滑坡区域及周围地表水平位移、 垂直位移的监测， 为分析研究滑坡体 （1）、2014年4月 （2）、2014年 5 月 （3）、2014年5月 测量
滑坡监测方法简述及新进展 缪静芳 摘要：介绍了滑坡监测的内容，以及一些常用的滑坡监测技术方法。本文着重介绍了近些年不断发展的GPS监测系统、分布式光纤传感器、TDP测试技术、无线传感器在滑坡形监测中的应用。并且指出了不同滑坡监测方法的适用范围和相应的优缺点。 关键词：滑坡；滑坡监测；GPS系统； TDR监测；分布式光纤传感器；无线传感器； 1 引言 滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响，致使部分或全部土体（或岩体）在重力作用下，沿着地面软弱面（或软弱带）整体地或分散地顺坡向下滑动的地质现象。 我国是地质灾害多发国家之一，尤以滑坡灾害的影响最为严重。据不完全统计，中国有70多座城市和460多个县市受到滑坡灾害的威胁及危害，平均每年至少造成15-23亿元的经济损失。如果能够对滑坡进行监测, 实现滑坡危害的早期预报, 就可以最大限度地减少和防止滑坡所造成的损失。因此, 监测既是滑坡调查、研究和防治工程的重要组成部分，又是崩塌滑坡灾害预测预报信息获取的一种有效手段。 2 滑坡监测的内容 滑坡动态监测的内容包括滑坡变形监测、建筑物变形监测、地下水动态监测和滑坡推力实测。目前，国内外滑坡动态监测的技术方法已经发展到一个较高水平，已由过去的人工监测逐渐过渡到仪器检测，并正向高精度的自动化遥测系统发展。监测仪器也在不断更新，随着计算机技术和测量技术的不断发展，激光测距仪和高精度电子经纬仪等先进设备，正在逐步成为滑坡动态监测的新手段。 3 滑坡监测的方法 从滑坡的监测内容来看，滑坡监测应该是由多种监测方法相结合的。对于不同的监测目的、不同的滑坡发育阶段及不同的滑坡类型所选择的滑坡监测方法也不同。目前滑坡动态监测中使用的技术大致可归纳为宏观简易地质检测法、大地精密测量法、设站观测法、仪器仪表监测法和综合自动遥测法。 3.1 宏观简易地质检测法 这种方法主要是对滑坡发育过程中的各种迹象，如地裂隙、房屋、泉水动态等进行定期监测、记录，掌握滑坡的动态变化和发展趋势。其中，最常用的是对地表裂隙、建筑物变形的监测。在裂隙处设置简易监测标志，定期测量裂隙长度、宽度、深度的变化，以及裂隙的形态和开裂延伸方向等。由于滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同，滑速也不同，因而不同部位产生不同力学性质的裂隙，有滑坡后部的拉张裂隙、滑坡体中前部两侧的剪切裂隙、滑体前缘的鼓张裂隙和滑坡舌部的扇形裂隙。除此之外，还有一些滑坡标志，如封闭洼地、滑坡鼓丘、滑坡泉、马刀树、醉汉林等。该方法的特点是获取的信息直观可靠，简单经济，实用性较强，适应于对正在发生病害的边坡进行观测。但也存在内容单一、精度低和劳动强度大等缺点。 3.2大地精密测量法 该方法即采用高精度光学和光电测量仪器，如精密水准仪、全站仪等仪器，通过测角和测距来完成监测任务。监测边坡的二维( X、Y 方向)水平位移常用前方交会法、距离交会法：监测水平单向位移常用视准线法、小角法、测距法：监测边坡的垂直位移常用几何水准测量法、精密三角高程测量法。 大地精密测量法长期以来受到滑坡工程监测人员的高度重视，是由于具有如下优点：能确定边坡地表变形范围；量程不受限制；能观测到边坡体的绝对位移量；精度高；
第1题 以下不属于我国主要地质灾害类型的是： A.滑坡 B.崩塌 C.地面塌陷 D.雪崩 答案:D 您的答案： 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第2题 联合国科教文组织世界滑坡编目工作组于上世纪90年代建议将滑坡的众多因素归纳为场地条件、地貌作用、自然作用和（）四大类 A.人为作用 B.流水作用 C.风场作用 D.生物作用 答案:A 您的答案： 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 我国2013年1至10月，全国共发生地质灾害15196起，哪种灾害类型发生的最多（） A.滑坡 B.崩塌 C.地面塌陷 D.雪崩 答案:A 您的答案： 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 以下不属于滑坡监测主要内容的是（） A.地表位移 B.地下变形 C.水文 D.自振频率
答案:D 您的答案： 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第5题 以下不属于滑坡监测中地表变形监测方法的是 A.大地测量 B.近景摄影 C.GPS D.测斜法 答案:D 您的答案： 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第6题 以下不属于滑坡监测中地下变形监测方法的是 A.大地测量 B.重锤法 C.重锤法 D.测斜法 答案:A 您的答案： 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第7题 以下设备中，（）是滑坡监测中地表变形监测的主要仪器设备 A.风速风向仪 B.水位计 C.GPS D.测斜仪 答案:C 您的答案： 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第8题 静力水准仪能够在以下哪种滑坡监测内容中使用
B.地声 C.地下变形 D.水文 答案:C 您的答案： 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第9题 滑坡预测预报研究开始起步的时间是 A.20世纪50年代 B.20世纪60年代 C.20世纪70年代 D.20世纪80年代 答案:B 您的答案： 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第10题 经过多年国内外滑坡专家的潜心研究、不断探索，滑坡理论有了较大发展，纵观其发展过程，大致可分为三个阶段，以下不属于滑坡研究发展阶段的是 A.现象预报和经验式预报 B.位移—时间统计分析预报 C.滑坡预报模型 D.综合预报模型及预报判据研究 答案:C 您的答案： 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第11题 新世纪初，（）地调局的滑坡灾害减灾战略规划将滑坡过程和诱发机理研究列为首要任务 A.美国 B.中国 C.日本 D.印度 答案:A 您的答案：
– 33 – 1 森林火灾检测文献综述 在各种各样的自然灾害中，森林火灾尤其受到世界各国的普通重视，主要原因是森林火灾具有突发性和经济损失严重性。自1932年加拿大J.G.Wright利用空气的相对湿度进行火灾预报以来，火险预报得到了深入的发展和广泛的应用。世界各国相继在这一领域展开研究工作，并取得了多方面的成果。在国外有很多该领域的研究成果，如前苏联利用计算机编制的林火预报方程，James E.Hefner 和John E.Deeming提出美国国家火险等级，主要是针对森林的防火进行等级预定，森林防火季节定时火险预报正逐步在世界范围内推行，但这些在国内的实际应用中并不具备很大的优势。目前国内关于森林火灾检测预警研究也比较多，如董武，张远洪在1994年提出了卫星遥感在森林火灾监测与火险预报中的应用研究，主要强调了火点监测在次森林大火中突出千里眼的作用；张从力与邓皓的基于ZigBee的森林火灾远程监测技术研究，结合单总线数字温度传感器DS1820和嵌入式微控制器EBOX2，研制了森林火灾远程监控系统；朱启疆与高峰的森林火灾的卫星预警与监测系统研究，突出遥感技术（RS）和（地理信息系统）GIS在森林防火中的快速、准确的特点；第十二届“挑战杯”作品中的多传感器信息融合技术在森林防火无人机预警系统中的应用，主要以无人机为载体，结合多种传感器，现场及时发现与预测火灾灾情，尽早地采取相应的救 火措施，从而使损失降到最低。虽然这些研究比较多，但是针对中国实际情况，这些技术实施起来难度难免偏大，需要借助高空卫星或者遥感技术，施工难度大，资金投资及成本过高，很难满足中国当前的森林防火监测预警需求。 2 火灾检测预警现状分析 一直以来，森林火灾都威胁着森林生态系统，给人类带来巨大经济损失。国内外对于森林防火的重视程度也是高于其他自然灾害的。森林火灾主要是由森林局部气候干燥和易燃物自燃引起，森林火灾的对流性很强，对树木的危害程度严重，可以使70%至100%的林木被烧死，同时对当地的生态环境也造成极大程度的破坏；森林火灾具有燃烧周期长、损害面积大、损害强度大、经济损失严重等特点；且森林火灾的影响因素条件受可燃物种、火灾环境、火灾地形、气象条件等因数的影响，人工预测和人工发觉都具有一定的难度。 目前国内森林防火主要采取的防护措施有地面巡护、塔台观测、空中巡航、卫星监测等手段。目前国内森林防火采取的主要防护措施比较单一，与当前的高新技术联系不够紧密，如地面巡护受地形、地貌、环境等多方面因素限制，从而导致地面巡护的人力资源投入过大，且由于地面巡护个人的视野狭窄，导致地面巡护的森林面积相对较少，交通不够便利的偏远山区鲜有巡护；塔台观测主要针对偏远林区，但有一定的地域限制，如观察效果受到观测塔台的地理位置及周边地形的影响，有观察死角和观察空白区，如果在大雾天气发生火灾则很难被观测到，所以塔台观测森林火灾的准确率比较低，且误差大，塔台观测人 森林火灾检测预警系统初步研究 林宏 强振平 鲁宁 （西南林业大学计算机与信息学院，云南 昆明 650224） 摘 要：森林火灾预警是灾害预警系统的主要组成部分，也是区域森林资源预警系统的重要组成部分。森林火灾检测预警主要包括森林火险的预测预报、火灾发生和林火行为的检测预警。通过分析国内外森林防火与火灾检测预警的发展现状，针对数字监控视频，采用数字图像处理及模式识别的方法，对森林火灾发生时的图像进行分析和识别。在识别方法中增加了基于视频对林火烟云进行检测的步骤，力图在火灾初期发出预警，降低火灾损失。关键词：视频监测；森林火灾；检测预警；特征分析 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）09-0033-03 Modern Construction 现代建设 现代物业?新建设 2012年第11卷第9期 ［基金项目］ 西南林业大学科学基金面上项目“基于视频的森林火灾检测预警研究” 。项目编号：2010MS07。［作者简介］ 林宏（1981-），云南大理人，女，硕士，研究方向为数字图像处理及模式识别。
《公路滑坡监测技术简介》考试答案 第1题 以下不属于我国主要地质灾害类型的是： A.滑坡 B.崩塌 C.地面塌陷 D.雪崩 答案:D 第2题 联合国科教文组织世界滑坡编目工作组于上世纪90年代建议将滑坡的众多因素归纳为场地条件、地貌作用、自然作用和（）四大类 A.人为作用 B.流水作用 C.风场作用 D.生物作用 答案:A 第3题 我国2013年1至10月，全国共发生地质灾害15196起，哪种灾害类型发生的最多（） A.滑坡 B.崩塌 C.地面塌陷 D.雪崩 答案:A 第4题 以下不属于滑坡监测主要内容的是（） A.地表位移 B.地下变形 C.水文 D.自振频率 答案:D 第5题 以下不属于滑坡监测中地表变形监测方法的是 A.大地测量 B.近景摄影 C.GPS D.测斜法 答案:D
以下不属于滑坡监测中地下变形监测方法的是 A.大地测量 B.重锤法 C.重锤法 D.测斜法 答案:A 第7题 以下设备中，（）是滑坡监测中地表变形监测的主要仪器设备 A.风速风向仪 B.水位计 C.GPS D.测斜仪 答案:C 第8题 静力水准仪能够在以下哪种滑坡监测内容中使用 A.环境 B.地声 C.地下变形 D.水文 答案:C 第9题 滑坡预测预报研究开始起步的时间是 A.20世纪50年代 B.20世纪60年代 C.20世纪70年代 D.20世纪80年代 答案:B 第10题 经过多年国内外滑坡专家的潜心研究、不断探索，滑坡理论有了较大发展，纵观其发展过程，大致可分为三个阶段，以下不属于滑坡研究发展阶段的是 A.现象预报和经验式预报 B.位移—时间统计分析预报 C.滑坡预报模型 D.综合预报模型及预报判据研究 答案:C 第11题 新世纪初，（）地调局的滑坡灾害减灾战略规划将滑坡过程和诱发机理研究列为首要任务A.美国
滑坡、地裂在线监测解决方案 一、项目背景 人们由于过度砍伐树木、开辟矿场、修路等活动会破坏生态，影响土地结构。没有了树木植被，山坡土壤就像失去了胶水一样变得更加松散，更容易瓦解。国内部分地区山体滑坡事故频发，共发育有大型滑坡140余处，较大滑坡2212处以上。 在我国大部分地区经常会有雨季发生，大量的雨水渗透到了土壤内部，它不仅会减少土壤与下方岩石之间的摩擦力，而且饱含雨水的土壤会变得更重，这场雨就会成为压死骆驼的最后一根稻草。大块薄弱的土壤就会顺着山坡这个“滑梯”滑下去，掩埋山坡下方的房屋和道路，甚至阻塞河流。降雨量如果特别大还有可能会形成泥石流，那时泥土就不是成块地脱落，而是变成混杂着泥土的洪流。 山体滑坡一旦发生，不仅造成滑坡体上人员伤亡、财产损失，而且泥石流将危及一定范围内的房屋、交通、人员安全，针对山体滑坡存在预防难、救援难、危害大、治理难度大等问题，如何及时有效地监测山体状态并能够提前发现异常状态、及时报警等已经成为人们关注的重点。 二、需求分析 由于山体滑坡存在的诸多危害，因此摸清山体滑坡发生和发展的规律，对其作出准确预报具有理论意义和实践意义。由于山体滑坡时间的不确定性，滑坡过程短暂且迅速等原因，在山体滑坡中采集数据难度较大，如果能对不同坡面滑坡时收集到的数据进行科学分析，将对日后的准确预报提供科学依据。同时，农业、水利、城乡建设、交通、林业、矿产等部门也迫切需要这样的成果作为规划、管理等的依据。 滑坡、地裂在线监测系统主要针对各种山体的地表位移监测、地表裂缝监测、深部位移监测、地下水位监测等的信息进行采集跟处理，充分实现资源和信息共享，实现对山体滑坡的安全分析评价、对险情进行紧急预报，并可根据安全现状、数据变化动态，提出安全方案，为保障人民群众安全提供强有力的保障。
中南大学 本科生遥感实习报告 实习题目：遥感在森林火灾监测中的应用 ----以2002年大兴安岭重大森林火灾为例实习时间：2013年6月24日-7月5日
目录 0 引言-------------------------------------------------------------------------1 1 研究区概况----------------------------------------------------------------1 2 火点类型介绍-------------------------------------------------------------1 3 遥感火险监测原理-------------------------------------------------------2 3.1火灾点的识别和定位------------------------------------------------------------2 3.2过火面积的估算------------------------------------------------------------------2 4 数据简介及研究方法----------------------------------------------------3 4.1 数据来源--------------------------------------------------------------3 4.2 Landsat-7数据格式--------------------------------------------------3 4.3 本课题使用的数据--------------------------------------------------3 4.3.1火灾点定位使用的数据---------------------------------------------------------------4 4.3.2火灾前后植被覆盖对比使用的数据------------------------------------------------4 4.4 研究方法--------------------------------------------------------------4 4.5 数据处理--------------------------------------------------------------5 4.5.1着火点定位------------------------------------------------------------------------------5 4.5.2火灾前后研究区归一化植被指数NDVI计算比较------------------------------8 5 总结-------------------------------------------------------------------------9 6 实习心得-------------------------------------------------------------------9 参考文献------------------------------------------------------------------------10 有关文献摘要------------------------------------------------------------------10
康临高速公路建设项目 隧道进出口滑坡处理专项方案 康临高速公路KL6合同段项目经理部 二〇〇八年八月二十二日
隧道进出口滑坡处理专项方案 一、隧道概况 南阳山隧道为上、下分离的四车道高速公路特长隧道，隧址位于甘肃省临夏回族自治州和政县境内，穿越南阳山。上行线K48＋970～K52＋260，全长3260m，明洞27m，下行线K48＋962～K52＋290，全长3290m，明洞24m，隧道出口下穿省道S309线。进、出口处Ⅵ级围岩地段，为提高围岩自身承载能力，提高岩体衬托能力，均设超前大管棚注浆预加固处理后进行暗洞开挖。浅埋段Ⅴ、Ⅵ级围岩采用双侧壁导坑先墙后拱法施工，深埋段Ⅴ级围岩采用超短台阶预留核心土先拱后墙法施工，洞身一、二次衬砌均采用模筑砼共同组成永久性承载结构。隧道进出口地处古滑坡地带,地质条件复杂,存在大量的软弱岩层，受地形、构造应力的影响,隧道开挖后出现滑坡、坍塌、大变形等问题,给隧道正常施工带来极大困难。 二、下行线进口滑坡体地质概况 根据区域地质和综合勘察资料，隧道地处陇西黄土高原与青藏高原的过渡带，隧道范围内主要为第四系全新统和更新统地层，隧道下行线K52+140～K52+340位于滑坡地带，坡面植被发育，自然边坡25℃左右，洞口段60米范围覆盖层厚6m～15m的坡积亚粘土及亚砂土层，下伏上第三系临夏组泥岩，围岩软弱，土质松散，含水量大，顺坡面向沟道内极易产生围岩失稳坍塌，影响隧道西端进、出口安全。2007年10月中下旬出现蠕滑变形，S309公路、乡间便道均被错开，滑坡体表部横向拉张裂隙与纵向剪切裂缝发育，滑坡体前缘冲沟沟底宽度仅5～10m，滑坡前缘空间狭小。该段原滑坡堆积亚粘土体吸水饱和与泥岩层面之间形成软化带,滑体与滑床间的抗剪强度大大降低，当土体的下滑力超过接触面处的抗滑力时,产生滑移。
滑坡监测方法无线传感器 1）监测预警系统的总体结构 在大范围监控、预警的基础上，以局域网为研究平台，主要致力于数据采集和发送的有效性及处理上的精确性，可分为2个部分:上层的监控中心和下层的监控基站。监控基站和监控中心通过以太网连接起来，此外管理人员也可以通过自定义网络访问监控基站。监控基站和众多的无线传感器节点一起组成无线传感器网络。无线传感器网络具有很好的扩展性，随意地增减节点，对网络的拓扑结构和组网模式无太大影响，因而可以方便地根据实际情况增加或减少监控节点的数量。2）适用于滑坡监测的无线传感器网络设计 这种无线传感器网络由众多具有感知和路由功能的无线传感器节点组成，能够协作实时监测，感知并采集各种环境对象的信息，将其通过多跳转发传送回主机进行分析、处理。以这些工作节点为依托，通过无线通信组成网络拓扑结构。系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上看，他们只是其功能的一个子集，称为RFD（精简功能设备），这种设备不具有路由功能；另外还有一些节点负责与控制子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称为FFD(全功能设备或协调器)。如图3所示为一个典型的远程数据采集并返回到计算机终端的应用。每个节点由一个MCU作为主控设备。通过倾角传感器可以监测滑坡的运动状况，通过液位传感器监测地下水位深度，数据采集间隔也可以由中心服务器灵活控制，在旱季可以调整为每24h采集并
传递1次数据，从而节省能量并避免大量的冗余数据。而在雨季危险期,其采集间隔可以密集到5min/次，从而保证实时监测预警功能。每个信号采集节点通过ADC从模拟传感器得到实时数据，按照ZigBee协议把数据打包，并通过射频芯片及前端天线发送给簇内的RFD；经过RFD预处理之后，再由RFD路由转发到远端计算机；结合地貌特点、滑坡的分布特点，多个水流量检测点之间的相互关系等多种地质学、水流动力学等方面的知识进行数据的融合和处理。在每个节点的外部可外接相应的PIO芯片和其他外围电路进行交互。 在整个硬件平台的设计中，节能是一个重要因素，它决定着传感器网络的寿命。当节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时，关闭节点的无线通信模块、数据采集模块等以节省能耗，即让其置于睡眠状态。为控制子节点选择合适的地点，提供较充足的能源，以便延长节点使用寿命，提高监测预警系统有效性。在软件设计上,通过动态电源管理技术使系统各个部分都运行在节能模式。在关闭空闲模块状态下，传感器节点或其他部分将被关闭或者处于低功耗状态，直到有“感兴趣”的事件发生。
滑坡治理及监测方案研究 摘要：滑坡作为边坡失稳最为长见的地质灾害，给世界经济建设和人民财产安全造成严重损失。目前过内外地对滑坡的治理及监测工作进行了大量的研究。本文对比分析了国内外滑坡的治理，监测方案。滑坡的治理方法主要有：抗滑桩、清方减重、加载反压和排水工程。滑坡的监测方案主要有：地表变形监测、深部位移监测、地下水位监测、孔隙水压力监测、抗滑桩监测。 关键字：滑坡治理监测 1、引言 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然[1]。从本质上讲，滑坡是土体或岩体在重力势能的作用下遵循由高处向地处运动规律的自然现象，但是，如果滑坡的发生对集体或个人的财产、人身安全构成损失，那么就将这种自然现象称为滑坡灾害[2、3]。 滑坡灾害作为边坡失稳最为常见的地质灾害，给世界经济建设和人民财产安全造成严重损失。特别是20世纪以来，随着世界范围内开采矿山，修筑道路等一系列的活动的影响，人们的生命、财产安全越来越多的受到滑坡灾害影响着。据有关资料统计[4-8]：前捷克斯洛伐克有滑坡9164处，占地6万公顷;意大利受滑坡威胁的面积占全国土地面积的三分之一;瑞士四万平方公里的国土面积中，山区占70%以上，己调查的体积大于1 km3的特大型滑坡就有几十处;亚美尼亚有各种规模不等的滑坡3500多处。 对滑坡变形的发展变化趋势进行监测，掌握滑坡发展变化的规律，及时制定出有针对性的整治措施，一方面可有效地避免由此带来的重大损失，另一方面也有助于对滑坡灾害进行预测预防问题进行专门研究，对治理后滑坡稳定性研究可以评估治理工程的好坏，同时可以确保人民生命的安全。因而对滑坡的治理和监测既具有重要的工程价值又具有较高的理论意义。 2、国内外研究现状 （一）滑坡的治理 由于滑坡的频发性和极大的危害性，滑坡灾害治理技术的研究一直为世人所关注[9-15] 欧美国家自19世纪中期就开始了对滑坡灾害治理的研究，由于早期人们对滑坡的性质和滑坡机理认识的不足，对大、中型滑坡只能做到避让，对于小型滑坡主要采用清方减重、加载反压、抗滑挡墙和排水工程进行治理，其中排水工程尤为重视。在20世纪50~60年代，我国治理滑坡的方法主要是清方减重、加载反压、抗滑挡墙和排水工程等措施。 到第二次世界大战后，各国经济逐渐恢复和发展，对土地的利用也逐渐增多，遇到的滑坡灾害越来越多，仅采用清方减重、加载反压和排水工程等措施治理的滑坡，大部分都只是暂时处于稳定状态，随着地质条件的改变以及外界因素的触发，很多滑坡又复活了，抗滑支挡工程成为治理滑坡的迫切需要[16-18]。随抗滑支挡作用的普遍重视，直到20世纪60年代中期，国内外最早成功的应用了抗滑桩治理边坡，由于抗滑桩具有布置灵活、施工简便以及对滑坡扰动较小等优点，得到了广泛应用。 但早期抗滑桩的设计主要是参照桩基的设计，直到70年代末，国内外许多学者才对抗滑桩的设计理论和方法开展了广泛的研究，这一时期具有代表性的学者为:刘光代等[19]用压力盒对6070年代在成昆铁路和宝成铁路几个堆积土滑坡中的抗滑桩进行了实时监测，监测结果表明作用在抗滑桩上的滑坡推力大致呈抛物线形，且推力经三到四个月后达到高峰，随后逐渐稳定。马骥[20]对单根抗滑桩的受力条件进行了室内的模型试验研究，得出了在受力初期
森林火灾监测 摘要：该文章重点讨论现阶段森林火灾监测应用的情况，主要讨论了无线传感器网络（WSN）在森林火灾监测中的技术应用，极其发展和未来的展望情况。另外还介绍其他的监测技术，例如GIS、DDRS等。 关键词：森林火灾监测；WSN 森林是人类赖以生存及社会发展最重要和不可缺少的资源之一, 更是地球生态平衡的保护者。但是, 由于人类活动中的某些失控及异常自然因素影响等原因, 森林火灾时有发生。每次大火都会带来巨大的损失。因此, 预防和监测森林火灾已成为世界各国森林防火部门的一个重要研究热点。目前森林防火措施普遍采用在防火期间派出防火人员到林区巡逻、瞭望塔人工观测以及卫星探测[ 1--2] 。人工望塔方式虽然简单易行, 但是需要投入很多财力、物力、劳力, 存在防火人员主观麻痹大意、擅离岗位、无法实时监测、覆盖范围有限等。卫星监测系统的扫描周期长、分辨率低、图像像素点的饱和、扫描期间云层的遮挡以及火灾参数很难实时数量化等原因[ 3--5] 限制了卫星探测系统的使用范围, 降低了森林火灾的监测效果。 基于传统森林火灾监测方法存在的不足，需要引进新的方法应用到森林火灾的监测中。无线传感器网络是计算机技术、通信技术和传感器网络技术相结合的产物, 被认为是影响人类生活的十大新兴技术之一, 无线传感器网络由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成, 集成有传感器、数据处理单元和通信模块的智能传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位,各节点通过协议自组成一个分布式网络, 再将采集来的数据数( 例如 温度、相对湿度等)集中到网络协调节点进行优化处理, 并与正常的气象数据以及该地区森林资源基础数据相比较, 判断是否具有林火发生的潜在危险, 最终传输给信息处理中心的监控主机, 为有关林业专家或决策者提供直观信息[ 6 - 7 ] ，并为有关部门采取相应的防火或灭火措施提供决策依据。 1传统的卫星遥感火灾监测应用 MODIS( 中分辨率成像光谱辐射计) 是EOS( 美国新一代的地球观测系统) 的主要探测仪器［8］，也是当前世界新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，具有36 个光谱通道，光谱波长0． 415 ～ 14． 235 μm，分辨率为250、500、1 000 m。与NOAA/AVHRR 比较: 具有相同的时间分辨率，但MODIS 提高了空间分辨率，其最高分辨率是NOAA 的18 倍; MODIS 量化精度远比NOAA/AVHRR 的高，因此在发现和测定火灾方面具有优势; MODIS 具有多个可用于火灾检测的通道，它不仅避免了原来NOAA/AVHRR 的饱和问题，而且还可以对火灾的性质进行定性、定量分析; MODIS 具有极好的定位精度，NASA还专门设计了不仅依靠卫星轨道和姿态计算，同时还考虑地面控制点和高程点的定位方式，使地面几何定位精度达到星下点0． 1 像元、边缘0． 3 像元，并且不需要用户进行复杂的操作，这就大大提高了火灾定位的精度。EOS /MODIS 还具有实时性强、覆盖面广、其中红外通道对高温敏感的特点。 极轨气象卫星 NOAA/AVHR（(NOAA-12,NOAA-16）卫星林火监测系统具有对火敏感的探测通道，井具有高的时间分辨率(每天过境4次)、很宽的监侧带幅(270W 和高时效(从卫星资料的接受到处理只需20分钟左右)等优点，很适宜于森林火灾的监测。目前用于我国森林火灾监测的主要是美国NOAA系列气象卫星，我国的FY_1C FY-1D卫星也已开始应用于林火监测。
１１８４２０１０，３１（６）计算机工程与设计ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎ ?嵌入式系统工程? 基于嵌入式处理平台的森林火灾检测系统设计 孙海才ｕ，马钺１，毕欣ｕ （１．中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室，辽宁沈阳１１００１６； ２．中国科学院研究生院，北京１０００４９） 摘要：提出了一种基于嵌入式处理平台的森林火灾检测系统，对系统硬件设计和软件设计两个方面做了详细论述．系统核心采用ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ设计方案，设计实现火灾检测与报警系统，ＦＰＧＡ采集数字视频图像并对其进行图像预处理，然后在ＤＳＰ中结合相应智能图像处理和模式识别算法进行处理，处理结果通过微波通信送至主控室，对森林区域进行实时监控．实验结果表明，该系统相比传统感温、感烟等探测技术，能克服周围环境影响，具有准确性高、响应速度快，监控区域广等特点。 关键词：嵌入式；数字信号处理器；现场可编程逻辑门阵列；微波通讯；火灾识别；图像处理 中图法分类号：ＴＰ２７７文献标识码：Ａ文章编号：１０００．７０２４（２０１０）０６．１１８４－０４ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ ＳｕＮＨａｉ．ｃａｉＬ２，ＭＡＹｕｅｌ。ＢＩＸｉｎｌ’２ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，ＳｈｅｎｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｓａｄｄｒｅｓｓｅｄｉｎｄｅｍｉｌ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｉｔｈＤＳＰａｎｄＦＰＧＡａｓｔｈｅｃｏｒｅ，ａｃｈｉｅｖｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃ ｆｉｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄａｌａｒｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｏｎｒｅａｌ－ｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｍａｇｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓａｒｅｃａｐｔｕｒｅｄａｎｄｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙＦＰＧＡ，ｔｈｅｎｔｈｅｓｍａｒｔｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｐａｔｔｅｒｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅＤＳＰ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｄｅｌｉｖｅｒｅｄｔｏｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｉｃｒｏｗａｖｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｌｌｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆｒｏｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｙｆｅｅｌｉｎｇｓｍｏｋｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｓｐｅｅｄ，ａｎｄａｗｉｄｅｒｒａｎｇｅｏｆｍｏｎｉｔｏｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ；ＤＳＰ；ＦＰＧＡ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｆｉｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ０引言 森林火灾是一种严重的自然灾害，其传播速度快、灭火和营救比较困难，严重威胁着人的生命财产和自然环境。若能在火灾发生初期就进行识别，则可以减少各种损失。传统的感温、感烟等探测技术受到周围环境的干扰，误报率较高。利用卫星、地面巡护等方式监测森林状况，成本太高。 图像是人体视觉的延伸，包含多种信息，而烟火的动、静态特征一般都能反映到采集的视频图像序列中，通过对图像分析，可实现火灾的早期探测。图像型火灾探测技术能克服常规技术判据单一的缺点，基本消除复杂、恶劣环境因素的影响，有效提高探测的可靠性…。基于图像的火灾探测系统一般是在ＰＣ机上处理前端远距离传送回的视频图像，图像经过压缩和传输等到主控室后，图像质量明显下降，提高了后端图像处理的难度。本文是在嵌入式系统中直接处理前端采集的视频图像，避免图像数据远距离传输带来图像质量下降问题，提高了系统的可靠性，且运算速度快，实时性好。 １系统硬件设计 本系统采用以ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ为核心处理器的嵌入式硬件平台嘲，系统有３个模块组成：前端火灾嵌入式检测与报警模块、微波通讯模块、主控指挥模块，结构如图１所示。其中前端嵌入式检测与报警模块是核心部分，下面重点介绍。 １．１硬件电路设计 系统检测与报警模块硬件结构如图２所示，系统上电后，通过ＤＳＰ和ＦＰＧＡ自动对外设进行初始化配置，包括１２Ｃ总线、ＵＡＲＴ、以太网以及Ａ／Ｄ、存储器等初始化配置。ＣＣＤ采集模拟视频信号输入ＡＤＶ７１８１，Ａ／Ｄ变换后的数字视频信号在ＦＰＧＡ内进行预处理，如去噪滤波等，经预处理后的图像数据送入ＤＳＰ中进行图像核心算法处理，最后通过微波无线通讯 收稿日期：２００９．０６－１１；修订日期：２００９－０８．３１。 基金项目：辽宁省自然科学基金项目（２００８２０１３）。 作者简介：孙海才（１９８４一），男，山东青岛人，硕士研究生，研究方向为嵌入式系统与图像处理；马钺（１９６３一），男，研究员，研究方向为智能交通、机器视觉；毕欣（１９８０一），男，博士研究生，研究方向为信号处理、控制工程。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｈａｉｃａｉ＠ｓｉａ．ｃａ 万方数据
变形监测数据处理 第一章引论 变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。 变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。 变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体，它包括自然的和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样三类： 1.全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等； 2.区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等； 3.工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。 变形监测的内容，应根据变形体的性质与地基情况来定。 1）工业与民用建筑物：主要包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测。就其基础而言，主要观测内容是建筑物的均匀沉陷与不均匀沉陷。对于建筑物本身来说，则主要是观测倾斜与裂缝。对于高层和高耸建筑物，还应对其动态变形（主要为振动的幅值、频率和扭转）进行观测。对于工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移。 2）水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测。对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移（从而可以求得基础与坝体的转动）、水平位移（从而可以求得坝体的扭曲）以及伸缩缝的观测，这些内容通常称为外部变形观测。此外，为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。 3）地面沉降：对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发生沉降现象。对于地下采矿地区，由于在地下大量的采掘，也会使地表发生沉降现象。这种沉降现象严重的城市地区，暴雨以后将发生大面积的积水，影响仓库的使用与居民的生活。有时甚至造成地下管线的破坏，危及建筑物的安全。因此，必须定期地进行观测，掌握其沉降与回升的规律，以便采取防护措施。对于这些地区主要应进行地表沉降观测。 变形监测所研究的理论和方法主要涉及到这样三个方面：变形信息的获取；变形信息的分析与解释；以及变形预报。 对于工程建筑物，变形监测的意义重点表现在：确保安全、验证设计、灾害防治。