基于北斗的数字秦岭系统

豆增发

【摘 要】本文利用北斗卫星导航技术，设计实现了基于北斗的数字秦岭系统，该系统利用北斗导航、高精度测量、移动通信网络和数字地图等技术，结合气象和灾害预报信息，通过北斗在秦岭生态资源保护、巡查、普查、执法、应急救援以及灾害预警等领域的应用，实现秦岭区域的可持续发展，促进秦岭及其邻区的资源开发、环境保护、人口分布、产业结构和经济发展。

【关键词】北斗卫星；数字秦岭；资源保护；区域发展

0 前言

秦岭是我国中部东西向延伸的一条巨型山脉，是我国南北自然地理条件的天然分界线，是暖温带与北亚热带的分界线，秦岭主脊还是长江、黄河两大水系的分水岭。特殊的地理位置，使秦岭成为我国东部乃至亚洲东部生物多样性最丰富的地区之一。

基于北斗的数字秦岭系统利用北斗导航、高精度测量、移动通信网络和数字地图等技术，结合气象和灾害预报信息，通过北斗在秦岭生态资源保护、巡查、普查、执法、应急救援以及灾害预警等领域的应用，实现秦岭区域的可持续发展，促进秦岭及其邻区的资源开发、环境保护、人口分布、产业结构和经济发展。

1 系统设计

基于北斗的数字秦岭系统包括数字秦岭综合运营平台、数字秦岭应急救援与应急指挥平台、数字秦岭数据中心及各类北斗终端，实现秦岭资源保护的动态化，秦岭资源普查、巡查的规范化，实现秦岭林业执法的信息化，提高秦岭应急救援和应急指挥的及时性，加强秦岭灾害预警的准确性。系统总体部署如图1所示。

数字秦岭系统与北斗卫星和北斗终端交互，实现资源普查、资源巡查、资源保护、资源执法、应急救援与应急指挥、灾害预警等功能。

如图2所示，基于北斗的数字秦岭系统主要由数字秦岭数据中心、数字秦岭综合应用服务平台、北斗终端等三部分组成。

（1）数字秦岭数据中心

数字秦岭数据中心的主要作用是为上层应用系统数据存储服务，包括数据的保存、查询、更改等。由于数字秦岭系统设计到各个领域、各种类型的数据，数据中心采用混合模式来处理各类数据。

数据中心主要保存秦岭资源数据，车辆数据，工作人员数据，北斗终端数据，地理信息数据等。资源数据主要是指秦岭地区的动物资源、植物资源、旅游资源等。车辆数据主要是指秦岭工作车辆、应急救援车辆等信息。人员数据主要是指秦岭工作人员的数据，涉及到秦岭办、林业部门、公安部门等多个部门的工作人员。终端数据主要是数字秦岭系统中配发给工作人员的北斗终端、车载终端、应急救援平台设备等数据。地理信息数据主要是指秦岭西安段的地理信息，主要是指高程图、卫星图以及周边的交通图。

（2）数字秦岭综合应用服务平台

数字秦岭综合服务平台为所有与秦岭相关的政府部门、个人提供综合服务，该平台由六个应用模块和一个数据交换模块组成：资源普查模块、资源巡查模块、资源保护模块、资源执法模块、灾害预警模块、应急救援与应急指挥模块、公共数据交换模块。

资源普查模块主要为秦岭资源普查工作人员提供通信、资源定位、资源数据收集等服务。资源巡查模块主要为秦岭资源巡查工作人员提供巡线路规划、巡查导航、巡查日志记录等服务。资源保护模块主要为秦岭资源保护部门提供无人机作业（如播种、施肥等）导航、远程作业监控等服务。资源执法模块为林业执法部门提供现场取证、执法场景拍摄、执法数据存储等服务。应急救援及应急指挥模块为为秦岭山区小范围搜救、突发事件处置、应急车辆的调度、应急行动的指挥、应急部门的协调提供通信服务。灾害预警模块根据气象信息、卫星遥感图像、航拍图像等信息，预测秦岭山区近期或者正在发生的火灾、山洪、山体滑坡、泥石流等灾害，并向相关部门发布预警信息。公共数据交换模块是数字秦岭系统和外部系统之间数据交换的桥梁，主要负责从北斗综合运营平台、国家位置服务网、气象信息平台等外部系统获取数据和向外部系统提供数字秦岭的数据。

（3）北斗终端

北斗终端用于实时护林执法和实时资源普查，它的功能是位置信息服务和林业资源信息实时上报，要求低功耗、较高的灵敏度，待机时间满足实际工作需求。秦岭由于特殊的地理条件，3G往往无法覆盖，依赖于北斗RDSS进行数据的接收与发送，更加有效。

2 系统特点

2.1 技术领先、安全可靠

本系统的设计符合秦岭作为中国中央公园的功能（下转第138页）（上接第110页）定位，在项目设计和建设实施需采用国内北斗卫星导航（芯片组件及产品）最为领先并且成熟的技术和手段，做到适度超前、国内领先。

2.2 集约建设，资源共享

本系统在建设中最大程度上实现共享资源，实现互联、互通、互操作，尽可能依托西安市的信息化基础设施，同时整合北斗其它终端资源，充分利用现有资源，减少重复建设，提高信息化投入的利用效率，避免资金和资源的浪费。

2.3 统一标准，扩展兼容

数字秦岭系统的设计在管理方式、格式及质量等方面严格遵守并制定相关标准规范，使本系统能够随着业务量的变化方便地扩展和升级，保证本系统与北斗示范综合运营平台的兼容性。

3 系统性能指标

1）秦岭西安段主要旅游景点、人文遗址等精确定位覆盖率达到100%；

2）秦岭西安段珍稀植物精确定位覆盖率达到80%；

3）秦岭西安段珍稀动物动态监控覆盖率达到1%；

4）秦岭山区应急通信范围达到覆盖半径2公里；

5）车辆动态信息数据包丢失率小于0.1%；

6）系统相应时间应小于5s；

7）系统平均无故障时间：7200小时/年。

4 结语

基于北斗的数字秦岭系统将秦岭山区植被、珍稀动物、风景旅游点、水库水坝、历史遗迹等资源汇聚成秦岭地理信息“一张图”，结合北斗卫星的定位、导航、短报文通信等功能，方便秦岭山区快速应急救援和应急指挥，提高秦岭山区生态资源保护的信息化水平，降低秦岭地区生态资源保护的成本，解决当前资源普查、巡查、执法、数据采集等方面存在的问题。

【参考文献】

[1]中国第二代卫星导航系统重大专项实施方案[Z].中央军委、国务院，2009.

[2]导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划[Z].科技部，2012.

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[4]陕西省“十二五”卫星应用产业发展专项规划[Z].陕西省政府，2012.

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[6]北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件[Z].中国卫星导航系统管理办公室.

[7]大秦岭西安段生态环境保护规划（2011-2030）[Z].西安市政府.

[责任编辑：杨玉洁]