基于公有位置云服务的林业智能巡护管理系统的研究与应用

段　菁

（内蒙古自治区林业信息中心，呼和浩特 010020）

基于公有位置云服务的林业智能巡护管理系统的研究与应用

段菁

（内蒙古自治区林业信息中心，呼和浩特 010020）

文章在分析了云计算技术﹑位置服务技术及林业日常巡护的实际需求，提出在基于百度公有位置云服务技术构建的林业巡护管理系统的技术方案和方法。护林员通过使用基于移动云计算技术设计的手机软件，随时将位置信息及采集回传到云中心节点，林业智能巡护管理系统可以有效地对护林员的管护区域进行监控，同时及时地对突发事件进行响应，做出人员和车辆的调配。通过实际的应用，不但提高了林业巡护的工作效率，也为林业部门节省了大量的IT硬件投资成本和维护成本。

林业巡护百度云LBS

1　引言

基于位置的服务（LocationBasedServices，LBS）是指采用GPS﹑GPRS﹑GIS﹑Internet﹑数据库等相关技术交叉融合的一种基于空间位置的移动信息服务，是通过获取移动用户的位置信息为用户提供包括地点查询﹑位置查询﹑车辆跟踪﹑紧急呼叫等众多服务的技术基础。

林业对位置服务的需求主要表现在资源调查﹑重点工程管护﹑生物多样性保护等方面。

（1）资源调查。在林业资源调查需求方面，从森林资源调查到湿地﹑荒漠化沙化土地调查，林业资源野外调查已经成为一项系统化，大规模的工作，为完成大量的野外调查工作，采用GPS定位，综合应用3S技术进行规划设计调查，已成为森林调查的发展方向。野外样地的快速﹑精确定位﹑面积测量﹑野外作业双向通信等，可实现规划﹑设计﹑调查验收任务下载﹑实地数据采集过程中自动上报，实现图片回传；实现人员﹑车辆和飞机的导航﹑选择最佳路径﹑实时定位﹑行为管理﹑智能监控功能。

（2）重点工程管护。在林业重点工程管护中，护林员管理是国家重点公益林﹑地方公益林和天然林资源保护的重要工作内容之一，是实现林业管理现代化﹑维护生态安全的必要基础。为进一步加强护林员管理工作，提高村级护林员的工作责任感，防止森林火灾﹑虫灾﹑乱砍乱伐事件的发生，防止发生不巡检或巡检不到位的现象，应对护林员的位置信息进行采集和传输，有效地对护林员的管护区域进行监控。

（3）生物多样性保护。生物多样性保护对于位置服务技术需求主要为生物多样性监测，实现野外样地，保护对象的快速﹑精确定位﹑面积测量﹑野外作业双向通信等，可实现任务下载﹑实地数据采集的上报，图片回传；实现人员﹑车辆日常巡护管理﹑与传感器等设备结合，实现野生动植物位置﹑行为轨迹（动物）﹑环境监测等。

随着云计算﹑移动互联网﹑3G/4G通信技术﹑LBS技术﹑移动GIS技术以及内置GPS模块的智能手机的普及，移动互联网已经融入到了人们的日常生活和工作当中。云计算作为一种新的网络应用模式，通过互联网将异构自治的计算资源集中起来，能够处理海量的设备，云计算与智能手机相结合，形成移动云计算，通过智能手机使得人在通讯网络覆盖范围内的任何地点﹑时间和环境下，按需从云平台上获取服务。

根据林业日常巡护管护的需求，通过构建基于百度公有位置云服务的林业智能系统，通过智能手机和巡护云平台，林区不需要购买基础的IT软硬件环境，管理只需要通过web浏览器就可以为护林员设定巡检计划﹑巡检路线和巡检点﹑向手机客户端发布巡护信息，既减少了护林员的工作强度，又提高了工作效率。同时，减少了大量的信息化投资。

2　关键技术分析

2.1移动云计算技术

“云计算”的概念是Google公司于2006年提出。云计算是基于网络的技术，将共享的资源﹑软件以及信息提供给发送请求的计算机或其他设备。移动云计算的发展始于移动互联网的发展，移动云计算是云计算将来发展的一个重大分支，用户通过移动云计算可以不受设备局限而使用感兴趣的网络服务。

移动云计算的成功案例有：（1）加拿大RIM公司提供的黑莓企业应用服务器方案。黑莓的邮件服务器将企业应用﹑无线网络﹑移动终端连接在一起，用户通过黑莓终端可以访问自己的邮件账户，从而可以轻松地远程同步邮件和日历，查看附件和地址本。（2）Google公司作为移动云计算的先行者，积极开发面向移动环境的Android系统平台和终端，不断推出基于移动终端和云计算的新应用，包括整合移动搜索﹑语音搜索服务﹑定点搜索以及Google手机地图等。

移动云计算将主要的计算过程放在“云”中完成，“端”是智能化程度非常高的智能手机，它的数据需求和技术需求都会以服务的形式向云端提出。“云”和“端”之间还需要有效的管理平台来进行资源的分配和请求的调度。

2.2百度LBS云服务

基于位置的服务，它是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（如GSM网﹑CDMA网）或外部定位方式（如GPS）获取移动终端用户的位置信息（地理坐标，或大地坐标），在地理信息系统平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。

林业智能巡护管理系统采用百度地图Android定位SDK为基于移动客户端开发LBS应用提供基础定位能力。百度地图LBS云是百度地图针对LBS开发者全新推出的平台级服务。通过LBS云，一方面解决移动开发者服务器端日益增长的海量位置数据的存储维护压力，另一方面彻底解决所有LBS开发者基于位置数据的高并发检索瓶颈。

百度LBS云服务SDK采用GPS﹑基站﹑Wi-Fi信号进行定位。当应用程序向定位SDK发起定位请求时，百度LBS云服务SDK会根据应用的定位因素（GPS﹑基站﹑Wi-Fi信号）的实际情况（如是否开启GPS﹑是否连接网络﹑是否有信号等）来生成相应定位依据进行定位。百度LBS云提供位置数据存储﹑空间计算能力﹑自定义扩展字段存储，可以方便开发者聚焦LBS应用本身的业务逻辑。

图1　移动云计算的“端”-“管”-“云”模型及服务类型构成

图2　百度LBS云的应用模式

3　系统功能架构

林业智能巡护系统是1个采用GPS﹑GPRS﹑GIS﹑ Internet﹑数据库等相关技术交叉融合的信息服务平台。在通讯网络覆盖范围内的任何地点﹑时间和环境下，通过林区巡护员携带着安装了智能巡检APP的智能手机，实现了管护站与巡护员的双向通讯。平台分为巡护子平台（包含手机巡护客户端管理）﹑巡护数据采集子平台﹑数据决策子平台和系统管理子平台。林业智能巡护系统功能架构如图3所示。

平台主要提供巡护员管理﹑生物信息采集﹑突发事件响应等方面的功能。

（1）巡护员管理。实现对巡护员的位置信息进行采集和传输，历史轨迹回放，保存所有巡护员巡护轨迹，有效地对巡护员的管护区域进行监控。

（2）生物信息采集。实现野外作业双向通信﹑任务下载﹑实地数据采集的上报，图片回传，实现野生动植物位置﹑行为轨迹（动物）﹑环境监测等。

（3）突发事件响应。通过一键报警的方式，及时地将盗砍盗伐﹑森林火灾﹑森林病虫害等信息通过手机终端迅速的反馈到平台上，并可以进行拍照﹑录像，使得管护站对这些报警信息及时做出应对。

系统的工作流程是：各个林区的管理人员可以设定好本区内巡检计划后，通过巡护云平台与移动云终端互联，护林员携带着智能手机执行管护工作，不按照计划巡视，比如没走到规定的地方去巡视，那么这地点的地理信息数据就取不回来，云服务平台中集成的统计软件分析的时候，这个地方就是未到，到月底综合统计报表一出来，就可以看见该护林员当月的工作状况，有了科学准确的考核依据，也使得重点工程区的总体管护工作量有了量化的分析，使得管护资金得到合理的分配。同时护林员通过移动云终端获取的图片﹑视频﹑巡护日志﹑管护资源数据等反馈回巡护云平台中的盗砍盗伐﹑病虫害﹑林业资源等信息，使得管护区的管理员及时掌握林区内的突发事件和生态环境的变化，使整个林区的生态得到很好的保护，真正发挥了护林员林业前沿监督作用。

图3　林业智能巡护系统功能架构图

图4　林业智能巡护系统的巡护轨迹显示

4　系统设计开发

林业智能巡护系统是采用百度LBS云服务的开发接口来实现。使用百度LBS云存储API对林业业务部门自有数据进行字段设计和存储管理，利用可视化的数据编辑工具，使用地图标注或批量数据导入的方式轻松管理林业业务部门自有数据。在云端，利用百度开放地图引擎的运算能力对存储的数据进行实时索引，使用百度LBS云检索API返回各类基于位置数据的检索请求。同时，使用百度地图API实现丰富的地图展现。利用百度LBS云服务开发应用系统流程如图5所示。

图5　利用百度LBS云服务开发应用系统

图6　林业智能巡护系统的数据流程

林业智能巡护系统的运行分为数据采集端﹑服务器端﹑操作端。数据流模式的设计情况是：首先调用百度LBS位置服务获得手机客户端的位置，并通过GPRS来传递回服务器端，然后由服务器端调用百度LBS云服务接口，将数据传输到云端，利用云存储来保存坐标数据，服务端通过调用百度LBS云的地图显示接口，通过操纵平台在网页中显示巡护监测数据，同时服务器端将各种指令发送给手机客户端。

智能数据采集终端一般采用目前主流的Android智能手机，采集的信息包括文本﹑数据﹑图片等信息。

（1）文本信息。记录的各种信息以SQLite文件，db的形式存储在手机本地。

（2）数据信息。各种数据data，一般为.xls或.txt文件（或与文本信息记录在一起）。

（3）图片信息。各类照片，一般为.jpg﹑tif等文件。

根据林区内的特点，位置服务定位采用无线电通讯网络和GPS，网络传输采用GPRS，信息传输功能，包括即时与非即时传输。

（1）即时信息传输。在有GPRS网络信号的时候，位置信息及时传回到远程服务器端，以方便即时处理。

（2）非即时信息的传输。如果没有GPRS网络信号的时候或信号不佳的情况，位置信息暂时缓存到终端设备中，而后在回传到远程服务端。

Android智能手机作为云端设备，封装了位置服务的API，在开发过程中主要用到Android操作系统中的LocationManager和LocationProvider2个对象。

LocationManager可以用来获取当前的位置，追踪设备的移动路线，其中提供了1种便捷﹑高效的位置监视方法requestLocationUpdates，可以根据位置的距离变化和时间间隔设定产生位置改变事件的条件。Location Manager中设定了监听位置变化的代码如下：第1个参数是定位的方法，是GPS定位还是网络定位；第2个是产生位置改变事件的时间间隔参数，单位为微秒；第3个是距离参数条件，单位是米；第4个参数是回调函数，在满足条件后的位置改变事件的处理函数。

LocationProvider是提供定位功能的相关组件集合，集合的每种组件以不同技术指出设备的当前位置，主要从定位精度﹑速度和成本等方面考虑。同时调用百度LBS云 服 务 的com.baidu.location.BDLocation，importcom. baidu.location.BDLocationListener，importcom.baidu.location. LocationClient进行云终端定位服务，调用com.baidu.mapapi. map.LocationData进行地图显示服务。

系统服务器是云端与百度LBS云服务之间的桥梁。所有从手机采集的数据，集中到系统服务器上，同时将位置信息的副本上传到百度LBS云中进行存储和管理。云存储接口功能：支持单个geotable亿级数据及数百G大小的存储，每天支持百万量级读写，每秒支持万量级读写。

5　结语

基于公共位置云服务来构建林业智能管护平台，解决数据安全﹑统一访问接口等问题，能够更方便﹑更快捷地搭建林业管护业务应用，推动基层林区林业管护部门GIS技术应用，提高林业巡护的工作效率和技术水平。

[1]周现．云计算对电信业的挑战和机遇．移动通信，2010，（11）

[2]倪红军．基于Android平台的移动终端GPS研究．计算机技术与发展，2012，（5）：198～201

[3]舒贤华．基于Android平台的手机Web地图服务设计．辽宁：大连海事大学计算机学院，2009

[4]杨德鹏，郎为民，李虎生．云计算服务模型研究．电信快报，2011，（11）

[5]兰许昌，殷瑞祥．手机云计算的分析与研究．微处理机，2010，（3）：114～115

[6]M．Mowbray，S．Pearson．AClient-BasedPrivacyManagerfor CloudingComputing．ProceedingsoftheFourthInternationalICST ConferenceonCommunicationSystemSoftwareandMiddleware，2009：1～8