森林消防智慧预警:火灾监测 Web GIS 可视化平台

By | 2022年1月13日

前言

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。2021 年前三季度全国共发生森林火灾 527 起,受害森林面积约 2628 公顷,15 人死亡;发生草原火灾 12 起,受害草原面积约 3388 公顷。

森林防火,重在预防。当火灾发生时,要运用有效、科学的方法和先进的扑火设备及时进行扑救,最大限度地减少火灾损失。

传统发现火情的办法,通常依赖人工巡查的方法,效率低下,因为森林大都幅员广阔,距离城市遥远。卫星遥感监测森林火灾是近些年来比较普遍的森林火险监测手段,具有覆盖范围大、及时迅速、连续完整的特点。

效果展示

火灾定位     

通过 Hightopo 自研引擎 HT 结合 GIS 呈现球面地图,对整个地球表层空间中的有关地理分布数据进行显示和描述,再利用无人机结合森林摄像机进行森林火灾监测。利用现代摄影测量技术进行火灾自动识别,实现对森林火灾信息进行全面、细致、准确地监测,可对森林火灾预警和扑救指挥工作提供实用的决策参考信息。

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HT for Web GIS 产品支持对不同地图瓦片服务或数据、航拍倾斜摄影实景的 3DTiles 格式数据以及城市建筑群等不同的 GIS 数据的加载。同时,结合BIM 数据轻量化、三维视频融合以及 2D 和 3D 的无缝融合等技术优势,在 GIS 系统中对海量的 POI 数据、交通流量数据、规划数据,现状数据等进行多样化的可视化展示。

HT 3D 界面和 GIS 界面可通过按钮随意切换,适用于不同的使用场景。

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HT for Web GIS 能够与 3D 场景准确同步,既保留了 GIS 引擎的效果和功能,又不去限制设计师在 3D 场景中的发挥,保证了火灾救援时良好的可视化效果。

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通过 HT for Web GIS 实现火灾位置的精准定位,实现快速救援。在 GIS 界面可以将起火点精确到具体的县,比如四川丹巴县,再根据地形地貌确定起火区域。

GIS 通常和 GPS 结合使用,对于大范围的、露天的巡更巡检,巡更人员手持 GPS 巡检器,实时接收 GPS 卫星定位消息(时间、经纬度),并按预先设定的时间间隔自动发送或者在特定地点手动发送定位信息到无线通讯前置机。无线通讯前置机在收到定位信息后将数据传输到管理系统平台,系统软件采用 GIS 电子地图技术,动态显示和回放巡检轨迹,交由 GIS 分析可得该起火点的详细信息。

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通过可视化界面接入的现场视频,可明确森林火灾处于那一阶段,便于救援设备和人员的安排。火灾的发生过程一般可分为 3 个阶段:① 预热阶段,处于燃烧前的状态。② 气体燃烧阶段。随着可燃物的温度急骤增加,可燃性气体被点燃,发出黄红色火焰,并产生二氧化碳和水蒸汽。③ 木炭燃烧阶段。木炭燃烧即表面碳粒子燃烧,看不到火焰,只有炭火。

消防准备     

Hightopo 的可视化大屏能直观掌握火灾情况,便于管理者采用更有效的灭火措施。

森林火灾控制以隔离带为主,配合运用大型灭火飞机,越野消防车,涡喷型细水雾水炮等大型灭火装备进行火灾救援。在通过科技手段(如遥感卫星,气象雷达,机载热成像仪等)提前预判风向和火势设置隔离带和灭火人员进行堵截,在火势走向稳定后开始合围。

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救援投入

Hightopo 可视化大屏能有效统计消防人员、救护车、医疗人员、消防车辆、直升机、无人机的数据并进行展示,方便管理者对人员和设备进行调配。选用直升机、小型固定翼、无人机等相关设备进行防火、灭火工作能够在时间和效率上起到很大作用。

森林航空消防力量在扑救森林草原火灾过程中,主要发挥火场侦察指挥、人员物资投送、空中洒水灭火等功能,具有响应速度快、机动能力强、救援范围广、救援效果好的特点。

对于频繁发生火灾的区域,明确指挥机构、力量编成、组织机构、装备配备和保障措施等要素,不断提升队伍战备水平,保持枕戈待旦、快速反应的备战状态。

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起火点附近的医疗设施和警力设备一目了然,可结合车联网系统,快速进行救援车辆调配,缩短救援时间。

现场救援     

森林火灾一般分为地表火、林冠火和地下火 3 种。地表火:火沿林地表面蔓延,约占森林火灾的 94%。树冠火:火沿树冠蔓延,主要由地表火在强风的作用下引起。地下火:又称泥炭火或腐殖质火。破坏性大,能烧掉土壤中所有的泥炭、腐殖质和树根等,不易扑灭。

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消防人员到达火灾现场后,管理者可通过调取摄像头画面,确定火灾种类,以便后续救援人员携带适合的灭火设备。

HT 作为基于 HTML5 标准的组件库,可以无缝结合 HTML5 各项多媒体功能,支持集成各类视频资源形成统一的视频流,可在 2D、3D 态势地图上标注摄像头对象并关联其视频信号源,通过场景交互来调取火灾现场相应监控视频,满足运维人员对场景进行实时态势感知、历史数据回溯比对、应急处理预案等监测需求。

火情统计    

本月灾损和历史火情统计:可统计人员伤亡、森林焚毁、经济损失的详细数据,以便追溯。通过将 HT 可视化的 2D 面板和图表的数据绑定,采用面积图的展示方式统计每个月的火灾情况。通过历史数据,确定森林火灾的多发区域和时间。

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森林火灾以预防为主,应主动与驻地应急管理、林草、气象等部门完善常态化信息沟通机制,坚持分析研判每日火情预警信息,织密火灾防控网络。

逃生自救措施

当遭遇森林草原火灾时千万不要随意选择方向盲目乱逃,否则容易被浓烟烈火所困。要正确判断风向,切不可与火赛跑,一旦顺风而逃,极易被森林草原火灾追上并围堵住。

不能往山顶方向逃生随着烟气上升,山火向山顶方向扩展会较快。要用沾湿的毛巾捂住口鼻,并沿着逆风方向,向下或横走,选择植被稀疏的路线逃生。

天然气站消防     

图扑的可视化系统不止可以助力森林消防,对于天然气站的消防管理,也有一套与车联网结合的解决方案。天然气作为可燃物对于存储量极大的天然气站来说是非常危险的,对其安全性的要求也是非常高。预先规划的消防线路、人员施救方案等,通过 Hightopo 三维场景仿真模拟现场消防施救,为消防施救工作提供可靠有效的信息。

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GIS 助力防汛     

运用 Hightopo 自主研发产品 HT for Web,结合 GIS,实现防汛救灾工作的及时安排,及时布置,及时抢险,及时救援。在 GIS 系统中对海量的 POI 数据、交通流量数据、规划数据,现状数据等进行多样化的可视化展示。根据收集的降雨量信息,推演洪水的到达时间,对小区百姓和水库工作人员等做好提醒。

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总结

图扑多年来始终坚持国产化,自主研发核心产品 HT for Web具有独立知识产权,不依赖第三方商业或开源库,满足了工业物联网现代化的、高性能的、跨平台(桌面Mouse/移动Touch/虚拟现实VR)的数据可视化需求。

基于局部刷新、批量聚合、图像缓存、极少化DOM元素等,从底层设计就追求极致的性能,组件可承受万级甚至十万级别数据量,突破了诸多传统行业应用极限。

更多行业应用实例可以参考图扑软件官网案例链接:https://www.hightopo.com/demos/index.html

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