甘肃太子山保护区视频监控系统前端基站布设探析_张贤成.pdf

4 期研究与探索甘肃太子山保护区视频监控系统前端基站布设探析张贤成视频监控系统是森林防火预警监测的重要手段之一，由前端采集（基站）、信号传输、供电、存储与显示等设备组成，其中前端基站依托铁塔搭载超高清双光谱森林红外热成像光电转台，集成了感知、探测、监视和信号传输功能，前端基站布设事关综合视频监控系统建设成败。为了推动视频监控系统在林业中的广泛应用，提高建设质量和监测率，本文结合甘肃太子山国家级自然保护区（以下简称太子山保护区）综合视频监控系统建设和应用实际，对前端基站建设布设进行了探索分析。一、基本情况太子山保护区位于临夏回族自治州和甘南藏族自治州之间，总面积 1 2 7 万亩。地理位置为北纬 3 5 0 2 3 5 3 6 ，东经 1 0 2 4 3 1 0 3 4 2 ，东西长约 1 0 0 公里，南北宽约 1 0 公里。保护区内有维管植物 8 3 8 种，其中稀有濒危和重点保护植物 5 1 种；脊椎动物 2 0 8 种，其中国家重点保护野生动物（兽类和鸟类）3 2 种。区内地形复杂，海拔高低悬殊，在 2 2 0 0 米至 4 3 3 2 米之间。发源于保护区的大小河（溪）流 2 0 0 多条，其中较大的河流有 1 6 条。属温带大陆性气候，年平均气温 5.1，无霜期 1 1 0 天左右，年平均降雨量 6 6 0 毫米。属森林生态系统类型的自然保护区，林地面积达 1 2 1.2 1 万亩。保护区持续发挥了调节气候、涵养水源、减碳贮氧、防风固沙、改善生态环境等巨大作用，是黄河上游重要水源地，甘肃省中南部地区重要的生态安全屏障。从2 0 1 8 年开始，保护区建成了综合视频监控系统，包括总指挥中心 1 处，分控中心 7 处，前端子系统 2 5 套，覆盖了紫沟、东湾、药水、松鸣岩、新营、甲滩、关滩 7 个保护站和槐山子苗圃重点区域，监测覆盖率达 8 0%。二、视频监控系统前端基站的布局实现视频监控系统前端基站布设是基础性、系统性工程，需要综合考虑项目建设任务资金、监测重点、辖区地形地貌、海拔高差、气候条件、地质灾害、传输距离等各种因素。（一）影响前端基站布设的因素及布设原则太子山保护区地形复杂，在布设视频监控前端基站时，所考虑的影响因素主要为地形、海拔高度、重点监测对象、交通区位、有无地质灾害等。理论上，前端基站应该设置在监测区制高点上，但从实际应用来看，当海拔高于 3 5 0 0 米时，容易受到风大、云雾弥漫以及维护困难等因素制约，故宜选择 2 2 0 0 3 5 0 0 米海拔高度区间。在选择监测重点时，要突出森林防火监测，综合考虑野生动植物、林业有害生物、林政执法等辅助监测，监测覆盖地类应按古树群、人工针叶林、针阔天然林、灌木林、高山草甸的次序。河流、水库区域及沿岸、不具备运输条件的区域、低坡位及坡度较大、有地质灾害隐患的区域均不能布设前端基站。前端基站布设还应做到每个监控点的监测区域相互衔接，形成互补，组成网状，尽可能减少盲区。（二）前端基站布设技术方法和要点在太子山保护区视频监控前端基站选址布设过程中，充分应用了 G I S技术，利用 A r c G I S软件 3 DA n a l y s t（通视分析）功能对点位选址和信号传输进行了综合分析。通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。利用 D E M判断地形上任意两点之间是否可以互相可见的技术方法，分为视线通视分析和视域通视分析，前者判断任意两点之间能否通视，后者从任一点出发，判断该区域内所有其他点的通视情况。1.前端基站选址（布点）：根据保护区复杂地形，利用 G I S 技术，综合考虑保护区森林资源分布、重点区域、人类活动情况、通视性等因素，选取一些海拔较高的点位作为 预选监控 点，通 过 A r c G I S软 件 3 DA n a l y s t 功能对每个点位进行可视域分析，重点分析各344 期研究与探索表 1太子山保护区前端基站布设分析表序号前端基站位置监测重点监测范围（单位：公顷）监测率（%）12345678910111213141516171819202122232425关滩梁石门梁鹿场顶南岔梁多支坝梁东沟口钻天沟梁马鞍子大湾滩葱花岭新营关峽门口松鸣岩多伦沟槐山子梁母山当归台黑鹰窝老骒马梁石墩梁才子沟梁西沟梁树木梁王家沟转播台森林防火，野生动物，人类活动森林防火，野生动物（雪豹），水源地保护森林防火，野生动物（梅花鹿、狍子），人类活动森林防火，野生动物，水源地保护森林防火，野生动物（林麝）森林防火，野生动物（雪豹）森林防火，野生动物（雪豹、岩羊）森林防火、野生动物（雪豹、岩羊、藏雪鸡）森林防火，野生动物，人类活动，水源地保护森林防火，野生动物（鬣羚、蓝马鸡），人类活动森林防火，野生动物（雪豹、岩羊、金雕），人类活动森林防火，野生动物（血雉、蓝马鸡）森林防火，野生动物（鬣羚、血雉、蓝马鸡）森林防火，野生动物（狼、鬣羚）森林防火，野生动物（蓝马鸡），人类活动森林防火，野生动物（鬣羚、凤头蜂鹰、蓝马鸡），人类活动森林防火、野生动物（蓝马鸡、血雉），人类活动森林防火，野生动物（蓝马鸡）森林防火、野生动物，水源地保护森林防火，野生动物（蓝马鸡）森林防火，野生动物（蓝马鸡），人类活动森林防火，野生动物（鬣羚、蓝马鸡、红隼、苍鹰、雀鹰）森林防火，野生动物（鬣羚、蓝马鸡）森林防火，野生动物（狍子、蓝马鸡），人类活动森林防火，野生动物（蓝马鸡），人类活动280023001500160042002500230053001800380041004300140036007502200220023002400280048029003800220042003.312.721.771.894.962.952.726.262.134.494.845.081.654.250.892.602.602.722.833.310.573.424.492.604.962.踏查及论证：组织技术人员实地踏查备选点，详细调查备选点地类、地形地貌、坡度、坡位、土壤厚度、地质结构等因子，综合考虑信号传输有无障碍物、设备运输的难易度等，删除不适宜建设视频监控基站的点位，进一步优化整体的网络结构。对初选的点位还要召集专家进行论证评审，达成一致意见后确定最终前端基站选址。3.信号传输设计：根据每个监控点的地理特征、供电方式、传输距离等因素，分析各点位的独立性和关联性，综合考虑传输质量和传输速度以及实际的应用需求。经对比分析，太子山保护区综合视频监控系统信号传输选取以微波+数据专线方式实现，设计了 2 1对微波传输线路，1 0 条数据专线线路，形成了多种传输技术的无缝融合和综合应用。三、太子山保护区视频监控总体成效评价太子山保护区 2 5 套视频监控系统先后建成后，在森林资源保护监测中的作用日益显现。3 年来，共监测点位的监测重点、监测范围、监测率等因素，结合实地踏查供电、土壤岩石、气候等因子，分析建设难度与监测效率，选最优的 2 5 个点位作为前端基站建设点，实现了用较少的监控点覆盖较大区域和重点区域，用最经济的投资方式获得最大最好的监控效果。具体见表 1。354 期研究与探索彩叶乔木树种紫叶稠李培育技术探讨朱朝晖紫叶稠李（P r u n u sv i r g i n i a n a）别名加拿大红缨，属蔷薇科稠李属，是高大彩叶落叶乔木，树高可达 2 0 3 0 米左右。甘肃河东地区 3 月中下旬萌芽展叶，河西地区 3 月下旬至 4 月上旬萌芽展叶，短枝顶梢萌芽展叶时形成叶包花蕾。甘肃河东地区 4 月上中旬短枝开花，甘肃河西地区 4 月中下旬短枝开花，花序白色，长圆锥型，长 4 6 厘米，果实 7 月中旬成熟，圆球型，直径 4 5 厘米，果色光亮紫红色，褐色果核。树皮灰褐色，叶色变化丰富，幼芽黄绿色，嫩叶绿色，绿色嫩叶从5 月下旬开始转初红，6 月中旬至 7 月上旬，从枝条下端向上，叶片由淡红逐渐转变为紫色，叶色鲜亮持久不褪，与其他树种搭配，红绿相映成趣。紫叶稠李树形开放，枝叶茂密，叶、花、果都可观赏，在园林绿化中可独植，也可片植，可作为庭院绿化、行道、广场及小区绿化树种等。作为色块植物或彩叶树种，不需要大量修剪。紫叶稠李耐寒、耐旱，耐瘠薄能力及抗性极强，落叶较晚，可耐-4 0 以下的低温，是目前国内少见的紫叶乔木树种、低温带彩化的优良树种。紫叶稠李以其优美繁茂自然开张的树形、紫色叶片及紫红色的果实，成为目前园林工程珍贵的彩叶乔木树种。又因其容易栽培成景快，观叶、观花、观果期较长等特点，在北方园林绿化工程中发挥着重要作用。近年来，山丹县十里堡林场结合全县园林绿化工程种苗需求，采用播种育苗、扦插育苗、大苗培育的方式开展了紫叶稠李培育技术探讨，已累计向全县园林绿化工程提供紫叶稠李优质苗木 5万余株，取得了良好的经济生态效益。一、采穗（种）圃营建（一）圃地选择采穗圃要求地势平坦，交通便利，有灌溉条件，土层厚度 5 0 厘米以上，土质疏松、肥沃且病虫害少的中性或微碱性的沙壤土或壤土。山丹县十里堡林场紫叶稠李育苗地在林场新陈公路育苗地，距山丹县城 3 公里，海拔 1 7 2 0米，年均气温 3，灌溉水源为林场机井，交通极为便利。（二）圃地准备到林缘周边火情 1 8 次，第一时间发现并组织扑救队伍参与灭火 4 次。摸清了太子山保护区森林高火险期、高火险时段、重点区域，建立了太子山保护区森林防火风险区域等级数据库，提高了与周边村社联防联控效率，确保了保护区森林资源的安全系数。首次监测记录了梅花鹿、中华鬣羚、岩羊、藏雪鸡等野生动物频繁出镜的画面，创新了保护区生物多样性监测模式。四、结语视频监控系统是一个集森林防火数字化、网络化于一体的远程无线监控工程，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林目标，把大面积的森林场景通过图像方式实时传输到监控中心，实现监测人员在室内对野外的远距离集中监控。前端基站布设是视频监控系统建设最关键的环节，决定了整个系统建设的成败，要充分运用 G I S 可视域分析技术，综合分析地形、动植物资源、信号传输等各种因素，科学合理选定。太子山保护区建成 2 5 套视频监控系统，在森林防火预警、野生动物、林业有害生物发生及防治、林政执法等方面监测作用日益彰显，今后要坚持边应用边研究，深入探索在前端基站加载小气象监测设备、红外相机以及其他先进设施设备的可能性，着力构建“天、空、地、人”一体化的监测网络体系，加快智慧保护区建设。36