[发明专利]一种动态实时监测森林砍伐的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及森林防护的系统技术，特别提出了一种用于大面积、长周界森林防护中对森林砍伐事件的动态实时监测、定位和报警的动态实时监测森林砍伐的方法及其系统。

背景技术

森林防护工作是我国资源开发环节上的重点工作，但伴随经济的发展和人口的增长，森林非法砍伐现象时有发生，个别的砍伐事件虽不能大面积破坏植被，但易形成林道和小面积的空旷地表，这会进一步促成人们的移居和开垦种植。且砍伐植被的积少成多，使植被的生长速度低于砍伐速度，终会造成森林植被的破坏。

为了防止非法入侵和各种破坏活动，大部分林区的防护措施是在这些区域的外围修建屏障(如栅栏、围墙、铁丝篱笆等)，并且调遣大量人员加强巡逻。调遣人员防护森林免受乱砍滥伐的方法往往受到时间、地域、人员素质等因素的影响，易产生疏忽和漏洞。联合国环境署发布的“全球森林观察2.0系统”，提出利用遥感技术，显示高分辨率、接近实时的森林砍伐地图，从而在全球范围内帮助识别非法砍伐和滥伐森林的热点地区。这种定位遥感技术只是对全球森林的总体检测，无法实现细致的监控，以及非法砍伐事件发生时的精准定位。一旦非法砍伐事件发生，信息捕捉的延迟时间长，不能实现动态实时的监控森林砍伐。

目前的周界防护技术包括红外探测、微波、超声波等探测技术，存在设备运行环境要求高、环境干扰性强、误报率高等问题，在森林防护中应用的实用性不强。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用光纤传感系统对外界干扰信号具有灵敏感知能力的特点，提出一种用于大面积、长周界森林防护的光纤传感系统及其监测方法。使用该系统及所提出的方法可以实现对异常砍伐事件动态实时监测。其原理是当有电锯工作产生的振动信号作用在传感光纤上时，光纤内所传输的光信号的相位和偏振态等参量会发生变化，进而引起干涉光强的变化，经分析、处理，识别砍伐事件发生，并及时进行报警和定位。

本发明目的的技术方案是：一种动态实时监测森林砍伐的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将待监测的森林按照“己”形分成若干大区域，并将每个大区域划分成50m×50m的小区域，所述大区域的编号为n，n为正整数，所述小区域的编号是从大区域开口处的第一行开始横向依次编号，小区域的编号为k，k为正整数；

步骤2：将3芯同轴光纤，即包括传感光纤、参考光纤和引导光纤在待监测森林区域内采用“己”形铺设方式，长边长度为H₁，短边长度为H₂，H₂取值范围为80-100m,铺设在森林外围部分的光纤通常固定悬挂在森林周围的防护围栏上，铺设在森林内部的光纤采用悬挂在植被上或浅埋在地表层的方式，布置完成后，将监测系统的各个部件依次连接组装完成，启动系统；

步骤3：当A位置(森林内部)产生振动信号时，控制器接收到信号后，与数据库中的振动信号进行比对，确认为砍伐的振动信号后，控制器对接收到的振动信号进行分析处理；

步骤4：首先，控制器接收到两路振动信号，根据互相关算法分别计算得到位置信息z₁和z₂(位置信息是指监测到的砍伐事件发生的位置距离起始点的光纤长度)，通过如下公式分别计算位置信息z₁和z₂所在的大区域编号n₁和n₂，如下所示：

其中,H₁为按照“己”形铺设光纤的长边长度，H₂为短边长度。如式中所示，分别对除式取整运算得到大区域编号n₁和n₂；

根据得到大区域编号n₁和n₂结合以下条件确定砍伐事件发生位置所在的大区域条件如下：

当n₁＜n₂,且n₁＝n₂-1时，则

当n₂＜n₁,且n₂＝n₁-1时，则

其次，根据锁定的砍伐事件发生位置所在的大区域确定大区域中的小区域编号k：

分别计算z₁和z₂两位置信息所对应的振动信号能量值，并进行大小比较，能量值大的位置感受到的入侵信号较强烈，说明距离砍伐事件发生的位置近。