[发明专利]一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化方法及系统

权利要求书

1.一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：根据林区实际的地理信息和地形数据构建二维地图或三维虚拟环境；

步骤S2：在无人机上搭载轨迹操作模块、GPS定位模块、数据预处理模块、多无人机数据融合模块，其中，所述轨迹操作模块中包括摄像头；操作人员在无人机传回的实时视频的帮助下，控制无人机跟踪林火的边界，在跟踪过程中所述GPS定位模块实时记录火灾边界的经纬度值，形成无人机的运动轨迹，并将经纬度信息传回地面平台；

步骤S3：对于多台无人机绕林火边界飞行，同时传回经纬度给地面平台的情况，地面平台收到的数据根据不同的无人机分开保存；

步骤S4：地面平台实时将各台无人机的实时经纬度信息传递至所有无人机操作人员的操作端，用以防止多台无人机相撞或重复采集；当无人机飞行完毕后，进行边界融合；

步骤S5：地面平台对无人机的运动轨迹按预设的N米进行重采样，并将平滑的结果传输到远端的服务器中，服务器程序将结果写入数据库中；

步骤S6：相关人员通过森林火场边界信息可视化客户端软件定时查询数据，定时更新火场蔓延的情况，并将结果与步骤S1中的二维地图或三维虚拟环境中叠加显示；决策者在所述可视化客户端软件中查询受灾范围及面积，并制定最优的灭火方案；

其中，步骤S2中还包括，所述数据预处理模块将该火场边界重采样，形成较为平滑的火场边界，并按图格式形成报文，发送给远端服务器中，服务器中的软件按报文格式解析数据，并将边界信息、时间、边界标识写入数据库中；

其中，所述GPS定位模块当无人机开始轨迹记录时，按一定时间间隔，记录无人机的经度和纬度坐标，如果某一时点下位置变化在预设记录经纬度的最短距离范围内，则不记录。

2.根据权利要求1所述的一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化方法，其特征在于：所述步骤S1还包括详细的地理信息，即在虚拟森林环境中预先设定火场位置的其他地理信息，所述火场位置的其他地理信息包括虚拟的建筑、村庄村落、树种分布、桥梁、道路。

3.一种基于权利要求1所述的火灾边界矢量信息实时提取与可视化方法的系统，其特征在于：包括森林火场边界的提取、森林火场边界信息传输、森林火场边界信息可视化三个部分；

所述森林火场边界的提取包括设置在无人机上的数据预处理模块、GPS定位模块、轨迹操作模块、多无人机数据融合模块；所述轨迹操作模块包括用以采集视频信息的摄像头；

所述森林火场边界信息传输用于实现森林火场边界数据与远端服务器间的报文的传输、解析及火场边界数据库的写入；

所述森林火场边界信息可视化包括森林火场边界信息可视化客户端，用于实现森林火场边界在二维或三维虚拟森林场景中的叠加显示与分析，辅助灭火决策人员或森林管理人员更优化的制定灭火方案。

4.根据权利要求3所述的一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化系统，其特征在于：所述轨迹操作模块用于实现无人机轨迹开始记录、结束记录操作；在无人机上的视频数据的指引下，操作人员控制无人机沿着火场的边界的正上方飞行；所述GPS定位模块当无人机开始轨迹记录时，按一定时间间隔，记录无人机的经度和纬度坐标，如果某一时点下位置变化在预设记录经纬度的最短距离范围内，则不记录，当操作人员点击结束控制键时，所记录的一系列的坐标点构成无人机的运动轨迹，该轨迹即林火的蔓延边界；所述数据预处理模块用于对运动轨迹按设定的N米进行重采样，从而平滑森林火场边界；所述多无人机数据融合模块用于当森林火灾范围比较大时，需要多台无人机协同采集森林火场边界数据，在操作过程中，需要控制各个无人机的位置，防止撞机事件的发生。

5.根据权利要求4所述的一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化系统，其特征在于：所述森林火场边界信息传输包括传输报文生成模块、报文解析模块以及森林火场边界数据库写入模块；所述传输报文生成模块用于无人机采集端程序将预处理后的数据按定点数、时间、轨迹编号、顶点顺序编号的顺序组成报文；所述报文解析模块具体包括：服务器端程序接收报文，并将报文按预处理后的数据格式以定点数、时间、轨迹编号、顶点顺序编号的顺序解析；所述森林火场边界数据库写入模块用以将森林火场边界的经纬度坐标、时间信息、气候信息及火灾面积写入相应的数据库的字段中。

6.根据权利要求4所述的一种火灾边界矢量信息实时提取与可视化系统，其特征在于：所述森林火场边界信息可视化还包括森林火场边界与二维或三维虚拟森林场景叠加模块、火场范围与面积计算模块；所述森林火场边界与二维或三维虚拟森林场景叠加模块用于查询和显示森林火场边界，通过定期更新数据，火场边界信息可以实时的展示在二维或三维虚拟森林场景中；所述火场范围与面积计算模块用于实现火场的范围和面积的计算，为辅助决策灭火提供帮助。