国营林场和保护区是我们宝贵的自然财富，但面临严峻的挑战。人类活动、非法狩猎和环境恶化日益威胁着这些地区的生态系统。为了维护和恢复这些生态宝藏，国营林场和保护区正依赖于不屈不挠的巡护人员和野外巡护管理系统。在自然保护区内, 生态环境破坏活动时有发生, 巡护作为自然保护区管理工作中最基础、最重要、最艰苦的工作, 目的是及时地掌握管护区域内的人为活动及破坏动植物资源的情况, 以采取针对性的保护策略, 打击制止保护区内的非法活动, 提高保护的有效性和科学性.

巡护人员兢兢业业，突显他们的奉献精神。

        传统的巡护方式是: 巡护人员主要手持 GPS 定位仪记录坐标点信息,携带相机进行拍照、录像, 填写纸质的巡护表格, 然后手动录入到系统中, 造成巡护操作复杂、巡护数据记录繁琐、数据容易丢失、数据整合复杂、无法检索等不便.，现在还有很多自然保护区还是以传统的巡护工作方式为主。

        随着国内移动网络的全覆盖, 包括自然保护区内网络信号的不断改善, 在自然保护区内能够正常使用移动网络.。移动 GIS 在野外应用的逐渐发展, 已经成为野外数据采集的主要方式。

一、系统概述

1系统架构

        整个系统分为移动端采集系统、Web 端管理系统. 在逻辑上分为用户层、应用层、服务器端和位置服务, 整个架构如图, 分为移动端 APP 和Web 端系统; 用户层有保护区巡护人员和管理人员. 移动端 APP 主要给保护区的巡护人员使用, 用来采集数据; Web 端系统主要给保护区的管理人员使用, 用来管理数据, 并及时了解巡护人员的工作情况和实时位置等.

2 系统功能设计

        移动端采集系统的用户是巡护人员, 巡护人员在开始巡护时, 首先需要在移动终端上进行登录, 开启轨迹记录功能。在巡护过程中, 填写巡护数据表, 记录巡护事件, 必要时进行拍照、录音和视频拍摄。巡护结束后, 结束轨迹记录, 将巡护轨迹和数据同步到服务器端。移动端系统功能主要包括用户登录和注册、数据记录和管理、数据表的模板管理、轨迹记录和管理、离线地图、用户实时位置记录、系统设置和升级。

        Web 端管理系统的用户是保护区的管理人员和巡护人员。管理人员需要对巡护人员进行管理，检索和查看巡护人员的历史轨迹数据，统计巡护数据，以及查看巡护人员巡护时所在的实时位置。

        Web 端系统的主要功能包括用户登录和管理、轨迹上传、轨迹展示 (在地图上显示轨迹以及关键点信息)、轨迹搜索、轨迹统通过无线通信网络定位或外部定位 (GPS 定位) 方式，获取移动终端用户的位置信息，并以此为基础而提供的空间信息服务。文件记录轨迹的信息, 包括巡护人、巡护轨迹名、巡护开始时间、巡护结束时间、轨迹长度、最高海拔等信息。

3 移动端采集系统

3.1 数据记录

        用户使用定制的模板动态生成数据记录表, 根据用户的操作实现数据的采集录入、保存到本地或者服务器上，在数据记录上传之前用户也可以对数据进行查看、修改。模版是根据用户的实际工作需求进行定制。在本系统中提供了 Web 方式的模版定制功能，用户可以在 Web 页面中创建全新的模版，或者通过对已有的模版进行修改以生成新的模版。用户登录进入移动端采集系统之后，会根据用户的角色从 Web 端同步数据采集模版，用户根据实际工作需要选择模版进行数据记录。为了提高数据记录的效率和准确性，多数的数据字段都是采用自动填写或者下拉列表点选的方式实现的。例如时间、经纬度、人员姓名等都采用自动填写的方式，动植物物种名称、地点名称等都采用下拉列表点选的方式。

3.2 轨迹记录

        巡护人员在开始进行巡护时，需要选择按照特定的时间间隔或特定的移动距离记录活动轨迹，系统会自动记录用户的坐标信息。在巡护人员巡护过程中，填写巡护数据表。采集动植物数据，在轨迹中添加关键点标注，并可以添加文字、照片、音视频等数据。在用户巡护结束后，APP 就会生成轨迹文件，在有网的情况下可以选择通过网络将活动轨迹回传给服务器。用户可以导入生成的巡护轨迹文件到地图中进行展示。

3.3 用户实时位置记录

        为了便于管理人员及时掌握野外工作人员的活动位置，同时为了保障野外工作人员的人身安全，系统实现了用户实时位置记录功能，实时位置功能需要APP 以固定间隔时间通过 GPS 定位获取用户的经纬度坐标，并实时同步到服务器端的数据库中。

4 无人机巡护管理系统

4.1智能分析平台介绍

        基于机器学习人工智能识别技术对巡检任务图像进行诊断与检测，实现目标对象的快速检测、以及故障的智能诊断，为智能巡检和优化运行提供辅助决策依据。具体包括智能识别模型定制、智能识别模型管理、目标检测、检测数据统计分析、告警信息推送等功能。

1)智能识别模型定制

根据项目需求，定制训练不同的智能识别模型，用于各类目标对象的检测，包括人、车（不同类型车辆）、施工等。

2)智能识别模型管理

用于对巡检任务所需的智能识别模型进行添加、删除和更新操作，智能识别模型的配置信息包括基本信息、接口规范、调用方式和返回结果格式等。

3)目标检测

任务巡检完成后，指定巡检视频推流地址，绑定一个或多个模型，对视频进行目标检测（人、车、施工等），并生成检测结果以图像列表的方式进行展示，任务管理人员对检测结果核实后生成告警信息保存到数据服务。

4)检测数据统计分析

以列表、图、文件等形式对检测数据（飞行信息、告警信息等）进行统计分析，并支持多维度（不同地点、不同线路、不同时间等）、形象化（柱状图、饼状图等）的数据展示。

5)告警信息推送

任务管理人员核实并生成告警信息后，可分配给具体人员，并将告警的位置、图片、视频以及文字信息推送到指定终端，由该人员负责消警处理。

4.2移动端APP

        移动端APP将根据系统使用无人机型号进行深度定制，在网络通畅的情况下，航线信息、巡检任务信息、配置及巡检运行数据将实时同步。

1)机组人员通过移动端APP接收巡检任务，可根据现场状况对飞行航线等进行补充调整，审核通过后重新下发航线补充数据到无人机开始巡检任务。

2)支持巡检任务的实时监视，包括视频、航迹、飞行状态、环境信息等；支持巡检告警信息的接收、展示与消除操作。

3)支持巡检视频（RTMP/RTSP流）、图片与文字信息的实时上传，系统后台根据数据类型分配不同的服务完成数据的存储。

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