林务通自然保护区野外数据采集与巡护信息系统
1 现状分析
　　野外考察是获取数据资源的重要方法之一，它是保护自然保护区物种免受人为破坏和开展所保护物种的生态生物学研究的基础。自然保护区每年都需要开展定期和不定期的野外调查，以获取物种分布和人为干扰等数据。自然保护区的野外调查分为野外监测和野外巡护，获取的数据包括动物生境信息、物种信息、干扰信息、样线调查和植被样方等。
目前，自然保护区的野外调查数据获取方式是科研人员提前准备好一定格式的纸质报表，在野外考察过程中手写录入。待回到办公室后，再将获取的数据录入计算机系统。这种方法的缺点：
（1）需要录入两次，效率较低，而且容易出错；
（2）实时性差；
（3）格式不规范；
（4）无法集成采集多信息源（文本、图片、音频、视频等）；
（5）纸质材料在野外环境下容易破损和丢失，不便保存，也影响到数据的有效长期保存。
　　　

　　另外在保护区的保护和科研工作中，都要进行野外巡护，通常来说工作人员都是携带相关的设备去野外进行调研，然后记录下这次野外巡护过程中经过的地点，在这些地点拍的照片或者记录的信息，作为这次巡护过程的信息保存下来。目前这种记录过程都是靠人工完成，而且无法把巡护的路径和照片等信息进行自动集成整合，实现野外巡护多源信息的自动化集成和保存。所以需要一套野外观测数据的自动化采集与巡护信息系统。
2 系统介绍
　　林务通保护区野外数据采集与巡护信息系统主要是根据自然保护区科研人员野外监测和巡护的需求，能够动态定制数据采集信息，在野外考察过程中通过携带的移动设备实现数据的数字化采集，并能够将采集到的科学数据通过网络或者存储卡自动导入后台数据库系统中。同时实现巡护路径和巡护信息获取与保存、无缝集成和可视化展现，实现保护区巡护信息的有效管理，为巡护工作提供参考，更好的促进保护工作。该系统应主要实现如下功能：
第一部分 野外数据采集：
巡护终端功能：
1）基础数据：可内置保护区的影像图、地形图、区内小路、样线、红外相机位置图、保护动物活动范围图、重点保护植物分布图等信息，方便巡护过程中查看；
2）定位导航：可实现实地位置定位及导航，清晰确定用户所处位置；
3）采集数据：可采集痕迹点的图像、视频、音频、地理坐标；
4）身份认证：完成野外作业人员的身份认证管理。保证调查结果真实有效。
5）表格数据填报：完成外业人员监测数据的填报和获取数据填报相关的辅助数据。包括自动生成：时间、地点（坐标、海拔）等信息。
6）信息查询：可随时查询所在位置的生境信息、林地、林木信息等，也可任意量算距离和面积；
7）数据传输：通过无线WIFI、运营商网络完成外业数据到数据中心的及时传输和异步导入。
8）消息管理：具有多种手段的消息传递的方式，保证业务正常及时的进行。
定点监测功能：
1）图像捕捉：可全天候拍摄动物的照片，包括红外图像
2）数据传输：通过运营商网络完成及时传输。

（2）后台系统功能：
1）数据管理：管理保护区内的多种地理信息数据（包括基础空间数据库（行政区划图、基础地形图、水系、道路、地名标注等）、图形数据库（植被类型分布图、珍稀物种分布图、监测站点分布图、巡护线路图和遥感影像数据等）、属性数据库（动植物名录、巡护日志、动植物标本信息、管理人员信息、保护区管理机构运转信息等）），并进行直观展示、浏览；
2）数据接收：接收来自巡护终端上报的多种数据，包括轨迹、位置、音频、视频、图像、表格等；
3）权限管理：系统设计要充分考虑到数据的安全性和保密性，所以系统要具备权限管理功能，具体包括用户账户设置、用户权限设置、密码修改、登陆系统日志和系统使用指南等。
4）基本操作：系统基本操作包括空间数据和属性数据的显示；地图的基本操作包括放大、缩小、移动、全屏显示、自由缩放、漫游、标注、地图刷新、图层控制、信息查询、空间定位和背景设置等。
5）动态监测：可实时显示巡护人员的位置，上传信息以及固定监测点所拍到的图像；
6）统计分析：查看保护动物活动分布图、痕迹点生境分布图、干扰信息分布图等；提供对巡护内容的统计功能。

数据采集主要通过定制的采集终端实现，采集完成后，通过WIFI、运营商3G 网络等将采集信息上传局端采集系统。具体网络结构如下：
具体功能模块设计如下：

1）定制模块：数据定制模块以Web 方式提供用户定制界面，用户选择所需要的采集信息，并生成定制信息的描述文件。
2）数据采集模块：数据采集模块主要是根据用户生成的定制信息描述文件，动态生成能在移动设备上运行的采集程序，为用户提供友好的采集界面，同时能自动获取地理位置信息和时间信息，以准确定位用户采集信息的位置和时间，减少用户的操作时间：防止人为输入导致的错误。
3）数据同步模块：数据同步模块主要是实现两大功能：第一是把相关字典信息同步到移动设备上，这样用户在野外采集信息时候可以选择而不是输入字典信息（如物种信息）；第二是把用户采集的数据通过网络或者存储卡实现和后台数据库的同步，以实现采集数据有效保存。
4）巡护路径和巡护信息的获取和保存模块：首先获取巡护设备中的路径信息和其它设备（如照相机等）采集的其它巡护信息（如照片等）。再根据数据库结构和关联性写入到后台数据库中，实现持久化的保存。
5）巡护信息的集成和可视化展示模块：把路径信息和巡护信息无缝集成，并通过WebGIS 平台实现巡护路径及其相关信息的可视化展示。
6）巡护相关历史信息的查询：科研人员通过该模块可以查询原来的巡护路线，以更好地制订现在或者未来的巡护路线。

野外数据采集与巡护信息系统包括野外数据采集子系统和野外巡护信息子
系统，野外数据采集子系统的具体业务实现流程如下：　　 首先，用户（数据库管理员）基于已建好的后台关系数据库，根据具体的采集需求进行定制操作（包括为每个采集页面的所有录入字段设定标题、编辑风格、数据源等信息，以及设定移动设备上的采集菜单项、每个子菜单项对应的采集页面集合），定制子系统将用户的定制信息保存成固定格式的 XML 文件；
另外用户可以设定数据库中的某些关系表作为字典数据表，定制子系统从这些字典表中抽取出字典数据，保存成嵌入式关系型数据文件格式。然后，用户利用数据同步子系统的数据导入功能将 XML 文件和字典文件复制到移动设备上；　
最后，运行移动设备上的数据采集程序，即可获得用户需要的数据采集系统。用户录入的信息保存在移动设备上的嵌入式数据库文件中，最后通过数据同步子系统的数据导出功能将这些数据从移动设备导出到后台数据库。

野外巡护信息子系统的具体流程如下：

首先，用北斗巡护采集仪自动记录工作人员巡护轨迹，同时通过照相机、北斗定位、电子表格、麦克风等其它采集手段其它信息。其次，巡护数据获取模块从 GPS 定位设备获取位置信息、从照相机等设备获取巡护信息，并存入到后台巡护数据库中。然后，巡护信息集成把路径信息和巡护信息无缝集成，转换成能在WebGIS平台展现的文件（如 KMZ 、SHP文件等），并利用WebGIS 平台可视化展示。最后，工作人员可以通过检索巡护数据库的巡护历史数据，查看以前的巡护航迹，为现在或者未来的巡护作参考，从而实现更好的保护工作。