系统由北斗综合服务平台、管护区区划子系统（桌面端）、巡护管理子系统（桌面端）和管护系统（移动端）组成，即

（1）北斗综合服务平台：主要是数据中心，为整个系统的数据集中处理、统计和展示；

（2）管护区区划系统（桌面端）：主要是管护责任区划、区划信息查询、管护人员信息管理和考勤数据统计等功能；

（3）巡护管理系统（桌面端）：主要是查看野外终端位置、报警、事件管理、管护人员信息采集和业务处理与等；

（4）管护系统（移动端）：主要是用于护林员巡护时所用，有地图导航、报警、事件上报、数据采集、轨迹查看、有效管护距离和时间等功能。

具体系统结构如图1 所示。

护林员手持终端获取北斗卫星经纬度数据^[7]，实现将定位与数据采集（包括业务类型、事件描述、拍照视频等）、火警、巡护轨迹的绑定，并通过移动互联网实时将数据回传给北斗综合服务平台，

图1 北斗森林管护系统结构
Fig.1 Systematic structure of forest management in Beidou application

并按照优先级作处理，一旦发现森林资源遭到破坏的情况，可将案发位置连同案件情况上报^[8]，实现森林管护中的报警、事件以及数据采集的及时上报和基于位置的准确信息。系统后台实时定位与跟踪，做好应急反应与预案防止事态扩大和造成重大损失。同时，也防止监管巡护不到位等情况发生，增强对巡护工作的监管力度。

具体流程如下：

（1）在森林管护区划子系统（桌面端）中绘制每个护林员的管护责任区和管护路线的关键点，进行统一编码。完成后上传给综合管理服务平台，并由移动端接收从平台接收各自的管护责任区与关键点；

（2）护林员手持终端从平台上获取自己的管护责任区与管护路线（包含关键点）。同时，也获取北斗定位数据与地图服务数据，如天地图。在巡护过程中，将报警、事件、数据采集、轨迹信息等数据上传。

森林管护系统流程如图2 所示。

图2 管护业务流程
Fig.2 Flow chart of management business

为了掌握森林资源现状，对森林资源的保护、培育、利用实行管理和监督，基层林业部门实行了管护责任区经营。

生成电子围栏的制作是在森林管护区区划子系统（桌面端），以每位护林员负责管护的林班为单元，有时也可以细分到小班，将它们进行合并，统一命名编号，成为电子围栏，即管护责任区。并将这一电子围栏以文件形式上传至综合服务平台，再由平台统一分发给护林员的移动终端。具体操作是在移动终端上一键获取。

管护路线规划是有效管护的具体实施，是在森林管护区区划子系统（桌面端）中，按照管护的顺序首先生成关键点，即护林员在巡护过程中必须达到的地点。如果将各个关键点按照顺序连接起来，可以形成一条管护路线 ^[6]。通常这些工作是以遥感影像、管护责任区为依据，并按照护林员日常巡护的道路进行规划，以保证护林员的巡护范围最大程度地覆盖管护责任区，从而避免巡护时发生遗漏和路线重复等情况。

定点打卡分为两种方式：

第一种是自动匹配。在到达关键点附近后，护林员手持终端获取关键点坐标，并上传至平台。

第二种是手动打点。到达关键点附近后，护林员手持终端主动触发关键点上传功能，将获取的坐标与关键点匹配，上传至平台。

这两种方式各有优缺点，自动匹配有时会出错，造成误判；手动打点不会出错，但需要人为操作。

护林员使用手持终端开始巡护后，系统自动开始记录距离和时间，并将数据上传给综合服务平台或者巡护管理子系统（桌面端），再对该护林员的轨迹进行判断，是否落在其管护的责任区内。

2.5.1 有效管护距离

森林管护手持终端以每 5 s的间隔采集手持终端移动的北斗卫星定位坐标，并通过大圆劣弧求距离判断是否在过滤区域内。如果是，则累计有效距离并结束。否则，返回舍弃该距离。

上述算法包含了一个距离过滤机制，即如果护林员没有移动或者移动距离很短，都会过滤点，这个过滤距离系统设定为 100 m。

设 S为总距离（ m）；S_i为第 n次采集的距离； S_max为单次采集有效距离最大值（ m）；n为过程采集次数，等于 T/5秒（系统以 5秒为一个间隔）； T为总时间（秒）；（ x_n，y_n）为第 n次采集的大地坐标。

因此，

S=∑(n)Si 。

i=0

其中：

有效管护距离的算法流程如图3所示：

图3 有效管护距离流程
Fig.3 Flow chart of effective management distance

2.5.2 有效管护时间

护林员使用手持终端开始巡护为起始时间，选择结束巡护记为结束时间。有效时间是在管护责任区内巡护起始时间与结束时间的间隔为有效时间。

设 T为为总有效时间（秒）； T_i为某一有效距离的起始时间； T′_I为某一有效距离的结束时间。

有效管护时间流程如图4所示。

图4 有效管护时间流程
Fig.4 Flow chart of effective management time

野外终端上线位置功能实现了对使用过森林管护终端进行森林管护工作的设备位置信息的展示。在综合服务平台上，可以看到当天森林管护的上线的人数。图8中的 2是以聚合显示方式表达在该地区有两人在上岗，可以再行放大，看到每个人的具体定位地点，结果如图8 所示。

护林员在巡护过程中，将火警、事件和数据采集等通过手持终端上传给综合服务平台。这样，在平台上可对上报的数据定位，及时做出处理，结果如图9 所示。

上级管理者可在综合服务平台上，对护林员信息的详情进行查看（如图 10 所示）。

图8 野外终端位置
Fig.8 Terminal location in wild on platform

图9 报警、事件与数据采集平台展示
Fig.9 Exhibition of fire alarm, event and data sampling on platform

图 10 用户信息
Fig.10 User information

点击详情，在平台上可以查看护林员的巡护轨迹状况（如图 11 所示）。

有效管护时间和距离是系统中针对某个管护责任区设定最小的有效管护时间和距离。有效管护时间和里程设定如图 12 所示。

最后，可对所有护林员进行森林管护工作的完成情况进行统计，结果如图 13 所示。

这样，通过基于位置服务的森林管护流程，利用管理系统完整地完成了对野外巡护的报警、事件和数据采集的定位绑定与上报，并对护林员进行考核管理。

图 11 轨迹回放
Fig.11 Playback for track

图 12 有效管护时间和里程设定
Fig.12 Effective management time and mileage setting system diagram

图 13 管护工作完成度统计
Fig.13 Statistics of duty process for management