森林防火中無人機的應用現狀及發(fā)展趨勢

李加生

【摘要】：越來越多的高新科技加入到了森林防火工作中，這些前沿科技產物讓森林防火事業(yè)煥然一新。其中無人機運用對森林防火起到了巨大的效果。本次課題主要研究無人機對森林防火起到了哪些作用。在未來，無人機又將給森林防火帶來哪些影響。

【關鍵詞】：森林防火；無人機；發(fā)展趨勢

20世紀90年代，無人機技術得到了迅速發(fā)展，直到今日，無人機已經進入到了尋常百姓家中。那么，在森林防火中無人機又是如何發(fā)揮其作用的，無人機為森林防火帶來了什么變化，這些都值得我們去總結學習?？梢灶A料到，在未來以無人機為代表的高新科技產物將不斷滲透到森林防火工作中，它們會對森林防火工作起到顛覆性的改善，這對于森林防火，乃至生態(tài)建設都將是一個巨大的福音。

1無人機的發(fā)展歷史

在很多人看來無人機是一個新興事物，然而無人機的發(fā)展已經經歷了漫長的歷史。無人機，即無人駕駛飛機，其構想最早是在20世紀20年代由英國人提出。到40年代，無人機的雛形無人靶機才正式出現，它主要作用是訓練防空炮手。第二次世界大戰(zhàn)之后，有很多退役的飛機被改裝成靶機或用作特殊研究，同時伴隨著電子科技的深入應用，無人機開始在偵察領域嶄露頭角。

在20世紀90年代之前，無人機因為成本相對較低，且不存在飛行員死亡的風險，主要在軍事領域發(fā)揮效用，它能夠進行偵察監(jiān)視、情報收集、跟蹤通信、定位校射等[1]。90年代，美軍研發(fā)出新型無人機，用來敵方欺騙雷達系統，這類誘餌無人機的出現，極大地啟發(fā)了人們對無人機研究的興趣。

時至今日，無人機已經不僅僅適用于軍事領域，而在其他領域一樣大有作為。例如在民用中，無人機可以在交通巡邏、治安監(jiān)控、城市管理、農業(yè)林業(yè)、地質、氣象、電力、搶險救災、航空探礦等方面發(fā)揮作用。比如我國在2011年3月的云南盈江地震災害發(fā)生后，搭載有無人機監(jiān)測系統的無人機奔赴災區(qū)，收集了最新的影像數據資料，為應急指揮救援，災情監(jiān)控與偵察以及災后調查與評估等提供了寶貴的科學依據。

2森林防火中無人機的應用

森林是地球上最大的陸地生態(tài)系統，是地球上的基因庫、碳貯庫、蓄水庫和能源庫，在維系地球生態(tài)平衡中起著至關重要的作用，是人類賴以生存和發(fā)展的資源和環(huán)境。這些植物群落分布在地球的絕大多數地區(qū)，對調節(jié)水文湍流、降低二氧化碳、改善空氣質量、維系動物群落和鞏固土壤起著決定性作用，是地球生物圈中最重要的組成部分。無人機的興起對森林防火工作而言，無異于開辟新天地。

2.1森林防火中無人機發(fā)揮的作用

據統計中國每年平均發(fā)生森林火災約1萬多次，燒毀森林幾十萬至上百萬公頃，約占整個中國森林總面積的4～8‰。森林火災對森林生態(tài)環(huán)境的破壞主要體現在：燒毀林木，燒毀林下植物資源，危害野生動物，破壞土質結構，引發(fā)水土流失，污染下游河流水質，污染空氣等，這些破壞會致使整個森林的生態(tài)平衡，使生物量銳減，生產力下降。部分森林特大火災甚至會造成土地理化性質改變，形成極端生態(tài)環(huán)境，導致整片森林成為荒地。綜上所述，森林火災對森林的危害性可見一斑。而無人機在巡護、監(jiān)控以及火情偵察等方面天然具有的優(yōu)勢對森林防火工作的實行有很大的幫助。

2.1.1無人機的防火作用

由于中國山區(qū)面積占國土總面積的69%，然而絕大多數森林資源集中分布在廣袤的山區(qū)地帶，這些山區(qū)交通出行條件較差[2]，存在人、車到達困難，飲食、燃料補給困難等情況，對于森林防火工作的展開造成了很大的限制。而無人機可以對此類地區(qū)進行有效的巡護、巡邏以及火情偵察，充分滿足山區(qū)的森林防火需求。

在森林防火中，最關鍵的任務便是防火，從根源上杜絕森林火災發(fā)生。首先，對于要防護的林區(qū)，要做好充足的實地調查，收集準確的林區(qū)資料，有人駕駛飛機在大區(qū)域林區(qū)確實更方便一些，但對于小區(qū)域林區(qū)成本實在是太高，反觀無人機，它具有得天獨厚的優(yōu)勢。無人機成本較低，操作簡單，可以廣泛應用于大小林區(qū)，搭載攝影設備的無人機通過預定線路，展開高空巡邏，在巡護期間還能對可疑地帶采取降落檢查，達到收集林區(qū)資料、準確排除火源的效果。

其次，無人機可以滿足大范圍監(jiān)控，這種高密度的巡護、巡邏、火情偵察，有助于及時發(fā)現林火，做到早發(fā)現、早預報，迅速組織防火救援隊伍，變有災為無災，變大災為小災。

最后，與有人機相比，無人機還具備克服惡劣的天氣和復雜的起降地點等優(yōu)勢，不存在人員安全問題，而且無人機可以實時巡護、不間斷偵察火情，讓森林24小時處于監(jiān)控狀態(tài)，使森林火險的發(fā)生率降到最低。

2.1.2無人機的撲火作用

無人機的出現可以有效提高森林火險信息收集的速度和精確度，大大縮短森林火災撲救的時間，降低人民財產損失，節(jié)約人力物力資源的投入。

在撲火救災過程中，無人機能發(fā)揮如下作用：①在火災上空作業(yè)[3]。森林火災發(fā)生時，使用有人機受限于火勢很難低空飛行，獲取準確的火險資料，而且火災也嚴重威脅者飛行的安全。無人機則沒有此方面的限制，它利用配備的攝像和影像傳輸設備偵察森林火災，將火情第一時間反饋給地面工作者，最大限度減少森林火災造成的損失。②全天監(jiān)測火情。森林火災一旦發(fā)生，絕不是短時間內可以完全撲滅的，只有對火情24小時監(jiān)測，掌握火勢發(fā)展的動向，才能使撲救工作高效開展。③科學輔助撲救指揮。無人機具有高空監(jiān)控火情動態(tài)的條件，應急指揮部門利用無人機第一時間反饋回的火險資料，可以制定合理的撲救線路，撲救方法，最大限度的保障消防人員的生命安全，使應急指揮工作及時、有序、合理、科學地實行。

2.2無人機對森林防火工作的改善

森林火災是一種突發(fā)性強、破壞性大、處置救助較為困難的自然災害。自從無人機加入森林防火工作以后，對森林防火做出了極大的改善。

第一，無人機讓森林防火的難度有所下降。因為地形、自然條件等原因，云南的很多地區(qū)交通不便，難以進行森林防火工作，而無人機成本低，操作簡單，適用于復雜地形的優(yōu)勢使得這些森林防火的困難地區(qū)也有能力去開展防火工作。第二，無人機在巡護、偵察火情上的優(yōu)勢，使得林區(qū)時刻處于可控范圍內，令森林火災的發(fā)生率大大降低。而且一旦有火情出現，無人機也可以第一時間將火源控制，將火災消滅在初期，讓大火變小火，讓小火變無火。第三，無人機讓撲救人員更加安全。無人機對火情實時監(jiān)測，讓撲救指揮部能夠及時有效的做出正確的決定，讓撲救人員掌握最新的火險信息，選擇更為安全的線路，讓撲救工作的安全系數大大提高。

3無人機在森林防火中的發(fā)展趨勢

立足當下，放眼未來。無人機會在森林防火中發(fā)揮越來越重的作用，因此對于無人機開發(fā)，我們要大力支持。

3.1推進無人機技術研發(fā)

在森林防火工作中，我國無人機系統仍存在不足之處。例如：抗風能力稍弱，低能見度條件飛行能力不足，續(xù)航時間不長[4]，搭載能力較差，缺乏夜航能力，無人機在飛行期間發(fā)生故障容易墜落損壞。面對我國廣袤的森林，無人機的數量也有不足，在實行無人機森林防火監(jiān)測時，因為無人機系統的不完善，使得無人機工作效率難以達到理想效果。這一系列問題，都需要引起有關部門的高度重視。

除了加大無人機的研發(fā)力度，還要對無人機機型進行專業(yè)化分類，比如在特殊環(huán)境下（低溫，高原，暴風，暴雨）專用的無人機，搶險救災專用無人機等。因為森林火災本來便是極端環(huán)境，如果平時使用的無人機無法在火災發(fā)生時發(fā)揮作用，那對于撲火救援行動無疑是雪上加霜，所以專用無人機的研發(fā)不容忽視。

3.2加強無人機應用教育

在我國雖然也有無人機與森林防火相結合的案例，但無人機還未大范圍普及使用。特別是我國森林防火中的無人機系統應用還處在初級階段，沒有形成規(guī)模，許多地方沒有認識到無人機在森林防火中的前瞻性，還有許多地方沒有足夠的財政支持，這些都問題需要逐步解決。當務之急，是舉行無人機推廣教育，不僅要用實際案例宣傳無人機的優(yōu)勢，還要指導消防人員掌握無人機的操作與維護，合法合理使用無人機，建立一支以無人機系統為基礎的現代化、專業(yè)化森林防火救援隊伍。無人機在巡邏、偵察火情等方面具有的天然優(yōu)勢可以在森林防火中發(fā)揮關鍵作用。因此，必須有效利用它的這一優(yōu)勢，才能讓森林防火工作得以進一步發(fā)展。

結語

無人機能在高空收集大范圍的森林火險實時影像數據，讓森林防火，撲火行動更加專業(yè)化，高效化?，F階段無人機在巡山護林，林火撲救中還有更大的潛力等著我們去發(fā)掘。無人機的發(fā)展任重而道遠，對其我們需要予以足夠的重視。如今正是無人機研發(fā)的黃金時代，如果不能抓住這個機會，在不久的將來，我們只能望其項背。

【參考文獻】

[1]李濱，王宏宇，楊笑天.無人機系統在森林防火方面的應用及其發(fā)展[J].數碼世界，2016（7）：32-34.

[2]崔新宇，劉艷萍.關于無人機在森林防火監(jiān)測方面的探究[J].科技與創(chuàng)新，2014（7）：128-130.

[3]吳敏高，劉甫興，陸克宇.無人機系統在森林防火方面的應用分析[J].南方農業(yè)，2016，10（36）：38-39.

[4]王振師，周宇飛，李小川，等.無人機在森林防火中的應用分析[J].林業(yè)與環(huán)境科學，2016，32（1）：31-35.