淺談森林防火空地預警系統的設計及應用

曹 然，景艷斌

（河北省木蘭圍場國有林場，河北 承德 068450）

目前我國人均森林面積小、資源質量不高且地區分布不均，每年發生森林火災近一萬次，因此保護現有的森林資源顯得非常重要。隨著國家對保護森林資源立法的完善和保護力度加強，破壞森林資源的情況得到有效遏制，但是因人類生活生產活動和自然災害等原因引發森林火災造成森林資源的損失的情況仍頻頻發生。目前國外一般采用遙感衛星監測、護林飛機巡視等先進的科技預警手段，這是適應其森林連片面積大并且人員活動稀少的一種監測方式，而我國尤其是南方省份則是森林面積零散而人員活動頻繁，森林火災多是因人為活動引起的，遙感衛星監測和護林飛機巡護較難滿足我國的森林防火需求。依照傳統的人工巡查技術或者瞭望塔監控技術耗時費力，且效果不好。所以想要林業發展保持長期性，需要在森林防火技術中不斷創新，給予深林防火高度重視，應用空地預警系統進行防火檢測，并以此來保證園林建設的可持續發展。

1 空地預警系統在森林防火中的優勢

1.1 提高森林預防火災管理效率

森林是由多種樹種和其他植物種類組成，資源比較豐富，在維護生態平衡中發揮著極其重要的作用。我國森林面積分布較廣，各地區的氣候變化差異較大，這樣的基礎導致了森林的火災發生幾率大大增加。同時，森林中不光存在植被，其中還有很多動物及微生物的存在，這樣整個森林系統都呈現了十分復雜的態勢，如發生火災將會嚴重破壞生態平衡?；诖吮尘埃谏址阑鹬袘每盏仡A警系統對于森林整體管理是十分重要的。除此之外，空地預警系統的功能性較為多樣，例如，空地預警系統可以進行森林實時監控，如出現任何異常將會技術發出警報，有效避免了森林火災的發生?？盏仡A警系統，是森林防火監控的主要措施，在整體森林管理方面有著極強的輔助作用。因此，合理應用空地預警系統對于森林的生態發展和經濟效益具有著重大的意義。

1.2 有利于我國森林建設的發展

在全球范圍來看，森林是不可缺少的一部分，森林的功能性關乎著人們的日常生活?？盏仡A警系統在森林防火中其功能具體包括：森林防火預警、森林火災監控、實時對講通訊、森林突發情況警報等?；谶@些要的功能可以看出，在整體森林管理中，空地預警系統是無法被替代的，其功能性保證了我國森林建設的可持續發展，所以在森林經營管理中應當加強對空地預警系統應用的重視。

2 森林防火空地預警系統的設計及應用

2.1 固定視頻預警

固定視頻預警點位，以雙光譜探測預警一體機為主要預警手段，由可見光識別系統、紅外熱成像識別系統、運動補償模塊、電子穩像模塊、動力與防護系統組成，完成視頻信息采集工作。在現有通過可見光監測煙霧、熱成像監測火源的技術手段下，通過進一步優化煙火識別算法，結合 AI 技術，對采集的視頻圖像進行精細化單幀分析，匹配分析模型，提升視頻圖像及熱成像監測林火的準確率及精度。通過大量的實際應用數據不斷完善補充模型，形成“模型 - 實際應用 - 模型升級”的良性循環。采用雙光融合技術，將細節清晰可辨的可將光視頻與體現監測區域溫度分布情況的熱成像整合，為指揮中心或監控中心端甚至移動終端提供更加多樣化的森林防火預警監測視頻圖像，為林火防范、指揮調度提供新的輔助手段。

2.2 無人機巡航預警

無人機作為近年來比較熱門的產品，隨著其技術的成熟度越來越高、飛行續航能力的增加、整體抗風能力性能的提升，已被應用到越來越多的行業領域，如勘察測繪、安保維穩、農田作業，等等。無人機在森林防火方面可應用在日常巡航預警及現場撲救指揮的圖像采集。在日常巡航預警方面，借助無人機的靈活機動性，通過設置合理的巡航路線，擬補固定點位的雙光譜探測預警一體機監測盲區，對視場范圍的內林區同時進行可見光和熱成像的林火監測，提升林區防火監測覆蓋率。在現場撲救指揮方面，借助無人機高空飛行優勢，可獲得較好的俯瞰視野，對現場指揮提供有效助力。但根據實際應用情況，無人機的續航能力和面對林區山地內的無規則風向的抗風能力仍屬于重點考慮的因素。

2.3 森林防火預警平臺

森林防火預警平臺以3D.GIS 引擎為核心，以公共基礎數據、自然資源基礎數據、專題數據、公眾服務數據、檔案資料數據等為基礎，實現固定視頻預警監控視頻、無人機巡航預警視頻、衛星熱點數據圖的數據統一接入，實現GIS 位置信息、森林資源、危險源、物資庫、隔離帶等基礎信息的管理，通過數據采集、數據分析、數據清洗、數據挖掘構建森林防火“一張圖”數據庫，實現森林法防火及相關業務的一體化大數據管理，實現森林防火的精細化、定向化管理，從而輔助林區業務人員完成日常林火防范、現場應急指揮的相關工作。

3 結語

森林火災破壞森林生態系統平衡，火燒后森林生態系統難以恢復，森林大火不僅無情毀滅森林中的各種生物，破壞陸地生態系統，而且其產生的巨大煙塵將嚴重污染大氣環境，直接威脅人類生存條件，森林防火工作事關森林資源和生態安全，事關人民群眾生命財產安全。

森林防火空地預警系統借助固定視頻預警、無人機巡航預警、衛星熱點預警三種方式，實現夜視監控、森林火災無人值守報警、遠程監控 7 乘24 小時不間斷逐圈掃描，無論是監測精度、廣度、時效性等方面，落實“早發現、早出動、早撲滅”的森林防火“三早”戰略思想。而且依托立體預警體系的有效資源整合，能夠在事前預防、事中處置、事后總結各個階段發揮重要作用。