無人機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)森林防火中的應(yīng)用

向子軍，趙德縉，瞿萬學(xué)，陳紹林

(1.湖北巴東金絲猴國家級自然保護(hù)區(qū)溪丘灣保護(hù)管理站，湖北 巴東 444300；2.湖北巴東金絲猴國家級自然保護(hù)區(qū)沿渡河保護(hù)管理站，湖北 巴東 444300；3.利川市林業(yè)局，湖北 利川 445400；4.湖北星斗山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，湖北 恩施 445000)

森林資源是自然保護(hù)區(qū)的重要資源，而森林火災(zāi)是對其產(chǎn)生較大破壞的主要災(zāi)害，有效防范和處置森林火災(zāi)是自然保護(hù)區(qū)管理工作的重要內(nèi)容。隨著我國進(jìn)一步加大對自然環(huán)境的保護(hù)力度，自然保護(hù)區(qū)資源管理工作也不斷改善，并在森林防火工作中投入了大量的人力、物力、財力。近年來無人機(jī)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，在森林防火中的作用也日益凸顯，有利于解決傳統(tǒng)人工防火存在的成本高、效率低、全局掌控不到位等問題。現(xiàn)將無人機(jī)應(yīng)用在自然保護(hù)區(qū)森林防火中的優(yōu)勢與方式進(jìn)行介紹，為使更多自然保護(hù)區(qū)森林防護(hù)工作人員認(rèn)識和了解無人機(jī)技術(shù)，促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)森林防火中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 無人機(jī)在自然保護(hù)區(qū)森林防火工作中的優(yōu)勢

1.1 及時發(fā)現(xiàn)火情

在自然保護(hù)區(qū)森林防火工作中可借助無人機(jī)實施巡查，利用其搭載的紅外設(shè)備及可見光設(shè)備根據(jù)提前設(shè)定好的飛行軌跡實施森林巡查，并將在此過程中獲得的圖像通過遙感傳輸功能傳至地面監(jiān)控站，同時經(jīng)信息系統(tǒng)將相關(guān)信息傳至消防部門。一旦發(fā)現(xiàn)森林中的火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)，操作人員可通過遠(yuǎn)程遙控操縱無人機(jī)反復(fù)偵查，以便及時發(fā)現(xiàn)火情。

1.2 提高防火效率

通過無人機(jī)可準(zhǔn)確定位著火位置，掌握火災(zāi)的范圍、面積、輪廓等重要因素，并對火災(zāi)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并將相關(guān)信息傳遞給地面控制站，以便制定針對性的火災(zāi)撲救計劃，有效提高了森林滅火的效率[1]。

1.3 保障人員安全

森林火災(zāi)一旦發(fā)生，勢頭迅猛，對一線救災(zāi)的消防員們帶來生命威脅，在森林防火中應(yīng)用無人機(jī)，能夠及時判斷肉眼不能發(fā)現(xiàn)的暗火，并及時傳遞給地面的應(yīng)急搶險部門，使其能夠及時通知消防人員撤離危險區(qū)域，同時其實時的觀測影像可對優(yōu)化撤離路線提供有效參考，以充分保障消防及應(yīng)急搶險人員的人身安全。

1.4 提高救援及時性

自然保護(hù)區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)時，需要應(yīng)急搶險人員在盡可能短的時間內(nèi)尋找到生命源，準(zhǔn)確獲得被困人員所在位置，及時實施救援。對此，可利用攜帶生命探測儀和相應(yīng)GPS定位系統(tǒng)的無人機(jī)進(jìn)行搜索，能夠迅速發(fā)現(xiàn)被困人員所在位置，并向其投放呼吸罩、救生繩、急救藥品等救援物資，提高救援及時性[2]。

2 無人機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)森林防火中的應(yīng)用

2.1 日常巡視

無人機(jī)在自然保護(hù)區(qū)森林日常巡護(hù)中并非單獨(dú)應(yīng)用，常與RS、GPS、GIS、無線通訊技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確定位無人機(jī)在自然保護(hù)區(qū)中的位置，并在最短用時內(nèi)監(jiān)測自然保護(hù)區(qū)林區(qū)的各種情況，同時在通信技術(shù)支持下將采集的數(shù)據(jù)和信息傳輸至保護(hù)區(qū)工作人員使用的控制設(shè)備，相關(guān)人員對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，進(jìn)而可發(fā)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)中潛在的安全隱患，及時采取措施將其清除，將自然保護(hù)區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險系數(shù)降至最低水平[3]，全面確保自然保護(hù)區(qū)安全。與傳統(tǒng)人工定期巡查方式相比，應(yīng)用無人機(jī)不僅減少了工作人員巡護(hù)的工作量，還提升了巡護(hù)效率。

2.2 循環(huán)監(jiān)測

利用無人機(jī)不受地形限制，可遠(yuǎn)程操控和長續(xù)航的優(yōu)勢，特別是在高溫環(huán)境下，應(yīng)用無人機(jī)不間斷地對保護(hù)區(qū)森林實施循環(huán)監(jiān)測，有利于第一時間發(fā)現(xiàn)火情并及時采取有效處理措施，由此達(dá)到預(yù)防森林火災(zāi)的目的。若發(fā)現(xiàn)火情，無人機(jī)可第一時間將火災(zāi)的具體位置準(zhǔn)確地發(fā)送給工作人員，并持續(xù)發(fā)出警報，有利于及時開展撲救，同時提醒起火點(diǎn)周圍在場人員撤離，保障其生命安全。

2.3 火災(zāi)撲救

森林火災(zāi)發(fā)生時其周圍環(huán)境非常惡劣，植被燃燒后形成大量濃煙，降低了火場上方能見度，同時改變風(fēng)向，加大了森林火災(zāi)撲救難度。而應(yīng)用無人機(jī)，利用其高清攝像設(shè)備，在環(huán)境惡劣的森林火場中依然可以開展火情偵察工作，并將火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域、所在位置等信息在第一時間準(zhǔn)確傳達(dá)給地面指揮中心，后者可根據(jù)無人機(jī)傳輸?shù)膶崟r影像針對性地制定撲救方案，提升火災(zāi)撲救效率。另外，針對小范圍森林火災(zāi)或者初發(fā)火，可為無人機(jī)搭載滅火彈，通過定點(diǎn)投放，有助于降低火源強(qiáng)度，實現(xiàn)輔助滅火，為地面搶險人員開展撲救工作爭取寶貴時間。特別是針對地勢陡峭、交通不便的區(qū)域，或者在夜晚發(fā)生的撲救難度高的火災(zāi)，這一輔助滅火方式具有較好效果，還能充分保障搶險人員生命安全，減少森林火災(zāi)撲救的成本投入。

2.4 火災(zāi)調(diào)查與評估

自然保護(hù)區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)后，通常火災(zāi)調(diào)查與災(zāi)情信息摸底開展得越早越好，特別是調(diào)查起火位置和起火原因，時效性至關(guān)重要。由于火場環(huán)境具有較高危險性，難以接近，如果安排人員到達(dá)火場現(xiàn)場開展調(diào)查，會威脅其生命安全，而應(yīng)用無人機(jī)開展火災(zāi)調(diào)查與評估，可在火災(zāi)發(fā)生后第一時間介入，及時監(jiān)測火場以及周圍環(huán)境狀況，縮小起火點(diǎn)的調(diào)查范圍，還能獲得涉案人員的活動場景。因此，在森林火災(zāi)調(diào)查過程中應(yīng)用無人機(jī)，具有安全性高、時效性強(qiáng)、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。在災(zāi)情評估中，借助無人機(jī)搭載傾斜攝影、GPS測量、圖像識別等功能設(shè)備，可測算森林火災(zāi)的面積、遭受火災(zāi)植被的種類及林木蓄積等，以獲得準(zhǔn)確的評估結(jié)果，同時降低災(zāi)情評估工作量，提高災(zāi)情評估效率[3]。