無人機在森林防火中的應(yīng)用研究

摘要：目前，無人機在森林火災(zāi)防治中發(fā)揮著重要的作用。伴隨著可持續(xù)戰(zhàn)略的提出，我們要更加重視森林防火安全，考慮到氣候和地理、一些山火的時常發(fā)生等，是火災(zāi)應(yīng)對和預(yù)防比較困難的因素，無人機的出現(xiàn)和應(yīng)用可有效解決這問題。

關(guān)鍵詞：無人機；森林防火；應(yīng)用

當(dāng)今社會是一個信息快速發(fā)展的新時代，無人機的研究、開發(fā)和應(yīng)用在世界各國都越來越重要。森林火災(zāi)保護(hù)方面，中國的無人機系統(tǒng)還處于早期階段，尚未成為成熟的態(tài)勢，在改造技術(shù)、弱風(fēng)阻力和監(jiān)測圖像的準(zhǔn)確性方面仍存在一些技術(shù)問題。因此，應(yīng)促進(jìn)民間無人機應(yīng)用的集成開發(fā)，推動其繼續(xù)發(fā)展，特別是在防護(hù)火災(zāi)和保護(hù)山林中的應(yīng)用。

利用無人機與視頻設(shè)備作為平臺，可以更具成本效益地完成森林防火保護(hù)的部分功能，特別是在狀況易發(fā)生監(jiān)測領(lǐng)域，這是一種新的、長期的技術(shù)設(shè)備，可以起到早期探測火災(zāi)和保護(hù)森林的作用。因此，各個監(jiān)控站的操作流程在實施操作后會根據(jù)森林情況發(fā)生變化。首先，飛行周期、路線和每一次巡航的飛行時間取決于當(dāng)?shù)貤l件和運營要求。領(lǐng)空的使用申請在整個監(jiān)視季節(jié)必須由高級的航空導(dǎo)航部門進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。其次，空域得到批準(zhǔn)后，各站在起飛前必須經(jīng)航空交通管制部門確認(rèn)才能起飛。如果在森林區(qū)域發(fā)現(xiàn)可疑的異常或目標(biāo)，控制無人機就會進(jìn)入，監(jiān)視飛行器會在地面上檢查火勢情況，確認(rèn)火災(zāi)后，立即報告火災(zāi)，提供相關(guān)線索，這能夠監(jiān)視事態(tài)的發(fā)展，可根據(jù)現(xiàn)場的火情，進(jìn)行控制。

民用無人機的研究領(lǐng)域目前已經(jīng)在國內(nèi)外開展，其在資源監(jiān)測、環(huán)境評價、空氣測繪、精確農(nóng)業(yè)、氣象監(jiān)測和時變等領(lǐng)域都取得了進(jìn)展。一些地方也開展了森林火災(zāi)防護(hù)的工作，例如為無人機開發(fā)空中紅外災(zāi)害評估系統(tǒng)，可以用一種無人駕駛的飛行器來監(jiān)測森林火災(zāi)。不僅會大幅減少運營費用，還會在一些新領(lǐng)域保護(hù)我們的森林安全，成為監(jiān)控森林火災(zāi)的有效工具。

2.1 國際常用的森林防火技術(shù)

國際上對山火應(yīng)用自動警報系統(tǒng)、數(shù)字技術(shù)測定，數(shù)據(jù)平均化，依據(jù)拍攝照片迅速識別山火。但最初識別火災(zāi)還是需要依靠一些尖端的技術(shù)以及衛(wèi)星定位來完成，通過飛行器的巡邏監(jiān)視和情況通報來進(jìn)行24小時森林火災(zāi)防護(hù)數(shù)據(jù)的反饋，在后臺可以通過反饋得到的數(shù)據(jù)來做出相應(yīng)的判斷，傳輸特定的數(shù)據(jù)，為火情和消防人員提供及時的處理方案。

2.2 國內(nèi)森林防火和無人機技術(shù)的使用

大型山林及主要山火防護(hù)的地區(qū)是最廣泛適用衛(wèi)星遙感技術(shù)的，但在現(xiàn)場位置固定及高分辨率的衛(wèi)星運行技術(shù)已經(jīng)非常普遍，在速度和運行效率方面，我們要根據(jù)實際的情況，讓無人機對地面進(jìn)行檢查，這是預(yù)防山火最重要的措施之一。但是我們的森林資源比較豐富，特別是在一些沒有經(jīng)過探索的領(lǐng)域，我們?nèi)匀恍枰訌娂夹g(shù)運用，努力克服無人機應(yīng)用缺點，把山火發(fā)生的可能性降到最小。

3.1 管理制度缺失

無人機應(yīng)用領(lǐng)域是一個比較特定的領(lǐng)域，因為無人機的運行需要專業(yè)的人才來操作。我們在當(dāng)前的森林防火過程中，還沒有采用系統(tǒng)的管理制度來約束無人機使用，這種現(xiàn)象的存在會導(dǎo)致在無人機工作的過程中，出現(xiàn)一些問題，由于缺乏嚴(yán)格的管理，相關(guān)的工作人員沒有引起思想上的重視，就會放松警惕，導(dǎo)致對山火情況不能做出及時的預(yù)測，造成森林火災(zāi)的蔓延，給我們帶來一些損失。

3.2 行業(yè)融合和技術(shù)有限

雖然目前無人機技術(shù)是飛速發(fā)展的，但是其與傳統(tǒng)行業(yè)的融合仍存在不足，在專業(yè)應(yīng)用方面無人機還處于初級階段。同時，無人機的研究領(lǐng)域是比較先進(jìn)的，我們國家的一些科學(xué)技術(shù)還沒有達(dá)到比較高的水平，這就會在后期的無人機應(yīng)用階段出現(xiàn)技術(shù)困難。

3.3 無人機應(yīng)用耗費比較大

森林防火是一個比較重要的、系統(tǒng)的工程，做好此項工作對于我們的國家和社會來說是非常重要的，因為森林能夠釋放出大量的氧氣，還能吸收空氣中的二氧化碳，我們每個人都有保護(hù)森林的責(zé)任。無人機的應(yīng)用可以有效解決森林火災(zāi)預(yù)防的問題，但是無人機在應(yīng)用方面耗費比較大，它的維修和使用都會耗費大量的人力、物力和財力，所以，我們也要意識到無人機在發(fā)揮作用的同時，也會帶來資金耗費的問題。

通過無人機應(yīng)用，我們可以在效率和數(shù)據(jù)方面對森林火災(zāi)防護(hù)作出及時、科學(xué)的預(yù)測，同時對無人機的功能及系統(tǒng)一些基本操作有所了解。未來在無人機技術(shù)使用時，所有數(shù)據(jù)資源會及時有效的處理，尤其是大部分的數(shù)據(jù)可能會加快森林火災(zāi)預(yù)防的工作進(jìn)程。

5.1 全天候進(jìn)行監(jiān)測

預(yù)防山火的無人機在現(xiàn)場收集的遙感數(shù)據(jù)的軌跡和在現(xiàn)場收集的遙感數(shù)據(jù)的傳輸及可疑無人機巡查信息的傳輸，都可以為有關(guān)消防部門提供科學(xué)有效的信息。這就會大幅減少森林火災(zāi)預(yù)防工作的難度，通過無人機的應(yīng)用進(jìn)行森林火災(zāi)預(yù)防數(shù)據(jù)的整體感知，以及能夠在發(fā)生火災(zāi)時最快速度的控制火情。

5.2 對火場情況及時傳達(dá)

目前無人航空器遙感及性能的技術(shù)是比較先進(jìn)的，無人機可以追蹤觀察，特別是面對嚴(yán)重的火災(zāi)時，可以快速到達(dá)指定地點，指揮部署人力和裝備，火災(zāi)現(xiàn)場的過程也可以被無人機記錄，為消防工作的效率提高提供安全，保障消防對森林火災(zāi)的預(yù)防。無人機可捕捉火災(zāi)部位整體圖像、風(fēng)向及火災(zāi)火勢，使消防人員了解火災(zāi)程度及火災(zāi)傳播趨勢及方向。

5.3 構(gòu)建遠(yuǎn)距離空中通信

森林是比較復(fù)雜的地理環(huán)境，并且很多森林都與外部世界沒有很好地通信條件及聯(lián)系，這就會導(dǎo)致一些無線電設(shè)備無法正常使用，特別是在遇到惡劣的天氣時，不能有效對森林火災(zāi)作出預(yù)測。而無人機技術(shù)的應(yīng)用可以對森林的情況進(jìn)行整體感知，建立森林與周圍信息傳遞的橋梁，這使得火災(zāi)現(xiàn)場的應(yīng)急服務(wù)可以通過信息終端交換動態(tài)信息，以便快速傳遞火災(zāi)現(xiàn)場信息并制定規(guī)劃與方案。

5.4 結(jié)合當(dāng)?shù)厣痔攸c進(jìn)行無人機系統(tǒng)的應(yīng)用

無人機應(yīng)用中，所有無人機運營體制都可以在執(zhí)行森林火災(zāi)保護(hù)任務(wù)時，讓其更好地為山火走向和火勢做出預(yù)測，為保護(hù)工作的各個階段提供幫助。應(yīng)用無人機不但能避免森林資源的浪費，還可以使得防火工作的效率有效提高。在應(yīng)用遙感技術(shù)時，了解和掌握地理環(huán)境的各個方面是至關(guān)重要的，無人機可以確保任務(wù)的順利執(zhí)行，并考慮當(dāng)?shù)貧夂虻奶匦裕Ｗo(hù)森林不受火災(zāi)影響，進(jìn)一步提高森林管理的質(zhì)量。

5.5 提高無人機的耐高溫性能

在山火預(yù)防工作中，無人機經(jīng)常工作在最熱的地區(qū)，因為熱的原因會造成無人機損壞的事故，不僅會給無人機帶來危害，還會妨礙其偵察任務(wù)的執(zhí)行。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，煙霧會對無人機成像造成很大影響，而僅僅基于紅外熱診斷的結(jié)果往往不能充分反映火災(zāi)的現(xiàn)實情況。現(xiàn)在的首要任務(wù)是使無人機的裝備現(xiàn)代化，改善包括外包材料在內(nèi)的耐熱性，不僅要確保無人機的飛行不被高溫破壞，還要確保高質(zhì)量的成像，使無人機的工作人員能夠獲得良好的判斷結(jié)果。

森林防火工作是我國森林保護(hù)工作的重點，但該工作的效率和質(zhì)量都存在一定的問題，有時森林火災(zāi)的發(fā)生是由于預(yù)防工作未能及時進(jìn)行而造成的。所以我們要想無人機更好地在保護(hù)森林、防治森林火災(zāi)中發(fā)揮作用，就要找出技術(shù)應(yīng)用的差距，彌補現(xiàn)階段無人機應(yīng)用存在的不足，使無人機更好地發(fā)揮森林保護(hù)和防控森林火災(zāi)的作用。

作者簡介：吳松（1974-），男，本科，林業(yè)副高級工程師。研究方向：林業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理、森林資源管護(hù)。