無人機在森林防火中的應用表現及策略

肖海林

（廣東省天井山林場，廣東 乳源 512726）

0 引言

森林資源是寶貴的自然資源，不僅為人類生存與發展提供資源支持，還是生態環境的重要組成部分。然而，近年來森林火災問題突出，防控形勢嚴峻。2018 年全國消防日國家發布的火災數據顯示，世界年火災發生次數超過20 萬次，火災燒毀的森林面積在森林總面積中的占比約為3%。具體到我國，平均每年發生1 萬多起森林火災，在全國森林面積中約占5%～8%。因此，加強森林防火并加大技術投入尤為必要。無人機因體積小、易攜帶、飛行穩定、云臺承載靈活等優勢，在森林防火管理中發揮了重要作用。利用無人機融合大數據分析技術、人工智能技術等，可以建構完善的森林資源防火管護網絡體系，更好地保障森林資源的安全。

1 無人機應用于森林防火的背景

傳統森林防火主要是采用地面巡邏、塔觀測、衛星遙感及飛機巡邏等方法。但就當前的森林防火管理形勢來看，傳統的森林防火方法應用局限較為明顯。其中，地面巡邏需要依靠地面人工巡邏探測森林火災，整個過程耗時耗力，效率較低。采用塔觀測，需要森林防護工作人員在塔上眺望，了解森林火災發生情況，觀測范圍相對有限，容易出現誤判情況。而若使用衛星遙感技術進行森林防火監測，因其主要根據地球衛星遙感圖像分析森林防火數據特點，而衛星遙感圖像尺度偏宏觀，往往無法準確、及時地明確森林火災點，容易錯過火災撲滅的關鍵時間點，且該方法成本投入較高，所以推廣制約較大。飛機巡邏防火方法主要是使用直升機進行飛行偵查，因費用高昂而無法落實到日常森林防火管理中。

近幾年，無人機技術發展迅速，呈現低成本研發、多功能擴展的傾向，將其用于森林防火管理具有現實必要性。利用無人機技術能精準、直觀、全面地分析森林數據，通過任務規劃功能做到全面巡檢。無人機載荷偵察覆蓋面積大、偵察圖像質量高、航行時間長，也有利于減少巡檢中的人工消耗和成本開支。隨著無人機功能的擴展，無人機機艙內可搭載多種設施，執行更為復雜的防火監測管理任務，做到全天候火情監測、火場態勢實時監控及偏遠距離的中繼通信，真正做到森林火災管理中防與控的結合。

2 無人機在森林防火中的具體應用表現

2.1 日常巡視

將無人機應用于森林防火管理，可實現日常巡視簡便化、高質化。用無人機配合GPS 技術、遙感技術、無線通信技術、地理信息系統等，可實現森林防火巡檢路線的科學規劃，按照既定的路線依次巡檢，實時反饋林區的實際情況。無人機的機載控制系統與地面系統協調配合，能將巡檢過程中采集的數據及時傳輸到后端工作臺，經過處理分析后以更為直觀的方式準確反饋森林火災動態，及時識別火災隱患，進行預警提示，為防火工作開展提供精準導向，進一步保障林區資源的安全。此外，將無人機應用于森林防火日常巡視，能大大減輕巡檢人員的工作量；即便在地形復雜、地勢險峻的山區，也能做到高效精準巡視，不受地形、氣候等客觀因素的限制，保證防火巡檢質量。

2.2 火情監測

可利用無人機搭載高分辨率可見紅光和紅外攝像機，按照預先設定的飛行路線對林區進行依次巡檢；當發現火災隱患后，無人機可借助自身搭載設備進行火災信息的識別，及時傳輸到地面控制站。工作人員借助地面系統呈現的三維圖像，實時了解火災發展情況，為接下來的滅火部署提供信息參考。無人機可及時拍攝火災影像，指導火場位置的精準定位，支持火場面積的科學估算，有助于工作人員在發現火災的第一時間做到科學預警，快速出擊，直擊重點，最大限度地控制火災蔓延，減少人員傷亡及財產損失。對于已經探明的森林火災，可借助無人機及搭載的紅外探測器于距離火場高度500 m 左右的位置懸停監控，以精準地獲取火情信息，提升滅火方案的針對性和有效性。此外，因森林火災發展速度快，特別是在較大風力的作用下會大范圍蔓延，且往往受不可控因素的影響增加救援難度，容易對火災撲救人員造成安全威脅。此時，可借助無人機及風向風速儀等輔助設備全面采集火場信息，科學預測火勢發展方向，指導救援人員合理規避施救風險。

2.3 遠程指揮及通信

我國林區分布廣，不少林區分布在偏遠山區，交通不便、山高林密，不僅影響火災巡檢，也容易因通信信號中斷或反饋遲滯，影響森林防火工作的有效開展。利用搭載中繼通信設備的無人機可有效解決上述問題，保證信息傳輸通暢，建構覆蓋全林區的通信網絡，上傳下達執行消防命令。即便在特殊環境下，無人機也能保持與指揮平臺的信息對接，保證消防滅火工作有序展開。但現階段無人機整體負荷能力較弱，缺乏完善的遠距離圖像傳輸及數據傳輸、語音中繼設備技術體系，信息集成效果不理想，影響無人機的遠程指揮和通信功能發揮。隨著5G 技術的創新發展，其增強了無人機遠程指揮和通信保障能力，基本能做到無人機高清數據的短時回傳，實現數據資源的短時處理。

2.4 輔助應急救援

無人機在森林防火中的應用也體現在輔助應急救援功能的發揮。利用無人機上的基層航拍測繪模塊，能做到火災區域地形圖的應急測繪，為火災撲救、應急救援提供支持。無人機因搭載語音、擴音等功能模塊，可實現指令傳達、預警信息發布等，一旦出現火災失控情況，可通知救援人員避開危險點，撤離危險區域，甚至可以提供緊急疏散路徑。在應急救援工作開展中，利用無人機有助于提高森林航空消防滅火能力，而這也是無人機輔助應急救援的核心價值所在。利用無人機能通過空中灑水、撒滅火劑等達到快速滅火的目的。隨著無人機技術研發的深入，不少無人機可發射滅火彈、增雨焰條等，對于火情控制有重大輔助作用。

3 無人機在森林防火管理中的應用策略

3.1 做好無人機的宣傳推廣

鑒于無人機在森林防火管理中的多重優勢，相關部門應做好無人機應用推廣工作。鑒于森林火災對生態環境具有較大威脅，且森林防火形勢嚴峻，要利用無人機機動迅速、使用成本低、維護保養方便等特點，帶來森林防火管理的新變革，開啟森林防火智能管理的新征程。特別是將無人機應用于野外林區，可通過發揮防火監控、火災點精準定位、火場步兵調度等優勢，做到野外林區火災險情的預警與緊急處理。

在推廣普及中，森林資源主管部門要發揮帶頭作用，引入無人機設備并加強技術應用指導，做好無人機使用宣講工作，讓森林防火管理人員重視無人機，自覺使用無人機。在無人機使用技術指導中，重點是讓防火管理人員根據防火管理訴求合理選擇無人機類型或合理選擇無人機所搭載的設備。無人機通常有固定翼無人機與多旋翼無人機之分。兩種無人機適用于不同的防火管理情形。其中，固定翼無人機飛行速度快、抗風性能好、載荷能力強，支持遠距離、大范圍巡檢，但是不能實現定點懸停。而多旋翼無人機有效載荷較大，可實現定點懸停，但續航能力弱，飛行距離短，并不適合大范圍的巡檢，在失速后容易發生墜機事故。因此，可以將固定翼無人機應用于大型林區火災監測，而將多旋翼無人機應用于林火疑點區域偵察。

3.2 建立完善的管理系統

為了使無人機在森林防火管理中的應用取得實效，除了要有先進的設備、優秀的人員隊伍外，更要有完善的管理機制，實現人、財、物資源的優化配置，實現無人機作業的統籌管控，以各要素的有效融合，避免防火工作混亂無序，更好地保障無人機應用效果。相關單位應根據森林防火管理需要，制定科學的無人機使用管理制度作為無人機應用的具體準則。在制定管理制度時要細化條款內容，保證管理制度具有實用性。在制度制定中也要充分聽取無人機相關操作人員的意見，并根據無人機的技術研發情況進行內容的適時調整，保證管理制度服務于無人機使用。

3.3 重視無人機技術研發

相關部門應將無人機技術研發作為常態化工作來抓，使無人機更好地滿足森林防火管理需要，適應森林防火管理形勢。在無人機技術研發中，應側重功能的擴展、系統的優化、操作的人性化提升等。在技術研發中，分硬件系統研發與軟件系統研發兩部分。在硬件系統研發方面，主要是進行無人機材質的優化。無人機主材質為塑料，但火災發生后災情區域溫度升高，空氣密度下降，熱氣上升，導致塑料材質的無人機在高溫狀態下變形，繼而影響內部電子元件，影響無人機使用的可靠性。進行無人機硬件系統研發時，應進行硬件設備的改造，如對監測探頭、機身信號收發裝置等進行改進，選擇新型抗高溫不易發生形變的材料，使無人機在惡劣環境下也能正常發揮作用。軟件系統是無人機的核心構成部分，這是因為在對森林進行火情檢查時需要以數據為支撐，并及時將數據計算結果傳輸給地面接收站。若無人機軟件系統出現故障，不僅無法做到信息的有效回傳，也容易導致其運行失控。軟件系統研發時要關注防火需求，避免軟件系統與實際防火作業任務產生沖突。軟件研發后要進行階段性的試驗、測試，探明系統漏洞并及時修復，以增強軟件系統穩定性。只有做好無人機硬件系統與軟件系統的研發工作，才能保證其功能發揮的穩定性、有效性，真正為森林防火提供有效 支持。

3.4 加強無人機應用專業人才隊伍建設

無人機作為森林防火管理的有力助手，其實效的發揮也受操作人員能力素養、工作態度影響。因此，應組建專門的無人機管理小組，讓無人機真正發揮防火滅火功效。政府相關部門應加強無人機應用專業人才隊伍建設，將隊伍建設落地于具體的人員培訓、制度建設等，為森林防火、氣象監測、資源監測等提供保障。在無人機應用專業人才團隊組建中，不僅要確保人員數量達標，而且要確保人員能力與素質過硬，能做到森林火災預防全天候應急，遇到險情能第一時間啟動無人機進行防火作業。要提升無人機應用專業小組成員的專業能力，使其掌握無人機應用原理，學習無人機的使用技巧，實現對著火部位的精準定位，做到對圖片信息材料的科學分析和無人機預設軌道、系統參數的調整。此外，要加強對小組成員的責任心教育，以獎懲機制和績效考核提升小組成員危機意識、責任感，從而有效利用無人機開展森林防火管理工作。

4 結語

將無人機應用于森林防火管理具有必要性與可行性，可以促進森林防火工作質量與效率的提升，推動現代林業建設。特別是將無人機應用于偏遠林區，可及時了解火情，掌握林火態勢，做出防火管理的有效部署。無人機輔助下的森林防火管理既快、全、細，讓防火巡查變被動為主動，又有利于建構起森林防火智能化管理的新格局。