無人機在森林防火領域的應用及未來發展

孫元良，何文超

（新泰市國有太平山林場，山東 新泰 271200）

森林作為路堤生態體系主體，是不可或缺的資源，不但是我國經濟社會發展的關鍵構成部分，也是保護環境的主要天然屏障。森林火災會給森林資源產生破壞性的不良影響，對社會經濟的可持續發展和生態安全造成較大危害。因而，森林防火在生態文明建設和社會可持續發展中有著關鍵功效，無人機在森林防火中有著特有優點。

1 無人機簡述與特點

1.1 簡述

無人機是由無線遙控設備和全自動程序控制的無人飛行器，廣泛運用于航空攝影測量、抗災、傳染性疾病檢測等眾多領域和行業。與人開飛機對比，無人機體積更小、成本更低、應用更便捷、更安全。無人機系統包含無人機及對應的配套設施，如通訊展、運送存儲設備、數據通信設備、維護設備等。它能確保無人機的常規應用，為其發揮自身價值給予充分確保。

1.2 特點

針對各種突發性環境安全事故和環境污染事件，依靠地面遙控器，無人機可以對目標高風險地區開展航拍，隨時隨地監管這一地區的有關狀況，體現環境污染是不是已蔓延。最終收集空氣質量指數，為有關員工制訂援救計劃方案給予客觀性參照。

無人機技術的檢測范圍更為廣泛。在大范疇檢測中，依據定量分析原理和技術，可以對檢測空間內的信息開展全方位、精確的數據采集和剖析，根據多次精確測量和剖析，可以使數據信息更為精確合理。

無人機自身重量較輕，不容易受飛行環境影響，對飛行場所要求較低。飛行方式非常靈活，可以更為迅速地面對各種航拍任務。絕大多數無人機任務規定上空高度在1000m，因此通常不用申請辦理航線，全國各地都能夠監管。

2 無人機系統在森林防火中應用現況

無人機技術產生后，世界各地都將無人機技術應用于森林火災檢測和抗災，并得到了滿意的實際效果。現階段，森林資源是經濟社會建設品質的關鍵資源，而森林火災的防治很可能在防火技術的直接影響下產生變化，這促使森林火災的防治更為高度重視無人機技術。除此之外，在許多森林資源的維護中，多種多樣防火技術的搭配通常成為無人機技術處理的代表工作。因而，在無人機技術應用中，許多無人機技術在非常大水平上非常容易受救火效率的影響。此外，許多火災事故產生后不能及時撲滅，造成許多火災事故在紅外線掃描機的高效功效下，掃描機使用價值難以提高。因而，很多掃描機應用技術可以在火災事故后輕輕松松更改數據資料，最后很多無人機變成唯一可以解決森林火災的設施。

3 無人機在森林防火中的運用

3.1 護林查詢和野外火源管理

無人機很靈便，可以獲得大規模的森林面積現狀。與載人機對比，無人機具備安全、低成本、使用方便、便于維護保養等優勢。與地面巡查對比，無人機在監管范疇上具有與眾不同的優點，尤其是在人車無法達到的地區。無人機配備紅外熱像儀、超清透霧攝像頭、GPS定位系統和超清數字圖像處理與傳輸技術，構成火災監控系統，可在空中依照預定線路對林地開展巡查，并將空中巡邏時獲得的圖像傳輸數據至地面總指揮部。在監管通信基站周邊林地的視頻監控系統圖像收集環節中，無人機可以完成水準360°和垂直120°全面監管。該體系可全自動精準定位火災事故現場實際位置，充分實現火災事故現場智能識別，根據遙控指令更改無人機飛行軌跡，開展關鍵詳查。因而，無人機在森林火災監管管理方法中的運用，可以很大程度地提升監管能力，還可緩解消防安全工作員的工作壓力，提升巡查護林工作效能，精確匯報森林火災，為初期森林火災控制給予珍貴的時間。

3.2 火情偵測

森林火災產生時，會造成非常高的溫度，并伴隨有對身體有危害的濃煙。假如盲目救火，非常容易導致傷亡事故。當火情出現時，無人機可以根據拍攝機器設備和紅外熱像儀及時檢測火災，操縱相對應的圖像數據信息，明確火區和救火計劃方案，以最大的高效進行救火工作，降低沒必要的傷亡事故。除開檢測森林火災以外，也能對暗火起到有效的偵查，對火災進行徹底控制，有效防止火災蔓延。

3.3 災后評估

往期的災后評估和森林巡查是一樣的。工作人員到現場勘查后才能夠明確具體的火災險情，工作效率不高。與此同時，因為受地勢影響比較大，評估工作沒法精確進行。無人機便攜，根據GPS定位系統可以迅速明確火災地區具體部位，尤其是根據三維成像系統可以及時獲得火災地區的地形特征。明確受災面積和相對應界限后，融合相關信息內容，可以精確得到受災面積和財產損失的數據信息，并由此明確火災事故因素開展處理。評價全過程具備高效率、質量高特性，節約了財力物力，并獲得更為精確的評估結果。

3.4 可燃地植被調查

無人機還能夠運用于森林易燃背地物的調研。關鍵方式 是應用固定無人機對調研地區開展航空攝影測量。無人機必須帶上能見光和多光譜相機，在一定的飛行高度和預定航線上拍攝調研地區，并利用系統對攝影的圖像開展處理，如拼湊、校準等，給予全波段和多光譜分波段影像數據，隨后對這類信息做好研究或測算植被指數。隨后對航拍地區開展調查，明確林地類種類、綠化植物構成、樹高等。調研森林地表易燃物的類型、構成和負荷。根據調研數據信息，對無人機高清航拍影像創建的由林地類種類和森林綠化植物構成的森林易燃物的被實體模型開展認證，進而明確不一林地類種類和綠化植物下的森林可燃地被物。

3.5 空中巡視

無人機系統由無人機飛行器和地面自動控制系統兩部分構成，可以在自動或遙控情況下對總體目標區域開展航行探測。無人機系統融合了地理信息系統、電子信息技術和無線傳輸技術。可以把航行中的各種各樣信息傳遞到地面控制站。該技術解決了人力查驗的缺點，防止了火災事故的產生。無人機上也有紅外線探測設備和監控攝像頭，可以同時進行圖像收集。無人機操縱起來也非常簡單。這種特性將把護林防火工作人員從繁瑣的日常巡視中解放出來，與此同時也可以迅速地把握護林防火信息。

3.6 火災撲滅

如前所述，森林大火擴散速率十分快，通常在很短的時間內涌向非常大的區域。但在救火全過程中，只靠地面探測并不可以良好控制火情的發展趨勢。之前載人機為了更好地躲避風險，只有在高空飛行，沒法及時觀察具體情況。假如應用無人機機器設備，可以明確地捕獲火災事故現場，并傳到地面控制站，可以為救火給予較大的協助。歸功于無人機的協助，消防救援指引單位可以聯系實際狀況更有效地分辨消防疏散線路。

3.7 循環檢測

地面指揮者可以遠程操作無人機的飛行軌跡，讓其在固定不動區域空中巡查，產生多方位、全面后檢測。一旦發覺火災，可以精確精準定位，快速響應，防止火情進一步擴張。地面控制管制員只需設定航行間距和方位等主要參數就能完成這一工作。無人機在巡視監管流程中，會隨時隨地將目標區域的監測數據信息傳到地面控制站，由計算協助剖析火災安全隱患。當發生疑似區域時，還能夠操縱無人機開展近距精確查勘，及時處理火災安全隱患，及時清除隱患，防止森林大火產生。

3.8 災后余火監測

森林火災撲滅后，現階段主要是靠消防人員清除現場余火，巡查，監管余火。但針對受災面積大、林況繁雜的火災現場，清除殘火難度系數比較大。一般余火是引燃的，僅有一點綠光或沒有煙，因此有較強的隱秘性。通常只有在余火擴大到一定的程度時能夠被發覺。除此之外，火災現場周邊的易燃材料在輻射熱的直接影響下越來越十分干燥。假如不小心，火很有可能會再度燃燒并快速擴散。無人飛機配備紅外熱像儀，從上空檢測森林火災撲滅后的余火。融合GPS定位系統，可以形象化表明火災現場的發熱量遍布狀況，標識火災現場的易燃位置，為地面消防人員清除殘火指引方向，提升殘火清除的效果，降低處理余火難度系數，合理防止消防人員受余火燃燒的危害，提高余火清除的安全系數。

4 無人機應用建議

4.1 根據工作任務選擇無人機

盡管無人機在森林防火中可以充分發揮功效，可是無人機的實際類型針對不一樣的偵察任務有不一樣的功效，而林業站并不區別不一樣無人機地相對應差別，含糊地應用。現階段無人機有兩種：固定翼無人機和多旋翼無人機。前面一種適用較廣泛的監管地區，必須較大的著陸總面積。圖像收集后，必須開展解譯處理，獲得相應的圖像，對操作技術和處理技術有很高的要求。后面一種對起降環境需求低，可以迅速飛到觀測點開展指定檢測，可以迅速傳遞數據信息，以獲得對應的圖像數據信息。整體操作流程相對簡易，但存有觀察范疇小、續航能力弱等問題。

4.2 加強無人機在森林消防中的應用

伴隨著在中國無人機技術的飛速發展和完善，無人機廣泛運用于氣候、農牧業、林果業、監管等行業。特別是在森林火災情形下，火災現場高溫造成的天氣轉變，有些載人機航行存有較大的安全風險，而無人機配備攝像設備開展探火時，對人沒有安全影響。從高處部位拍攝的影像數據信息可以便捷路面消防指揮員及時處理火災，有利于把握火災現場動態。

4.3 加強隊伍建設

無人機森林防火工作要想順利進行，就需要提高思想認識，確保日常任務的順利開展。因為在我國民用型無人機發展尚處在初步環節，急缺一批具有無人機安全駕駛和維護專業性人才，以高效進行森林防火工作。要大力開展無人機隊伍建設，快速產生生產力，為森林防火、氣象監測、資源勘查檢測等提供強有力的保證。

無人機團隊的建設可以分成2組：一組是無人機團隊，承擔無人機的操縱、控制和維護保養，三四個人就可以；另一組是無人機拍攝數據處理組，承擔處理來源于無人機的圖像。全部員工都需要申請辦理一系列辦理手續，學習培訓有關專業知識，達標后才可以入崗。

5 無人機系統的應用發展趨勢

5.1 在數據資源及處理方面的發展

自無人機系統應用于森林防火至今，森林防火能力水準明顯提升，因而，其研究受世界各國的普遍關心。現階段，從無人機系統的運用和研究成果看來，無人機技術也有較大的未來發展空間。在其中，無人機的數據資源解決能力對森林防火檢測和救火具備關鍵影響。假如數據資源處理能力低，會嚴重影響救火效率。無人機的數據資源處理必須對全部數據信息實現有效的處理，因而，必須對其智能終端開展更新，并對機載有效性開展剖析。融合無人機零配件的特性，解決森林防火業務流程。在引擎固定條件下，應優化傳輸數據技術，提升無人機數據處理能力數據傳輸效率。

5.2 無人機指揮系統的應用發展

現階段無人機系統的指揮系統早已較為完善，指揮系統與數據資源的互相兼容充分發揮重要的作用。在圖像資料傳送流程中，應分辨圖像數據信息的使用價值，以控制圖像資源的品質。撤銷一些無用信息傳送對傳輸資源的占有，使獲得的數據資源更為合乎指揮系統的使用要求。因而，在無人機系統的主要參數設計和運用全過程中，實際操作員工應依據資源的優點開展設計，以確保無人機能在要檢測的范疇內進行有效檢測，防止技術資源消耗。與此同時，依據山林環境和氣候特點，可以精準鑒別無人機的運用點，達到森林防火要求。根據無人機指揮系統和控制方法的調節，無人機的運用水平會顯著提升。

5.3 無人機檢測功能的整合發展

現階段，無人機在森林防火中的使用關鍵具有下列問題。第一，在工作實行環節中，假如無人機出現異常，沒法自主調節，非常容易失事，造成監管中斷。次之，無人機的調節技術還不夠健全，尤其是抗沖擊能力差，難以保證長續航力。第三，現階段數據采集的精確性仍尚需觀察。因此對于存在的問題，要考慮到無人機的航行作用和監管作用。現階段，無人機在軍事方面的運用和科學研究發展趨勢快速，應積極主動參考軍事方面的科研成果，處理無人機續航周期短的問題。積極主動研制新式機身材料，減少無人機自身重量，加強續航能力，提升運行安全性。

6 未來無人機在森林消防應用中的技術發展要求

6.1 適應多方位性

消防人員必須應對的火災現場通常受自然或人為因素等差異原因的影響。尤其是森林大火，當產生在戶外時，問題更繁雜。在使用無人機全過程中，除開技術性，還需要考慮到本地的風力、氣候、溫度、防潮、防寒、耐熱等諸多方面。因而，在未來無人機的優化和進步中，必須考慮到材料和技術的綜合兼容模式，以達到不一樣的作業標準。

6.2 技術控制穩定性

無人機技術的一個優點便是可以在一些人煙稀少的地區對人不能開展監測的地區進行監測，從而提供準的數據。因為無人機技術操縱關鍵根據無線網絡收取和發送技術，追求完美無人機圖像和傳輸數據的穩定度和畫面質量以確保數據的精確性是無人機技術快速發展的一個主要層面，這就必須提升無人機無線通信技術的抗干擾能力。與此同時，運用無人機對山林明火開展定速巡航檢測，其續航力能力和每塊充電電池的使用期限也是要探究的一大方位，確保數據監測的精確性。

7 結語

伴隨著科技發展趨勢，今日的科技進步已經普及到社會的各個領域。現如今，大家慢慢將無人機系統投放到森林防火中，為在我國森林防火的發展帶來了強大的服務支持。根據此，剖析無人機系統在森林防火中的運用具備關鍵實際意義。