淺談無人機在森林防火中的應(yīng)用

薛文秀 薛文靜 孫 峰

（河北小五臺山國家級自然保護區(qū)管理中心 河北 蔚縣 075700）

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體和重要資源，是人類生存和發(fā)展的重要保障，而火災(zāi)則是森林系統(tǒng)中最可怕的災(zāi)害，會給森林帶來毀滅性的破壞。我國森林面積占國土面積的18.21%，森林火災(zāi)多發(fā)。在生態(tài)文明建設(shè)中提高森林火災(zāi)防控能力是加強生態(tài)保護、維護森林資源安全、保護生態(tài)建設(shè)成果的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是維護人民群眾生命財產(chǎn)安全、保護經(jīng)濟社會發(fā)展成果的重要舉措。隨著無人機技術(shù)的逐漸成熟，這項技術(shù)被應(yīng)用到多個領(lǐng)域，其中在森林防火中的應(yīng)用可以有效彌補傳統(tǒng)森林防火工作存在的不足，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 當前森林防火工作中面臨的難點

1.1 地形復(fù)雜，巡護難度大。森林大面積分布在山區(qū)，地勢陡峭、溝壑縱橫、道路不通、交通不便、點多面廣、巡護線路長，且人力巡護視野狹窄、效率較低，在判斷著火位置時，常因地勢崎嶇、森林茂密而出現(xiàn)較大誤差，而且無法保障人身安全。

1.2 通訊不暢，信息傳遞效率低。山林地形復(fù)雜，溝谷眾多，通訊信號很差，深溝處甚至沒有信號，嚴重降低了信息傳遞效率，給森林防火工作造成諸多不便。

1.3 護林員老齡化，專業(yè)技術(shù)人才匱乏。傳統(tǒng)人防依然是林業(yè)各單位主要的防火手段，護林員擔(dān)負主要防火任務(wù)，但是調(diào)查發(fā)現(xiàn)，護林員年齡普遍偏大，加上林業(yè)單位地處偏僻，交通不便，生活條件艱苦，工作任務(wù)繁重，年輕人不愿意來，專業(yè)技術(shù)人才留不住，森林防火工作面臨護林員老齡化和專業(yè)技術(shù)人才匱乏的雙重困境。

1.4 林區(qū)內(nèi)人員流量增加，火源管理難度加大。隨著人民生活水平的不斷提高，登山、露營、踏青等親近自然的活動成了人們對美好生活的基本追求，山高林密、人跡罕至、風(fēng)景優(yōu)美的林區(qū)越來越受到游人的喜愛，這就導(dǎo)致了林區(qū)內(nèi)人員流量不斷增加，吸煙、野炊等行為給森林帶來極大火災(zāi)隱患，火源管理難度進一步加大。

2 無人機在森林防火工作中的優(yōu)勢

2.1 機動靈活容易操作。無人機具有機動快速、維護操作簡單、不受地形和時間限制、監(jiān)測范圍廣、監(jiān)測時間長、可以夜航等特點，對于人力很難到達的復(fù)雜地段和監(jiān)測死角，使用無人機可以方便快速的開展巡查工作，大大彌補了人力巡護的不足，確保做到林火的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報、早撲救，提高森林防火工作效率，最大程度保障森林資源安全。

2.2 信息傳遞詳細快捷。無人機在開展林地巡查的過程中，可利用其搭載的紅外攝像設(shè)備，將巡查中獲得的圖像通過遙感傳輸功能傳至地面監(jiān)控點，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險點，可反復(fù)偵查，核實火情，并通過定位技術(shù)，準確定位著火位置，掌握火災(zāi)的范圍、面積、輪廓等重要因素，對火災(zāi)發(fā)展動態(tài)進行監(jiān)測，將相關(guān)信息傳遞給地面監(jiān)控點，針對火情制定有效的火災(zāi)撲救計劃，提高森林防滅火的效率。

2.3 近距離精準判斷火情。森林火災(zāi)一旦發(fā)生，勢頭迅猛，一線救災(zāi)人員無法近距離深入火災(zāi)發(fā)生區(qū)域了解火情，此時應(yīng)用無人機能夠及時近距離查探火情，并通過相關(guān)設(shè)備傳輸給指揮部門。此外無人機搭載專業(yè)設(shè)備能夠及時判斷肉眼不能發(fā)現(xiàn)的暗火，避免救災(zāi)人員判斷失誤貿(mào)然進入實施撲火威脅生命安全。

2.4 開展救援更加及時。一旦發(fā)生森林火災(zāi)，救援被困人員是首要任務(wù)，靠人力在大山密林中搜尋被困人員不僅效率低下，而且會對搜救人員生命構(gòu)成威脅。無人機可搭載生命探測儀和相應(yīng)GPS定位系統(tǒng)進行快速大范圍搜索，能夠迅速確定被困人員所在位置，并向其投放食品、藥物、救生繩等救援物資，大大提高救援及時性。

3 無人機技術(shù)在森林防火工作中的應(yīng)用

3.1 開展防火宣傳。無人機具有無線擴音設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離高空喊話。利用無人機通過高空喊話、高空巡查等創(chuàng)新性宣傳方式開展森林防火宣傳，讓群眾既感到新奇新意，又會自覺接受宣傳內(nèi)容。隨著無人機技術(shù)的不斷成熟，可實現(xiàn)防火指揮中心與宣傳場所的實時對話。對隨時發(fā)現(xiàn)的焚燒秸稈、上墳祭掃、野炊等野外違規(guī)用火行為進行及時勸導(dǎo)制止，提高防火效率。

3.2 森林防火工作中的日常巡護。日常巡護是森林防火的基礎(chǔ)工作，傳統(tǒng)的人工地面巡護存在工作量大、耗時長、信息傳遞不暢、特定區(qū)域無法到達等弊端；無人機則具有機動靈活、使用方便和工作效率高的特點。利用無人機開展日常巡護可以彌補人工地面巡護的不足，大大提高巡護工作效率。無人機在開展日常巡護中，常與無線通訊設(shè)備、紅外攝像等設(shè)備以及定位技術(shù)相結(jié)合。利用無人機搭載高清晰攝像設(shè)備，將拍攝的影像和數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)缴址阑鹬笓]中心，能夠直接觀看到林區(qū)具體情況，在最短用時內(nèi)監(jiān)測林區(qū)的各種情況，高效快捷地完成日常巡護任務(wù)。

3.3 發(fā)生森林火災(zāi)后的火情偵查。森林火災(zāi)發(fā)生時，植被燃燒形成大量濃煙，火場能見度降低，受地形、植被、風(fēng)向等因素的影響，火場形勢瞬息萬變。通過地面設(shè)備和人力難以全面摸清火場情況，掌握整個火場情勢。如果救援人員貿(mào)然進行滅火，容易造成人員傷亡。利用無人機搭載高清攝像設(shè)備前去偵查，將火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域、所在位置等信息實時傳回森林防火指揮中心，指揮人員通過分析制定出合理有效的滅火方案，從而高效率地完成滅火工作，并確保撲火隊伍的人員安全。當明火撲滅后，火場還存在各種隱藏的余火，為有效防止余火復(fù)燃，可以利用無人機搭載紅外溫度測試儀對火場進行偵查，將火場區(qū)域地表溫度分布狀態(tài)傳回到指揮中心，為指揮部及時調(diào)整清理方案提供依據(jù)，從而徹底消除發(fā)生火災(zāi)區(qū)域復(fù)燃的可能。

3.4 參與森林火災(zāi)撲救。無人機在參與火災(zāi)撲救中作用顯著，尤其是針對小范圍森林火災(zāi)或者是初發(fā)火，可以通過無人機投擲滅火彈、噴射干粉、高空懸停灑水等方式開展火災(zāi)撲救。對于地勢陡峭、交通不便的區(qū)域，或者在夜晚發(fā)生的火災(zāi)，無人機能夠?qū)崿F(xiàn)及時快速有效滅火，防止形成大規(guī)模火災(zāi)，為火災(zāi)撲救爭取寶貴時間，減少森林火災(zāi)撲救的成本投入。

3.5 森林火災(zāi)后的調(diào)查與評估。森林火災(zāi)后的調(diào)查評估對于森林防火工作非常重要。無人機高效的偵查能力以及精準的數(shù)據(jù)傳輸能力使其獨具優(yōu)勢。通過搭載攝影、GPS測量、圖像識別等功能設(shè)備，通過相關(guān)技術(shù)進行后期數(shù)據(jù)處理，能準確判定森林火災(zāi)過火的位置、地形、面積及植被類型，精確反映森林火災(zāi)受災(zāi)程度等，獲得準確的評估結(jié)果，具有安全性高、時效性強、使用靈活等優(yōu)點。