無人機在森林草原防火中的應用

張 煦

（國家林業和草原局林產工業規劃設計院，北京 100010）

1 無人機防火現狀分析

1.1 國際應用現狀

目前在國際上對火災應用自動報警系統、數據平均化以及數字技術測定，根據拍攝得到照片可以對火災進行較快識別。但是最開始識別火災要求憑借的相關尖端技術和衛星定位進行實現，可以實現飛行器進行巡視以及情況通報做好24小時森林草原防火數據進行反饋，也可以在后臺根據反饋獲得的數據進行一定的判別，將相關數據進行傳輸，也會給火情以及消防人員提供科學的處理方案。

1.2 國內應用現狀

在森林草原重點火險地區應用最為廣泛的是衛星遙感技術，目前在固定點位的視頻監控和高分辨率的衛星技術運用已經較為普遍，并且在效率和速度上有著顯著的效果。但在地形復雜，森林資源茂密，草原資源廣闊的地區，視頻監控會有盲區死角，衛星也不能只鎖定一個區域，無人機技術正好彌補了現狀存在的空缺，無人機可以執行對地面的火情巡查工作，成為森林草原火情監控十分重要的一個環節，最大限度地減少森林草原火災對人民生命財產和森林草原資源的危害。

1.3 無人機在森林草原防火中的應用優勢

無人機的應用主要體現在跨越復雜地形的能力與俯視視角的優勢，可以在復雜環境中進行巡查，并且對起降環境、飛行環境和地面保障等要求較低，現如今無人機技術相對成熟，在制造、使用和維護方面的技術門檻與成本相對較低；無人機可以在撲火過程中提供火情的實時動態，為森林消防隊伍提供更加準確的火情發展趨勢，據此制定更加有效的撲火計劃；無人機還可以通過智能化巡檢系統快速發現可疑人員及車輛，及時的制止可疑人員入內，避免重點區域可能發生的人為因素火情；對已經發生的火情通過煙霧識別及溫度模塊的判定可將現場情況快速回傳處理，大大減少火情巡護人力物力的投入，并能產生更可觀的回報效果。

2 無人機技術在森林草原防火工作中的具體應用

2.1 開展防火宣傳

無人機可懸掛多種設備可以做好遠距離高空喊話，使用無人機來進行高空喊話、高空巡查等具備創新性宣傳方式加強森林草原防火宣傳工作，讓群眾對森林草原防火加強關注，接受森林草原防火宣傳內容。在無人機技術逐步成熟的背景下，可以做好防火指揮中心同宣傳場所進行在線對話，在生活中出現野炊、秸稈焚燒、祭掃等違規用火行為做好勸導制止工作，有效提升防火效率。

2.2 加強日常巡護工作

森林防護過程中日常巡護是基礎性工作，在傳統人工地面巡護施工中有著工作量大、信息傳遞速度較慢、花費時間差長、特殊地區不能到達等問題。使用無人機技術則具備著靈活、快捷以及效率高等諸多特征。應用無人機開展日常巡護能有效彌補人工地面巡護中的缺陷，有效提升巡護效率。無人機在進行日常巡護中通常同無線通訊設備、定位技術、紅外攝像等技術進行結合。可以應用無人機搭載高清設備，將實時影像數據同步傳輸到森林草原防火指揮中心，方便其直接觀測林區的實際情況，在短時間中對林區的情況進行監測，科學完成日常巡護管理工作。

2.3 火情偵查工作

在出現森林火災后，由于植被被大量燃燒會出現濃煙的情況，造成了火場的能見度比較低、并且在風向、地形、植被等因素的綜合影響下，造成火場情況十分復雜。救援人員準備不夠的情況下進入到火場，容易出現人員傷亡的情況，應用無人機搭載高清攝像設備進行偵查，可以將火災出現的區域、位置等具體信息及時傳輸到森林草原防火指揮中心，工作人員可以對滅火方案做出科學分析和制定，進而提升滅火工作的效率，保證滅火隊伍人員的安全。在撲滅明火后，火場還會存在多種余火，為了避免余火復燃，那么就可以使用無人機來搭載紅外溫度測試儀偵查火場情況，將火場周圍的地表溫度分布情況傳輸到指揮中心中，也會給指揮部第一時間調整清理方案的依據，實現將火災范圍內復燃的可能性及時清除。

2.4 防火監測的應用

我國森林草原防火在目前的工作中面臨著諸多問題。因為我國的地域特征、氣候變化等諸多因素，導致森林火災出現頻率不斷增加，特別是森林火災同其他火災相比較來說，具有著迅猛的特點，在進行滅火救援的難度系數比較高，會導致出現嚴重損失。長期以來，對森林草原防火工作，我國投入了一定的人力以及物力資源，但是也沒有達到較好的實施效果，在森林火災預防中應用日常巡檢以及監控是最為重要的技術，僅僅依靠目前人力資源力量，比較難確保火災的安全撲滅。應用森林草原防火監測可以應用無人機開展巡查工作，即便一些比較小的火苗以及復雜的環境，可以第一時間進行探測以及追蹤工作。無人機可以以紅外熱成像云臺，能避免受到光線、煙霧等因素的影響，對森林進行24小時的巡查監控，第一時間對著火點進行探測，可以在智能識別系統的輔助下，實現對森林火情做好動態圖像的識別以及拍攝。目前此過程可以在固定地點做好全方位拍攝，幫助全面掌控現場火情情況，如此就可以比較詳盡記錄以及反饋到指揮中心中，通過方便指揮中心進行精準的判斷分析。如此可以通過智能化追蹤系統，也可以實現對追蹤目標尺度做擴大以及縮小等，因此具備著目標鎖定的功能，那么就會對重點影像加強處理和采集，推進加強智能化管理，可以應用遙感技術來對火災區的圖像來處理，促使消防人員全面掌握火情情況。

2.5 火災后的調查以及評估

在森林火災出現后對其進行調查評估工作，對森林草原防火有著十分重要的意義，無人機具備著較為高效的偵查能力、精準數據傳輸能力。將攝影、圖像識別以及測量等相關功能設備進行應用，使用關鍵技術來處理后期數據，精準判斷森林火災出現后的位置、植被類型、面積以及地形等因素，可以實現對森林火災受災程度進行精準反映，得到比較精準評估結果，確保其具備靈活、安全以及時效性等諸多優勢。

2.6 提升無人機智能巡航能力

未來將實現無人機智能巡航的能力，無人機在天氣狀況允許的條件下，通過先進的機器視覺與輔助算法實現無人機自動執飛，按照預先規劃好的固定路線自動飛行，進行目標區域的日常巡檢作業和信息采集，并能夠在復雜環境下完成厘米級自主返回、降落、補充電量等動作。實現遠程全自動化的靶向巡邏和空中視角的視頻監控。