無人機在森林草原防火預警中的實踐應用

甘肅祁連山國家級自然保護區管護中心隆暢河自然保護站 李海軍

隨著森林草原防火意識的增強，各地開始逐步采用現代技術手段來提高防火能力。無人機技術的快速發展為森林草原防火預警提供了新的解決方案。然而，無人機防火預警技術的應用還面臨一些挑戰。相關部門針對甘肅地區森林草原防火現狀，探討無人機在防火預警中的必要性，并提出了一些無人機防火預警應用技術方案。

一、甘肅森林草原防火簡析

（一）防火現狀

近年，甘肅省森林草原防火工作已經取得了一定的成效。通過落實林長制和地方政府行政首長負責制，明確各級各部門的防火責任，建立了跨區域森林草原防火聯防聯控工作機制，協同做好森林草原防火工作，加強對高火險區的巡邏管控，廣泛開展防火全民宣傳教育等措施，有效預防和減少了火災事故的發生。然而，仍然存在一些有待改進的問題。在傳統民俗節日、假期及森林草原火險氣象等級高危時段，要加大禁火命令的發布和執行力度，嚴厲打擊違規用火行為，避免因人為因素引發的森林草原火災。此外，要加強對森林草原消防專業隊伍的建設和管理，提高其專業化水平和應急能力，及時靠前駐防，遇有火情隨時出動。同時，應建立會商研判機制，協調做好氣象預警、林牧區治安維護、交通暢通等保障工作，科學防范應對各類復雜森林草原火災情況。因此，相關部門應該進一步加強森林草原防火工作，完善防火措施，提高預警能力和應急處置能力，增強公眾的防火意識，確保森林草原的生態環境和人民群眾的生命財產安全。只有不斷加強防火工作，才能有效減少森林草原火災的發生，保護甘肅省的生態環境。

（二）無人機應用的必要性

隨著氣候變化和人類活動的增加，森林草原火災已經成為全球范圍內的重大環境問題。甘肅省是一個林業和畜牧業發達的省份，防火工作的重要性不言而喻。在這種情況下，應用無人機進行防火預警已經變得越來越重要。

1.無人機可以在空中監視和檢測煙霧、溫度和濕度等信息，及時發現火災的蔓延情況。與傳統的森林防火觀測相比，無人機具有更高的空中視野和更廣的覆蓋面積，可以實現對森林草原防火的實時監控。

2.無人機的應用可以減輕森林草原防火工作人員的工作負擔，提高工作效率。在甘肅省應用無人機進行防火預警還有其他好處。例如，無人機可以快速響應緊急情況，并向防火指揮中心傳遞實時圖像和數據。這可以幫助指揮人員及時采取措施，避免火災的蔓延和擴大。無人機還可以幫助指揮中心快速確定火災的位置和范圍，提高應對火災的準確性和效率。

雖然無人機現階段仍然屬于有待發展的階段，但隨著技術的不斷發展和成熟，無人機在防火預警中的應用將變得越來越普遍和必要。它將為森林草原防火工作提供更準確和實時的信息，幫助我們更好地預防和控制火災，保護甘肅森林草原的環境和人民群眾的生命財產安全。

二、無人機防火預警應用技術探索

（一）技術模式

隨著無人機技術的不斷發展，無人機在防火預警方面的應用已經逐漸成為現實。在防火工作中，無人機可以采用巡查、預警、偵察和滅火四種模式，以提高防火工作的效率和準確性。

1.無人機可以采用巡查模式，通過無人機的航拍，對防火區域進行全面、細致的巡查。這種模式可以快速發現火點、火線等火災跡象，及時報警，使火災得到更快速的響應和處置。

2.無人機可以采用預警模式，利用其高度、速度等優勢，實現對防火區域的快速監測和實時預警。預警模式可以實現對火災的早期發現和快速報警，減少火災的發生和擴散，更好地保障人民群眾的生命財產安全。

3.無人機可以采用偵察模式，通過無人機搭載的高清攝像機、熱成像攝像機等設備，對火災現場進行精細化、高清晰度的圖像和視頻采集。這種模式可以更準確地確定火源、火勢、火線等情況，為滅火工作提供更精準的信息。

4.無人機可以采用滅火模式，在確定了火源、火勢、火線等信息后，可以搭載滅火裝備、消防泡沫等工具對火災進行滅火作業。這種模式可以在不暴露消防員生命安全的前提下，將滅火作業進行到底，有效遏制火災的發生和擴散。

（二）技術方案

1.紅外熱成像。無人機防火預警可以為我們提供一種高效的災害監測和預警手段。其中，紅外熱成像技術是應用技術的重要組成部分。紅外熱成像技術利用紅外線傳感器來捕捉熱輻射，并將其轉換成可視化圖像。因此，它可以幫助我們在大范圍內檢測火災或潛在的火災危險。這種技術不僅可以在林區等野外環境中使用，也可以在城市建筑物中使用。在無人機防火預警應用技術中，紅外熱成像技術可以幫助我們快速發現潛在的火災危險。例如，在林區，紅外熱成像技術可以檢測樹木枯死或者熱點異常的區域，這些都可能是林火的征兆。在城市建筑物中，紅外熱成像技術可以檢測電氣線路、機器設備等潛在的火災危險。通過使用無人機，我們可以快速覆蓋大范圍區域，提高預警的準確性和時間效率。

2.可見光攝影。無人機防火預警是當前火災監測和預警領域的重要方案之一，可見光攝影技術是應用技術中的重要組成部分。第一，可見光攝影技術利用相機捕捉可見光譜范圍內的光線并轉換成可視化圖像，可以為火災監測和預警提供重要信息。在無人機防火預警應用技術中，可見光攝影技術可以通過捕捉火災現場的照片和視頻來快速確定火災的位置和規模。無人機搭載的高清相機可以捕捉到高分辨率的圖像和視頻，這些圖像和視頻可以為救援人員提供火場情況的詳細信息，幫助他們更好地了解火災現場的情況，提高滅火救援的效率和準確性。第二，可見光攝影技術可以捕捉火災現場的煙霧和火焰等信息，這些信息可以幫助救援人員評估火勢的發展情況，采取更加有效的滅火措施。第三，可見光攝影技術可以為后續的火災調查提供重要的證據，幫助相關部門更好地了解火災原因和防范措施。

3.激光測距。激光測距技術是無人機防火預警中的一項重要技術，主要利用激光傳感器進行測距，可以實時準確地獲取火災現場的距離信息，從而提供更加精準的火災預警信息。激光測距技術在無人機防火預警中的應用具有很多優點。第一，它可以在短時間內對火災現場進行快速準確的距離測量，為滅火救援提供重要的參考信息。第二，激光測距技術具有非接觸式測量的特點，可以在不影響火場的情況下進行距離測量，保障了滅火救援人員的安全。第三，激光測距技術可以適應不同環境條件下的測量需求，如在夜間、低能見度等特殊條件下進行測量。第四，激光測距技術在無人機防火預警中的應用，可以實現多目標距離測量和距離信息的可視化展示，幫助救援人員更好地了解火場情況，提高滅火救援的效率和準確性。第五，激光測距技術可以與其他傳感器相結合，如紅外成像、氣體傳感等，形成多源數據融合，從而進一步提高火災預警和救援的準確性和可靠性。

三、無人機在森林草原防火預警中的實踐

（一）無人機巡護預警

將甘肅省森林和草原火災風險普查的分析評估結果作為依據，在對各項機制深入落實的基礎上，合理劃分森林草原火災風險區域，讓其形成標準方形網格，對無人機合理利用，完善網絡評估機制。通過使用無人機搭載專用攝像機，依照預定的飛行航線，將巡護監測任務高效完成，快速找出區域內的火情險情、違法焚燒等情況，并對所獲取的影像信息實時傳送，讓火情得到智能化識別和預警，以便應急指揮中心在制定相應決策時，能夠有可靠的數據作為支撐，使林火撲救工作順利推進，節約時間和人力。無人機除了能減少巡航盲區，還能提高巡航效率與效果，提高森林草原的防火安全性，逐步朝著數字化、智能化的方向發展。

（二）森林草原火情和動態監控

無人機具有攜帶便利、起飛降落要求低的特點，不會被氣象等因素干擾，可以實現全天候飛行。無人機發現火情后，可以在第一時間切換到半自動人工操作模式，對火場定點盤旋偵查，快速獲取火點的具體位置及風力風向氣象等各方面信息，然后利用5G 網絡等將信息傳送到護林員移動端及各級部門，通過數據的分析及影像識別，讓火情位置精準確定，幫助相關部門及人員了解火情發展情況，為指揮部門決策的制定提供依據。森林草原火災撲滅后，余火復燃的情況較為常見。在無人機的支持下，可以對余火復燃開展動態化監測和預警，通過搭載紅外熱成像儀，對火場范圍內展開全方位檢測，依照回傳的火力熱力值，精準判斷復燃的位置，及時安排消防人員全面清理余火，保證余火復燃的情況能夠得到有效控制。

（三）森林草原違法行為警示

在利用無人機過程中，巡護半徑大，可以通過搭載語音傳輸及擴音模塊，在巡航期間，倘若出現人為焚燒等違法行為，可以第一時間通過語音制止，并對其展開相應的防火防控教育，增強工作人員的思想意識。無人機在應用過程中，可以定期播放森林草原防火相關知識，讓防火宣傳的效率和覆蓋面擴大。同時，在無人機的支持下，可以采取不定點飛行的方式，及時找出違法行為并拍照取證，以便后續執法部門的執法工作能夠有序推進。

四、應用無人機進行森林草原防火預警的發展趨勢與建議

（一）發展趨勢

1.自動化作業。隨著科技的不斷發展，無人機的應用越來越廣泛。其中，應用無人機進行森林草原防火預警是一個重要的應用場景。未來，這一應用場景的發展趨勢將主要體現在自動化作業上。傳統的森林草原防火預警需要人力巡查，工作量大，效率低；利用無人機進行巡查則可以大幅提高工作效率和準確性。自動化作業是無人機應用的一個重要發展趨勢。未來，隨著無人機技術的不斷發展，無人機將可以實現自主飛行、自主任務執行、自主充電等自動化操作，從而進一步提高工作效率，減少人力投入。同時，自動化作業也可以提高防火預警的準確性。利用機器學習算法對無人機采集的數據進行處理，可以識別潛在的火源，提前進行預警。無人機的應用可以在保障森林草原防火安全的同時，減少人為因素的影響，更好地保護自然環境。

2.智能化管理。無人機在森林草原防火預警中的應用越來越普遍，未來的發展趨勢將主要體現在智能化管理方面。隨著技術的不斷發展，無人機可以通過智能化管理系統實現更加高效的防火預警。智能化管理的實現需要依靠無人機技術的不斷升級，從傳統的遙控操作到自主飛行、自主任務執行等自主化操作，無人機的智能化程度將會不斷提高。同時，隨著數據處理和算法的不斷優化，無人機可以通過搭載高清相機和傳感器等設備，獲取更加精準的數據，幫助智能化管理系統更好地識別火源，提前進行預警。

3.多元化功能。無人機在森林草原防火預警中的應用越來越廣泛，未來的發展趨勢將主要體現在多元化功能方面。隨著無人機技術的不斷升級，無人機將具備更加多樣化的功能，不僅可以用于防火預警，還可以用于其他領域。第一，隨著數據處理和算法的不斷提高，無人機可以通過搭載高精度的傳感器和相機，實現更加全面的數據采集。除了火源預警，無人機還可以用于環境監測、植被分析、災害評估等領域，為生態環境保護和自然災害預警提供支持。第二，無人機可以與其他技術相結合，發揮更多的應用價值。例如，無人機與人工智能技術相結合，可以實現更加智能化的防火預警和管理，提高防火預警的準確性和工作效率。第三，無人機可以與機器人、衛星等技術結合，實現多模態、全球覆蓋的數據采集和應用。第四，無人機的多元化功能可以通過不同的載荷和附件進行擴展。例如，無人機可以通過搭載熱成像相機、氣象儀器等設備，為防火預警提供更加豐富的數據支持。

（二）建議

1.提高森林草原防火水平和能力。森林草原火災頻發，給生態環境和人民生命財產造成了極大的損失。無人機防火預警應用作為一種新型的防火手段，具有重要的應用價值。第一，無人機防火預警應用可以通過搭載高精度傳感器和設備，實時監測森林草原的火災情況，并及時將信息傳輸至指揮中心。與傳統的人力防火和飛機巡邏相比，無人機防火預警應用更加高效和實時，可以大幅減少火災發生后的撲救難度和損失。第二，為了提高無人機防火預警應用的效果，還可以加強對其技術能力的培訓和改進。通過對防火無人機進行升級和改進，使其能夠更加準確、快速地探測到火源，提高防火預警的準確性和及時性。第三，建立更加完善的防火監測網絡，將多個無人機進行聯網，形成覆蓋面更廣、響應更迅速的無人機防火預警體系。因此，通過提升森林草原防火水平和能力，加強無人機防火預警應用效果，可以更好地保護生態環境和人民的生命財產，實現森林草原可持續發展的目標。

2.促進森林草原可持續發展。森林草原的保護和可持續發展已經成為成為人們越來越重視的問題，防火作為森林草原保護的重要環節，無人機防火預警應用成為其中的重要手段。通過加強無人機防火預警應用效果，可以更好地促進森林草原的可持續發展。第一，無人機防火預警應用作為一種高效、實時的防火手段，可以更加準確地發現火源，有效減少火災發生后的撲救難度和損失。第二，無人機防火預警應用可以提高防火預警的準確性和及時性，有效避免火災擴散和蔓延。第三，加強無人機防火預警應用效果還可以帶來其他的積極影響。例如，可以提高森林草原生態系統的穩定性和可持續性，保護生物多樣性和生態環境。第四，無人機防火預警應用可以降低森林草原火災對經濟社會的影響，保障人民的生命財產安全，促進經濟的可持續發展。因此，通過加強無人機防火預警應用效果，可以更好地促進森林草原的可持續發展，保護生態環境和人民的生命財產安全，實現經濟社會可持續發展的目標。

五、結語

綜上所述，無人機技術在森林草原防火預警中具有廣泛的應用前景和重要的意義。通過不斷完善技術和管理機制，我們相信，無人機防火預警技術將為森林草原防火工作提供更加高效和可靠的保障，也將為我國生態文明建設做出積極的貢獻。