無人機系統(tǒng)在森林防火中的應用探析

劉麗萍 李云芳

摘要：森林火災是森林自然災害中破壞性、危害性極大的災害之一，其突發(fā)性強、撲救難度大，一旦蔓延開來，會對森林資源及林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)造成極大破壞，危及林區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全。無人機是一種可遠程操控的無人駕駛飛行器，在軍事領域的發(fā)展應用已經(jīng)相對比較成熟，近年來逐漸在氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等民用領域得到廣泛的應用?；诖耍疚恼聦o人機系統(tǒng)在森林防火中的應用探析，以供相關從業(yè)人員參考。

關鍵詞：無人機系統(tǒng);森林防火;應用探析

隨著時代的發(fā)展，科學技術不斷更新和進步，科學技術逐漸被應用于日常生活的各個方面，如將無人機系統(tǒng)應用于森林防火工作中。森林防火對于保護國家森林資源及維護人民的生命財產(chǎn)安全具有重要意義，相比傳統(tǒng)的預防及救援方式，無人機系統(tǒng)更安全、更科學，值得在森林防火中推廣使用。

1無人機系統(tǒng)簡介

無人機是通過程序控制和無線電遙控的一種飛行裝置，是對所有無人飛行裝置的統(tǒng)稱。無人機的特點在于體積較小、造價較低、操作較為方便等。在相同的時間內(nèi)，無人機的工作面積相對更大，且消耗的成本更少，具備更強的機動性，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵回收。同時，無人機有著更強的清晰度，能夠幫助自然保護區(qū)進行實時火情了解。另外，無人機還具備無線數(shù)據(jù)和數(shù)字傳輸?shù)墓δ?，無需進行野外架線即可實現(xiàn)大范圍監(jiān)控，主要應用于森林火情偵查和火情定位以及搶險救災的輔助工作。因為無人機的操作無需人員進入現(xiàn)場，所以具備較強的安全性，避免了火情偵查工作中存在的局限性，能夠有效實現(xiàn)自然保護區(qū)的數(shù)字化管理，大大減少自然保護區(qū)管理的成本和支出。在對火情進行偵查的同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)野生動物、病蟲害以及生態(tài)環(huán)境等方面內(nèi)容的監(jiān)測，對于自然保護區(qū)的建設管理工作提供了重要的幫助。

2無人機系統(tǒng)的特點

2.1應急飛行

對于各類環(huán)境突發(fā)意外、重大污染事件而言，無需飛行員進行駕駛，借助地面遙控，就能夠讓無人機對目標高危地區(qū)進行航拍，隨時對這一地區(qū)有關的情況進行監(jiān)測，并反映出污染是否發(fā)生擴散的情況，最終，搜集所需的相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，為有關人員制訂出搶救方案提供客觀參考。

2.2數(shù)據(jù)采集準確

無人機技術的測量范圍更加廣泛，在大范圍的監(jiān)測中可根據(jù)光譜分析的原理和技術對檢測空間中的數(shù)據(jù)進行全面準確地采集和分析，并通過多次測量和分析使數(shù)據(jù)變得更為精確有效。

2.3機動靈敏

無人機本身的重量較輕，不會被飛行環(huán)境所影響，對飛行場地的要求也不高，飛行方法十分靈活，可以更為訊速地響應各項航拍任務。大多無人飛行任務所需的航拍高度低于1000m，通常都無需專門去申請空域，可以在全國各個地區(qū)實施監(jiān)測。

3森林防火的現(xiàn)實意義

現(xiàn)如今，全球性氣候變暖已經(jīng)發(fā)展成為一種不爭的事實，引起了越來越多科研人員的關注，我國也相繼出臺了一系列的政策以及應對方針，加強了森林資源的保護力度，并不斷地致力于拓展我國森林覆蓋面積，但是與其他國家相比，我國森林資源覆蓋率依然較低，在人均森林面積方面更是低于世界平均水平。由于我國人口基數(shù)較大，在資源利用率方面更是遠遠高于其他國家，隨著城市化進程的加快，空氣污染、城市環(huán)境污染等諸多問題漸漸顯現(xiàn)出來，而森林則是有效協(xié)調(diào)生態(tài)平衡與人類活動的關鍵紐帶，是大自然賦予人類的財富，甚至被譽為“地球之肺”，可有效調(diào)節(jié)生態(tài)平衡，但是我國現(xiàn)存的森林資源的覆蓋面積，顯然不足以彌補這些問題，在此形勢下，對森林資源的保護以及加強森林防火工作已然刻不容緩，不僅如此，森林資源更是承載著保護生物多樣性、凈化空氣質(zhì)量、維護自然環(huán)境的歷史使命，我國雖在林業(yè)領域取得一定發(fā)展成果，卻依然無法滿足我國當前生態(tài)調(diào)節(jié)的實際需求，如何經(jīng)營森林并做好防火工作是擺在我們面前的現(xiàn)實問題和長期課題。

4無人機系統(tǒng)在森林防火中的應用探析

4.1火災監(jiān)測中的應用

針對某些森林火災發(fā)生幾率比較高的地區(qū)而言，有效應用無人機遙感技術，能切實有效地探測和預防森林火災，并著重科學合理地評估火災出現(xiàn)后的現(xiàn)場具體情況。第一，利用無人機進行森林火災發(fā)生情況的有效監(jiān)測，準確探測出火點位置，并明確火災面積，發(fā)出預警提示，進而分析火點坐標，第二，通過無人機遙感技術提取相對應的遙感圖像，然后結合具體情況，將森林火災圖像有效轉(zhuǎn)化成為HSV空間，并選擇徑向基函數(shù)為向量機核函數(shù)，可更有效地識別出火災，使火災的危害程度進一步降低。第三，應用基于無人機遙感影像的熱成像數(shù)字攝像機，利用視頻圖像與灰度閾值的探測，能精準高效地判斷是否存在火災隱患。第四，利用無人機遙感能充分地對比火災前后圖像，從而進一步有效明確相似度閾值，更加智能化地識別火災的具體情況。除此之外，利用無人機遙感技術，也可以更科學精準地調(diào)查和評估火災后的具體場景，在實踐過程中，以具體的調(diào)查和評估結果為基準，從而采取更有針對性的應對策略，能提升火災監(jiān)測和控制效果。

4.2災后余火監(jiān)測

森林火災撲滅后，對于余火目前主要還是依靠消防人員進行現(xiàn)場留守清理，巡查監(jiān)測。但對于受災面積大、林情復雜的火場，余火清理的難度較大。余火一般為陰燃，只有少量青燈或是無煙，具有較強隱蔽性，依靠人工巡邏清理，往往只有在余火擴大到一定范圍才能發(fā)現(xiàn)，再加上火場周邊可燃物受熱輻射影響變得十分干燥，稍有不慎，就可能火情再起，快速蔓延。無人機搭載紅外熱成像儀，在林火撲滅后從空中對火場進行余火監(jiān)測，結合GPS定位，可以直觀的顯示火場的熱值分布，標示出火場的易燃區(qū)域，為地面消防人員的余火清理指明方向，從而有效提高余火清理的效率，降低余火清理難度，也能夠有效避免消防人員受余火復燃的威脅，增強火場余火清理的安全性。

4.3森林防火巡檢中的應用

無人機作為一種飛行器，可由飛控人員遠程對其進行操控航行。以無人機為平臺，其上可搭載一些設備和系統(tǒng)，能實現(xiàn)對相關區(qū)域遠程偵察，將現(xiàn)場畫面和設備運行數(shù)據(jù)實時傳到監(jiān)控中心，后臺通過客戶端即可查看實時視頻并與現(xiàn)場互動并下達指示。無人機航拍直播等相關技術正是一種實現(xiàn)林業(yè)巡檢、森林監(jiān)測的新技術手段。應用于森林巡檢的無人機直播平臺可選擇輕型無人機系列，考慮到森林防火巡查的特殊性，可在無人機上搭載高清變焦可見光相機系統(tǒng)、熱紅外攝像儀、數(shù)傳系統(tǒng)、高清圖傳系統(tǒng)等。通過無人機搭載高清攝像頭、音頻模塊以及網(wǎng)絡傳輸模塊，進行實時視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸，再通過網(wǎng)絡圖傳系統(tǒng)將視頻、音頻數(shù)據(jù)傳回林業(yè)部門視頻監(jiān)控中心，實現(xiàn)機動靈活的視頻監(jiān)控，從而提升巡檢等工作效率，保障人員的安全。

5.結語

無人機系統(tǒng)在森林防火方面具有極高的應用價值。利用無人機進行空中巡航，可以準確定位火災位置，與地面指揮中心密切聯(lián)系，對工作人員的數(shù)據(jù)整合及遠程指揮都極為有利。無人機系統(tǒng)在森林防火領域有良好的發(fā)展前景，應積極更新與推廣，以便在森林防火作業(yè)中發(fā)揮更多的優(yōu)勢和作用。

參考文獻：

[1]劉玉潔，呂振義，劉亞京，呂文紅.無人機在林火防控中的應用[J].森林防火，2019（04）：36-40.

[2]滕鵬飛，鄧莉.無人機在林業(yè)中應用的幾點思考[J].防護林科技，2019（11）：81-82+88.

[3]雷潤哲.淺談森林防火中無人機的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)村實用技術，2019（09）：83.

[4]趙南.無人機系統(tǒng)在森林防火方面的應用及其發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)與技術，2019，39（01）：110-111.

[5]王艷秋.無人機系統(tǒng)在森林防火方面的應用及其發(fā)展[J].現(xiàn)代園藝，2018（10）：229.

云南云龍?zhí)斐貒壹壸匀槐Ｗo區(qū)管護局 ?云南 ?云龍 ?672700