森林防火中無人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

李加生

【摘要】：越來越多的高新科技加入到了森林防火工作中，這些前沿科技產(chǎn)物讓森林防火事業(yè)煥然一新。其中無人機(jī)運用對森林防火起到了巨大的效果。本次課題主要研究無人機(jī)對森林防火起到了哪些作用。在未來，無人機(jī)又將給森林防火帶來哪些影響。

【關(guān)鍵詞】：森林防火；無人機(jī)；發(fā)展趨勢

20世紀(jì)90年代，無人機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，直到今日，無人機(jī)已經(jīng)進(jìn)入到了尋常百姓家中。那么，在森林防火中無人機(jī)又是如何發(fā)揮其作用的，無人機(jī)為森林防火帶來了什么變化，這些都值得我們?nèi)タ偨Y(jié)學(xué)習(xí)?？梢灶A(yù)料到，在未來以無人機(jī)為代表的高新科技產(chǎn)物將不斷滲透到森林防火工作中，它們會對森林防火工作起到顛覆性的改善，這對于森林防火，乃至生態(tài)建設(shè)都將是一個巨大的福音。

1無人機(jī)的發(fā)展歷史

在很多人看來無人機(jī)是一個新興事物，然而無人機(jī)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了漫長的歷史。無人機(jī)，即無人駕駛飛機(jī)，其構(gòu)想最早是在20世紀(jì)20年代由英國人提出。到40年代，無人機(jī)的雛形無人靶機(jī)才正式出現(xiàn)，它主要作用是訓(xùn)練防空炮手。第二次世界大戰(zhàn)之后，有很多退役的飛機(jī)被改裝成靶機(jī)或用作特殊研究，同時伴隨著電子科技的深入應(yīng)用，無人機(jī)開始在偵察領(lǐng)域嶄露頭角。

在20世紀(jì)90年代之前，無人機(jī)因為成本相對較低，且不存在飛行員死亡的風(fēng)險，主要在軍事領(lǐng)域發(fā)揮效用，它能夠進(jìn)行偵察監(jiān)視、情報收集、跟蹤通信、定位校射等[1]。90年代，美軍研發(fā)出新型無人機(jī)，用來敵方欺騙雷達(dá)系統(tǒng)，這類誘餌無人機(jī)的出現(xiàn)，極大地啟發(fā)了人們對無人機(jī)研究的興趣。

時至今日，無人機(jī)已經(jīng)不僅僅適用于軍事領(lǐng)域，而在其他領(lǐng)域一樣大有作為。例如在民用中，無人機(jī)可以在交通巡邏、治安監(jiān)控、城市管理、農(nóng)業(yè)林業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險救災(zāi)、航空探礦等方面發(fā)揮作用。比如我國在2011年3月的云南盈江地震災(zāi)害發(fā)生后，搭載有無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的無人機(jī)奔赴災(zāi)區(qū)，收集了最新的影像數(shù)據(jù)資料，為應(yīng)急指揮救援，災(zāi)情監(jiān)控與偵察以及災(zāi)后調(diào)查與評估等提供了寶貴的科學(xué)依據(jù)。

2森林防火中無人機(jī)的應(yīng)用

森林是地球上最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，是地球上的基因庫、碳貯庫、蓄水庫和能源庫，在維系地球生態(tài)平衡中起著至關(guān)重要的作用，是人類賴以生存和發(fā)展的資源和環(huán)境。這些植物群落分布在地球的絕大多數(shù)地區(qū)，對調(diào)節(jié)水文湍流、降低二氧化碳、改善空氣質(zhì)量、維系動物群落和鞏固土壤起著決定性作用，是地球生物圈中最重要的組成部分。無人機(jī)的興起對森林防火工作而言，無異于開辟新天地。

2.1森林防火中無人機(jī)發(fā)揮的作用

據(jù)統(tǒng)計中國每年平均發(fā)生森林火災(zāi)約1萬多次，燒毀森林幾十萬至上百萬公頃，約占整個中國森林總面積的4～8‰。森林火災(zāi)對森林生態(tài)環(huán)境的破壞主要體現(xiàn)在：燒毀林木，燒毀林下植物資源，危害野生動物，破壞土質(zhì)結(jié)構(gòu)，引發(fā)水土流失，污染下游河流水質(zhì)，污染空氣等，這些破壞會致使整個森林的生態(tài)平衡，使生物量銳減，生產(chǎn)力下降。部分森林特大火災(zāi)甚至?xí)斐赏恋乩砘再|(zhì)改變，形成極端生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致整片森林成為荒地。綜上所述，森林火災(zāi)對森林的危害性可見一斑。而無人機(jī)在巡護(hù)、監(jiān)控以及火情偵察等方面天然具有的優(yōu)勢對森林防火工作的實行有很大的幫助。

2.1.1無人機(jī)的防火作用

由于中國山區(qū)面積占國土總面積的69%，然而絕大多數(shù)森林資源集中分布在廣袤的山區(qū)地帶，這些山區(qū)交通出行條件較差[2]，存在人、車到達(dá)困難，飲食、燃料補給困難等情況，對于森林防火工作的展開造成了很大的限制。而無人機(jī)可以對此類地區(qū)進(jìn)行有效的巡護(hù)、巡邏以及火情偵察，充分滿足山區(qū)的森林防火需求。

在森林防火中，最關(guān)鍵的任務(wù)便是防火，從根源上杜絕森林火災(zāi)發(fā)生。首先，對于要防護(hù)的林區(qū)，要做好充足的實地調(diào)查，收集準(zhǔn)確的林區(qū)資料，有人駕駛飛機(jī)在大區(qū)域林區(qū)確實更方便一些，但對于小區(qū)域林區(qū)成本實在是太高，反觀無人機(jī)，它具有得天獨厚的優(yōu)勢。無人機(jī)成本較低，操作簡單，可以廣泛應(yīng)用于大小林區(qū)，搭載攝影設(shè)備的無人機(jī)通過預(yù)定線路，展開高空巡邏，在巡護(hù)期間還能對可疑地帶采取降落檢查，達(dá)到收集林區(qū)資料、準(zhǔn)確排除火源的效果。

其次，無人機(jī)可以滿足大范圍監(jiān)控，這種高密度的巡護(hù)、巡邏、火情偵察，有助于及時發(fā)現(xiàn)林火，做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報，迅速組織防火救援隊伍，變有災(zāi)為無災(zāi)，變大災(zāi)為小災(zāi)。

最后，與有人機(jī)相比，無人機(jī)還具備克服惡劣的天氣和復(fù)雜的起降地點等優(yōu)勢，不存在人員安全問題，而且無人機(jī)可以實時巡護(hù)、不間斷偵察火情，讓森林24小時處于監(jiān)控狀態(tài)，使森林火險的發(fā)生率降到最低。

2.1.2無人機(jī)的撲火作用

無人機(jī)的出現(xiàn)可以有效提高森林火險信息收集的速度和精確度，大大縮短森林火災(zāi)撲救的時間，降低人民財產(chǎn)損失，節(jié)約人力物力資源的投入。

在撲火救災(zāi)過程中，無人機(jī)能發(fā)揮如下作用：①在火災(zāi)上空作業(yè)[3]。森林火災(zāi)發(fā)生時，使用有人機(jī)受限于火勢很難低空飛行，獲取準(zhǔn)確的火險資料，而且火災(zāi)也嚴(yán)重威脅者飛行的安全。無人機(jī)則沒有此方面的限制，它利用配備的攝像和影像傳輸設(shè)備偵察森林火災(zāi)，將火情第一時間反饋給地面工作者，最大限度減少森林火災(zāi)造成的損失。②全天監(jiān)測火情。森林火災(zāi)一旦發(fā)生，絕不是短時間內(nèi)可以完全撲滅的，只有對火情24小時監(jiān)測，掌握火勢發(fā)展的動向，才能使撲救工作高效開展。③科學(xué)輔助撲救指揮。無人機(jī)具有高空監(jiān)控火情動態(tài)的條件，應(yīng)急指揮部門利用無人機(jī)第一時間反饋回的火險資料，可以制定合理的撲救線路，撲救方法，最大限度的保障消防人員的生命安全，使應(yīng)急指揮工作及時、有序、合理、科學(xué)地實行。

2.2無人機(jī)對森林防火工作的改善

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害。自從無人機(jī)加入森林防火工作以后，對森林防火做出了極大的改善。

第一，無人機(jī)讓森林防火的難度有所下降。因為地形、自然條件等原因，云南的很多地區(qū)交通不便，難以進(jìn)行森林防火工作，而無人機(jī)成本低，操作簡單，適用于復(fù)雜地形的優(yōu)勢使得這些森林防火的困難地區(qū)也有能力去開展防火工作。第二，無人機(jī)在巡護(hù)、偵察火情上的優(yōu)勢，使得林區(qū)時刻處于可控范圍內(nèi)，令森林火災(zāi)的發(fā)生率大大降低。而且一旦有火情出現(xiàn)，無人機(jī)也可以第一時間將火源控制，將火災(zāi)消滅在初期，讓大火變小火，讓小火變無火。第三，無人機(jī)讓撲救人員更加安全。無人機(jī)對火情實時監(jiān)測，讓撲救指揮部能夠及時有效的做出正確的決定，讓撲救人員掌握最新的火險信息，選擇更為安全的線路，讓撲救工作的安全系數(shù)大大提高。

3無人機(jī)在森林防火中的發(fā)展趨勢

立足當(dāng)下，放眼未來。無人機(jī)會在森林防火中發(fā)揮越來越重的作用，因此對于無人機(jī)開發(fā)，我們要大力支持。

3.1推進(jìn)無人機(jī)技術(shù)研發(fā)

在森林防火工作中，我國無人機(jī)系統(tǒng)仍存在不足之處。例如：抗風(fēng)能力稍弱，低能見度條件飛行能力不足，續(xù)航時間不長[4]，搭載能力較差，缺乏夜航能力，無人機(jī)在飛行期間發(fā)生故障容易墜落損壞。面對我國廣袤的森林，無人機(jī)的數(shù)量也有不足，在實行無人機(jī)森林防火監(jiān)測時，因為無人機(jī)系統(tǒng)的不完善，使得無人機(jī)工作效率難以達(dá)到理想效果。這一系列問題，都需要引起有關(guān)部門的高度重視。

除了加大無人機(jī)的研發(fā)力度，還要對無人機(jī)機(jī)型進(jìn)行專業(yè)化分類，比如在特殊環(huán)境下（低溫，高原，暴風(fēng)，暴雨）專用的無人機(jī)，搶險救災(zāi)專用無人機(jī)等。因為森林火災(zāi)本來便是極端環(huán)境，如果平時使用的無人機(jī)無法在火災(zāi)發(fā)生時發(fā)揮作用，那對于撲火救援行動無疑是雪上加霜，所以專用無人機(jī)的研發(fā)不容忽視。

3.2加強(qiáng)無人機(jī)應(yīng)用教育

在我國雖然也有無人機(jī)與森林防火相結(jié)合的案例，但無人機(jī)還未大范圍普及使用。特別是我國森林防火中的無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用還處在初級階段，沒有形成規(guī)模，許多地方?jīng)]有認(rèn)識到無人機(jī)在森林防火中的前瞻性，還有許多地方?jīng)]有足夠的財政支持，這些都問題需要逐步解決。當(dāng)務(wù)之急，是舉行無人機(jī)推廣教育，不僅要用實際案例宣傳無人機(jī)的優(yōu)勢，還要指導(dǎo)消防人員掌握無人機(jī)的操作與維護(hù)，合法合理使用無人機(jī)，建立一支以無人機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化、專業(yè)化森林防火救援隊伍。無人機(jī)在巡邏、偵察火情等方面具有的天然優(yōu)勢可以在森林防火中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，必須有效利用它的這一優(yōu)勢，才能讓森林防火工作得以進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)語

無人機(jī)能在高空收集大范圍的森林火險實時影像數(shù)據(jù)，讓森林防火，撲火行動更加專業(yè)化，高效化。現(xiàn)階段無人機(jī)在巡山護(hù)林，林火撲救中還有更大的潛力等著我們?nèi)グl(fā)掘。無人機(jī)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，對其我們需要予以足夠的重視。如今正是無人機(jī)研發(fā)的黃金時代，如果不能抓住這個機(jī)會，在不久的將來，我們只能望其項背。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李濱，王宏宇，楊笑天.無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火方面的應(yīng)用及其發(fā)展[J].數(shù)碼世界，2016（7）：32-34.

[2]崔新宇，劉艷萍.關(guān)于無人機(jī)在森林防火監(jiān)測方面的探究[J].科技與創(chuàng)新，2014（7）：128-130.

[3]吳敏高，劉甫興，陸克宇.無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火方面的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（36）：38-39.

[4]王振師，周宇飛，李小川，等.無人機(jī)在森林防火中的應(yīng)用分析[J].林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2016，32（1）：31-35.