關于無人機在森林防火監(jiān)測方面的探究

白磊

摘要：現(xiàn)階段，我國借助無人機來進行監(jiān)測和預警森林的火情工作還不夠完善，正處于發(fā)展的初級階段。運用無人機體系能夠準確地監(jiān)側測到森林中發(fā)生的火災情況，利用無人機自動化的功能，可以將現(xiàn)場的情況通過圖像顯示在計算機上，通過計算機來分辨是否出現(xiàn)了火災，然后再找到精確的火災地點。本文主要分析了無人機在森林防火監(jiān)測工作中的情況，僅供參考。

關鍵詞：無人機；森林防火；遙感技術

1無人機

1.1無人機發(fā)展簡史

無人駕駛飛機又被稱為無人機，它是一種有動力、可控制，由無線遙控設備或設定的自身程序進行操縱控制，能攜帶多種設備，執(zhí)行多種任務，并能重復使用的無人駕駛航空器。與有人駕駛飛機相比，它具有結構簡單、飛行穩(wěn)定、使用成本低、使用安全、對環(huán)境要求低等優(yōu)點。1917年，英國人研制成功了世界上第一架無人機，此后的40年便發(fā)展緩慢，到20世紀60年代其研制的步伐又開始加快。迄今為止，世界上已研制出幾百種型號的無人機，并不斷加大對新興無人機的投入力度。隨著空氣動力學、自動控制、自主導航、計算機技術、遙感技術等領域的發(fā)展，無人機的發(fā)展取得了重大突破。進入21世紀以來，隨著無人機在軍事方面的應用不斷成熟和現(xiàn)代信息技術的J決速發(fā)展，無人機與現(xiàn)代信息技術相結合，在非軍事領域的應用也越來越受到人們的關注。

1.2無人機技術

無人機的應用技術，即根據(jù)森林防火的需要搭載相應的設備，比如高清CCD數(shù)碼相機、多光譜成像儀、紅外掃描儀等，具有成本低、能源消耗少的特點，尤其是具備多功能可重復使用等技術優(yōu)勢，減輕了人員風險，節(jié)約了人力、物力。近年來，無人機遙感技術不斷進步，并在多領域取得了突破性的發(fā)展。無人機遙感的高時效、高分辨率等性能優(yōu)勢備受使用者的青睞，這大大擴大了應用范圍和用戶群，具有廣闊的應用前景。無人機遙感在森林調(diào)查中主要應用在林火監(jiān)測工作中。無人機加載相應的遙感設備，可以實現(xiàn)對林區(qū)的全天候監(jiān)測，及時進行火情預警、報告火情信息，以便及時展開行動，將財產(chǎn)損失和人員傷亡降到最低。用于森林監(jiān)測的無人機可按地面控制人員劃定的路線進行空中巡查，實時將空中獲取的影像數(shù)據(jù)等傳回地面控制站，地面控制站進行處理分析后傳給林火消防部門。對于可疑區(qū)域，地面控制人員通過遙控無人機的飛行狀態(tài)和改變飛行軌跡，對目標區(qū)域進行詳細偵查。對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)火情的地區(qū)，要部署無人機進行實時監(jiān)控，森林消防部門迅速組織滅火隊伍，提高滅火效率，減少人員傷亡，減少財產(chǎn)損失。例如作為微型無人機的多軸飛行器，它利用多個旋翼作為飛行引擎來進行空中飛行，它的重量較輕，不受較大機翼的限制，具備自主起飛和降落的優(yōu)勢。多軸飛行器利用相應的機載遙感設備使圖像顯示在計算機上，通過識別系統(tǒng)確定是否為火點，并進行精確的火點定位。多軸飛行器技術迅速發(fā)展，不存在過多技術壁壘和限制，將它應用于森林防火中，可以及時獲取火場信息，將林火的發(fā)展動態(tài)實時傳回地面控制系統(tǒng)中，為地面撲火指揮提供可靠信息。

2我國森林防火的形勢和市場需求

2.1我國森林防火的形勢

森林在生長發(fā)育過程中常遇到各種自然災害，而林火帶來的危害是最嚴重的。森林是人類不可缺少的一部分，它不僅為人類的生存提供了必要的木材和各種林副產(chǎn)品，同時，還為人類和野生動物的生存提供了良好的環(huán)境保障。目前，我國擁有森林面積約2.08X10'hm'，森林蓄積量為1.5137X109m3，森林覆蓋率為21.63%，平均每年發(fā)生森林火災一萬多次，年均受害森林面積有幾十萬至上百萬公頃。我國地大物博，擁有豐富的林業(yè)資源，但與豐富的森林資源形成對比的還有多發(fā)、頻發(fā)的森林火災，給我國寶貴的森林資源造成了巨大的損失。從小處著眼，森林火災嚴重影響了人民群眾的生命、財產(chǎn)安全，影響生態(tài)環(huán)境，影響我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施；從大處來看，林火救援不力將嚴重影響我國社會的和諧、穩(wěn)定，影響我國在國際社會中的聲譽。

因此，國家向來十分重視森林防火工作。森林防火事關人民群眾身體健康和財產(chǎn)安全，事關森林安全和社會穩(wěn)定，事關林業(yè)發(fā)展和社會主義現(xiàn)代化建設。森林火災是一種易造成巨大損失、撲救難度大的自然災害，所以，我們必須要未雨綢繆，防患于未然。

如果進行實地調(diào)查，一般要花費大量的人力和物力，尤其在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的南方集體林區(qū)，如果要進行調(diào)查，勞動強度極大。特別是在有火源的地方進行傳統(tǒng)的調(diào)查、監(jiān)測更是一項危險的工作。而有人駕駛飛機拍攝的航空圖像，大多數(shù)時候不能滿足高精度、高分辨率的要求，尤其是易受環(huán)境影響，不容易獲取高分辨率圖像。有人駕駛飛機只能滿足大面積監(jiān)測的需要，對小區(qū)域林區(qū)來說，極易造成資源的浪費，有時也不能滿足定點觀測的需要。而無人機遙感技術解決了這方面的需求，可根據(jù)地面控制人員的要求，按預先設計的飛行路線和飛行高度，對目標區(qū)域進行中低空偵察，如果有需要，還可進行近距離抵近觀測。由于在多數(shù)情況下可見光波段就可滿足要求，無人機只需裝載相應設備即可，這樣做既減輕了無人機的載荷，又便于在環(huán)境復雜的林區(qū)起降。

2.2我國森林防火的市場需求

中國地域遼闊，地形復雜，氣候多樣，森林火災時有發(fā)生，如何解決森林防火的問題，已成為林業(yè)工作的當務之急?，F(xiàn)代森林防火是以科學發(fā)展觀為目標保護林業(yè)資源和森林生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)林區(qū)的生態(tài)管理和森林的高效可持續(xù)發(fā)展，使社會、經(jīng)濟與生態(tài)、環(huán)境相協(xié)調(diào)。因此，將無人機應用于森林防火監(jiān)測中，有助于及時發(fā)現(xiàn)林火（特別是初火和引火），做到早發(fā)現(xiàn)、早預報，迅速組織防火隊伍，變有災為無災，變大災為小災。

從20世紀50年代起，我國無人機發(fā)展距今已有幾十年的歷史，先后研制出多種無人機。從市場總體需求分析，根據(jù)美國等先進國家的經(jīng)驗，按數(shù)量計算，民用無人機的市場需求占總需求的12%微小型無人機占69.5%；按價值量計算，中長空航時、高長空航時無人機的市場需求總量占總需求量的60%.因此，立足于我國的防火形勢和建設節(jié)約型社會的基本要求，中空長航時無人機和微小型無人機是較為合適的產(chǎn)品對象一一上述產(chǎn)品的無人機平臺技術不僅簡單、成本較低，還可裝載滿足多樣化需求的設備。

無人機在高空作業(yè)所以就算在烏云的條件下依舊可以使用，相比較飛機和衛(wèi)星測繪，容易受到云層的干擾，低空作業(yè)的無人機較為方便，同時低空能夠從建筑的多個角度進行拍攝，能夠拍攝到很多倍建筑物遮擋的一部分情況。電子攝像技術相位方便，按照防抖裝置后，利用連拍可以拍攝長距離的樣片，資料整體性較好。

對于面積較小的大比例尺地形測量任務（10～100km2，受天氣和空域管理的限制較多，大飛機航空攝影測量成本高；而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也比較高。而將無人機遙感系統(tǒng)進行工程化、實用化開發(fā)，則可以利用它機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的影像，從而將大量的野外工作轉入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動強度，又能提高作業(yè)的效率和精度。

3結束語

總之，將無人機部署到人、車無法到達的偏遠地區(qū)，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)森林火情，迅速掌握林火態(tài)勢和各種需要的信息。作為現(xiàn)有林業(yè)監(jiān)測手段的有力補充，無人機能做到“快、全、細”，以爭取偵查工作的主動權。無人機顯示出有人機無法比擬的優(yōu)越性，在森林防火監(jiān)測中必將被廣泛應用。

參考文獻

[1]趙偉，于芳芳，范曉婧，張南楠.無人機森林防火系統(tǒng)的火災圖像識別仿真[J].計算機仿真，2018，35（09）：459-464.

[2]齊賀.關于無人機在森林防火監(jiān)測方面的應用[J].農(nóng)民致富之友，2018（17）：175.

（作者單位：武安市自然資源和規(guī)劃局非金屬開發(fā)服務中心）