航空護(hù)林航線動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題及對(duì)策

陳剛

【摘要】：航空護(hù)林是我國(guó)乃至世界在科學(xué)技術(shù)潮流當(dāng)中順應(yīng)歷史趨勢(shì)，而進(jìn)行的在森林保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)飛機(jī)應(yīng)用的探索。結(jié)果表明，飛機(jī)在森林保護(hù)的中可以發(fā)揮巨大的作用。因此我國(guó)要對(duì)飛行人員、飛行線路等等專(zhuān)業(yè)技術(shù)要進(jìn)行細(xì)致的研究。所以，本文著重的探討了航空護(hù)林中所要飛行的線路問(wèn)題，目的是在航空護(hù)林的實(shí)踐中最大限度的節(jié)省人力物力，而且還要做到航空護(hù)林工作的圓滿(mǎn)完成。

【關(guān)鍵詞】：航空護(hù)林；航線動(dòng)態(tài)優(yōu)化；措施

【引言】：現(xiàn)有航空護(hù)林航線難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，存在飛機(jī)使用效率不高的問(wèn)題。結(jié)合航空護(hù)林現(xiàn)實(shí)需求以及技術(shù)發(fā)展，提出以地面采集氣象因素、可燃物因素、火險(xiǎn)因子、火源因素等作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析能力，對(duì)航空護(hù)林航線動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化求解，實(shí)現(xiàn)航線的快速、科學(xué)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃，提高飛行效率。

1航空護(hù)林航線的性質(zhì)及分類(lèi)

航空護(hù)林航線的性質(zhì)，就是為執(zhí)行巡護(hù)、機(jī)降滅火、火情偵察、空投等航空護(hù)林任務(wù)的飛機(jī)為完成某項(xiàng)任務(wù)而預(yù)先設(shè)計(jì)的飛行路線。根據(jù)所執(zhí)行的任務(wù)，可以將航線分為兩大類(lèi)，即固定航線和臨時(shí)航線。（1）固定航線是航空護(hù)林的主要航線。由航站根據(jù)其巡護(hù)區(qū)內(nèi)森林分布、火源分布、飛機(jī)性能等因子，在每個(gè)航期開(kāi)始前設(shè)計(jì)好的，以航站為起點(diǎn)和終點(diǎn)的閉合曲線。在一個(gè)航期內(nèi)要重復(fù)使用多次，主要用于巡護(hù)探火飛行。（2）臨時(shí)航線為完成某一特定任務(wù)而臨時(shí)設(shè)計(jì)的飛行路線。它一般以航站為起點(diǎn)和終點(diǎn)，以由經(jīng)緯度所確定的目的地為轉(zhuǎn)彎點(diǎn)連接而成的一條直線。立面機(jī)降火場(chǎng)時(shí)，就是以航站為起點(diǎn)和終點(diǎn)，以火場(chǎng)為轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的一條直線。臨時(shí)航線還包括直升飛機(jī)以本場(chǎng)為中心，半徑50公里的升高隙望飛行路線。

2主要影響因素?cái)?shù)據(jù)來(lái)源

2.1氣象因素

氣象因素包含風(fēng)力、風(fēng)向、溫度、濕度、降雨量的瞬時(shí)值以及一天、兩天、一周等等累計(jì)量，這些參量都會(huì)影響森林火災(zāi)發(fā)生概率及其發(fā)展蔓延速率。宏觀的氣象預(yù)報(bào)尺度對(duì)于林區(qū)尤其是地理?xiàng)l件復(fù)雜的林區(qū)而言，無(wú)法提供臨近不同條件（如山頂、山谷或向陽(yáng)、背陽(yáng)）地域的小范圍氣象因素?cái)?shù)值。因此需要更小范圍的氣象監(jiān)測(cè)手段。地方氣象局建設(shè)氣象站可提供精細(xì)氣象信息，并且目前已有部分林區(qū)建設(shè)地面氣象站，可提供實(shí)時(shí)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以在地面巡護(hù)過(guò)程中以手持氣象儀對(duì)上述氣象因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)上報(bào)。

2.2火險(xiǎn)因子

火險(xiǎn)因子與可燃物本身和環(huán)境條件相關(guān)，目前我國(guó)已建設(shè)數(shù)千個(gè)森林火險(xiǎn)因子采集站，并且還在不斷建設(shè)中，因此在已建設(shè)火險(xiǎn)因子采集站的林區(qū)，可直接獲得可燃物的動(dòng)態(tài)情況。

2.3火源因素

火源包括人為火源以及雷擊等自然火源。人為火源通過(guò)林區(qū)管理可限定在較為固定的范圍，同時(shí)人為火源也有一些較為明顯的空間、時(shí)間規(guī)律：離定居點(diǎn)越近火源越多，燒荒季節(jié)和清明等時(shí)候人為火源多。這些因素通過(guò)地面巡護(hù)人員可動(dòng)態(tài)掌握。

3基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的航線優(yōu)化

3.1參數(shù)的選擇

日常巡護(hù)飛行時(shí)，通常每架直升機(jī)搭載一名火情觀察員，攜帶簡(jiǎn)單攝像設(shè)備，所增加的有效載荷對(duì)飛行耗油量的影響可忽略不計(jì)。因此，仍可采用飛機(jī)的最大航程作為計(jì)算航線長(zhǎng)度的基數(shù)。航空護(hù)林直升機(jī)執(zhí)行巡護(hù)任務(wù)時(shí)，一般都按巡航速度沿給定的航線持續(xù)飛行，在對(duì)特定目標(biāo)實(shí)施定位、測(cè)量等作業(yè)期間通常需要減速飛行，但作業(yè)時(shí)間都較短，可認(rèn)為巡護(hù)全程都按巡航速度飛行。因此，以巡航速度作為計(jì)算航線長(zhǎng)度的速度參數(shù)。

3.2航線走向的設(shè)計(jì)

3.2.1覆蓋主要火險(xiǎn)區(qū)域

就森林防火而言，航空護(hù)林巡護(hù)的主要目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林火情和威脅森林安全的各種火源。遵循“因害設(shè)防”的原則，航線的走向應(yīng)沿著森林火災(zāi)易發(fā)、多發(fā)區(qū)域或人員活動(dòng)頻繁的林區(qū)、野外火源較多的地段布設(shè)，或至少做到觀察的范圍能夠覆蓋這些區(qū)域。在設(shè)計(jì)航線前，應(yīng)全面調(diào)查統(tǒng)計(jì)近幾年森林火災(zāi)分布情況，走訪基層防火部門(mén)，了解林區(qū)人員主要活動(dòng)區(qū)域和野外火源管理的重點(diǎn)區(qū)位，據(jù)此設(shè)計(jì)最佳的航線走向。

3.2.2避開(kāi)其他機(jī)場(chǎng)

根據(jù)空域使用優(yōu)先級(jí)順序，航空護(hù)林日常巡護(hù)飛行必須避讓民航航班和空軍訓(xùn)練飛行（包括起降）。各種民航和軍航機(jī)場(chǎng)都有各自的管制空域，且管制空域范圍都不一樣，甚至同一個(gè)機(jī)場(chǎng)不同的方向，其管制空域也不同。因此，設(shè)計(jì)的航線不應(yīng)靠近其他各類(lèi)機(jī)場(chǎng)，具體距離多遠(yuǎn)，需向機(jī)場(chǎng)單位了解并確定。

3.3航線分布的設(shè)計(jì)

隨著通用航空器的使用越來(lái)越廣泛，空域緊張的矛盾將愈發(fā)突出，航線也成了重要的空域資源。航空護(hù)林固定航線的數(shù)量相對(duì)有限。在這種情況下，要科學(xué)合理地分布航線，使有限的航線資源發(fā)揮出最大的效益。大面積林區(qū)、重要森林保護(hù)區(qū)和森林旅游區(qū)等是航空巡護(hù)的重點(diǎn)。當(dāng)航線數(shù)量不足時(shí)，這些區(qū)域應(yīng)優(yōu)先分配航線，適當(dāng)增加航線數(shù)量，加大航線密度，盡量減少觀察盲區(qū)。反之，少林地區(qū)安排的航線數(shù)量可少些，航線密度可小些。

3.4使用-反饋機(jī)制

航線優(yōu)化除了考慮上述主要的影響因素外還要考慮天然林巡護(hù)級(jí)別高于人工林，交通不便的林區(qū)對(duì)航空巡護(hù)的需求高于靠近公路的林區(qū)等等次要因素，因此在航線優(yōu)化初期，大數(shù)據(jù)平臺(tái)計(jì)算出的航線會(huì)與需求有一定偏差，這需要人工干預(yù)，將航線優(yōu)化結(jié)果的不合理處反饋到大數(shù)據(jù)分析模型中，不斷對(duì)模型進(jìn)行反饋糾偏，直至其航線滿(mǎn)足實(shí)際需求。

結(jié)語(yǔ)

航空護(hù)林現(xiàn)有航線規(guī)劃形式因缺乏更多森林防火相關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析手段支撐，往往采取固定航線的形式飛行，一定程度上存在無(wú)效飛行的情況。以氣象、可燃物、火源等多種數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，以成熟的優(yōu)化算法對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，可實(shí)現(xiàn)航空護(hù)林航線動(dòng)態(tài)優(yōu)化，提高巡護(hù)效率，節(jié)約人力物力，更好地保護(hù)森林資源。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]何廷潤(rùn).當(dāng)前大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展的局限性分析[J].移動(dòng)通信，2014，（14）：29-32.

[2]李開(kāi)達(dá).對(duì)于航空護(hù)林航線的討論[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2011（4）：136.