航空護林航線動態(tài)優(yōu)化問題及對策

陳剛

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

【關(guān)鍵詞】：航空護林；航線動態(tài)優(yōu)化；措施

【引言】：現(xiàn)有航空護林航線難以實現(xiàn)動態(tài)管理，存在飛機使用效率不高的問題。結(jié)合航空護林現(xiàn)實需求以及技術(shù)發(fā)展，提出以地面采集氣象因素、可燃物因素、火險因子、火源因素等作為實時數(shù)據(jù)，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的海量數(shù)據(jù)存儲、分析能力，對航空護林航線動態(tài)優(yōu)化問題進行優(yōu)化求解，實現(xiàn)航線的快速、科學(xué)、動態(tài)規(guī)劃，提高飛行效率。

1航空護林航線的性質(zhì)及分類

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

2主要影響因素數(shù)據(jù)來源

2.1氣象因素

氣象因素包含風(fēng)力、風(fēng)向、溫度、濕度、降雨量的瞬時值以及一天、兩天、一周等等累計量，這些參量都會影響森林火災(zāi)發(fā)生概率及其發(fā)展蔓延速率。宏觀的氣象預(yù)報尺度對于林區(qū)尤其是地理條件復(fù)雜的林區(qū)而言，無法提供臨近不同條件（如山頂、山谷或向陽、背陽）地域的小范圍氣象因素數(shù)值。因此需要更小范圍的氣象監(jiān)測手段。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，可提供實時氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時還可以在地面巡護過程中以手持氣象儀對上述氣象因素進行監(jiān)測上報。

2.2火險因子

火險因子與可燃物本身和環(huán)境條件相關(guān)，目前我國已建設(shè)數(shù)千個森林火險因子采集站，并且還在不斷建設(shè)中，因此在已建設(shè)火險因子采集站的林區(qū)，可直接獲得可燃物的動態(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。人為火源通過林區(qū)管理可限定在較為固定的范圍，同時人為火源也有一些較為明顯的空間、時間規(guī)律：離定居點越近火源越多，燒荒季節(jié)和清明等時候人為火源多。這些因素通過地面巡護人員可動態(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

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

3.2航線走向的設(shè)計

3.2.1覆蓋主要火險區(qū)域

就森林防火而言，航空護林巡護的主要目的是及時發(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)計航線前，應(yīng)全面調(diào)查統(tǒng)計近幾年森林火災(zāi)分布情況，走訪基層防火部門，了解林區(qū)人員主要活動區(qū)域和野外火源管理的重點區(qū)位，據(jù)此設(shè)計最佳的航線走向。

3.2.2避開其他機場

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

3.3航線分布的設(shè)計

隨著通用航空器的使用越來越廣泛，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。航空護林固定航線的數(shù)量相對有限。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)、重要森林保護區(qū)和森林旅游區(qū)等是航空巡護的重點。當(dāng)航線數(shù)量不足時，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級別高于人工林，交通不便的林區(qū)對航空巡護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)平臺計算出的航線會與需求有一定偏差，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，不斷對模型進行反饋糾偏，直至其航線滿足實際需求。

結(jié)語

航空護林現(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)化算法對海量數(shù)據(jù)進行挖掘，可實現(xiàn)航空護林航線動態(tài)優(yōu)化，提高巡護效率，節(jié)約人力物力，更好地保護森林資源。

【參考文獻】：

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