無人機在森林消防中的應用探討

田桄雨

摘 要：無人機在森林消防領域的林火監(jiān)測，可燃物動態(tài)變化跟蹤，一般火行為及飛火等特殊火行為的監(jiān)控，火災損失評估和火后更新、重建等方面應用廣泛，尤其適用于山高、谷深、林密的西南高原林區(qū)的森林消防。在現(xiàn)有條件下，無人機在林業(yè)消防方面的大規(guī)模應用，尚需在升降技術、載荷攜帶、數(shù)據(jù)傳輸和儲存等方面做進一步改進。本文主要從闡述了無人機的概念、特征和發(fā)展過程，以及無人機在森林消防中的應用及其局限性等進行探討。

關鍵詞：無人機；森林消防；林火監(jiān)測；應用

1917年，英國研制成功了世界第一架無人機，主要用于敵方的偵查工作，美國國家宇航局和林務局開發(fā)了無人機熱傳感圖像及數(shù)據(jù)采集技術，其能夠及時傳輸火場數(shù)據(jù)，以便進行實時指揮。2007年，我國無人機系統(tǒng)首次應用到黑龍江省大興安嶺地區(qū)的森林滅火演練中。隨著全球氣候變化，特別是變暖趨勢明顯，人為干擾活動增加，森林主要分布地區(qū)極有可能發(fā)生嚴重的森林火災。當前，無人機只能運用于一般或較大森林火災中，而在重大及特別重大森林火災中的應用還有其技術局限性，因為重大及特別重大的森林火災往往伴隨著特殊火行為，然而，隨著科技的進步和撲火安全意識的提高，無人機將更廣泛地應用到森林消防中。

1.無人機概念

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作。

與有人駕駛飛機相比，無人機往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險”的任務。無人機按應用領域，可分為軍用與民用。軍用方面，無人機分為偵察機和靶機。民用方面，無人機+行業(yè)應用，是無人機真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運輸、災難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝、制造浪漫等等領域的應用，大大的拓展了無人機本身的用途，發(fā)達國家也在積極擴展行業(yè)應用與發(fā)展無人機技術。

2.無人機首次在東北大興安嶺森林防火的應用

2.1大興安嶺森林植物資源分析

在大興安嶺，因立地條件的差異及海拔高度不同，興安落葉松林呈現(xiàn)不同的森林類型。

杜鵑—興安落葉松林代表著一種冷干的生境條件，是構成大興安嶺植被的主要森林植被類型。此類興安落葉松林多占據(jù)陽坡、半陽坡或分水嶺上。林木高大，木材蓄積量大，結構簡單，林相整齊。

越桔—興安落葉松林代表著一種冷濕的生境條件，在大興安嶺多見于山坡上部較平坦地段，分布較為廣泛。此類型林下天然更新良好，尤其在林窗處有大量的興安落葉松更新幼苗，生長狀態(tài)良好。

杜香—興安落葉松林是大興安嶺分布面積最廣的森林類型。枯枝落葉分解不良，形成明顯的潛育化和泥炭化現(xiàn)象。但因灌草茂密，妨礙了幼苗發(fā)育成幼樹，因此林下更新出現(xiàn)幼苗多、幼樹少的特點。

草類—興安落葉松林集中分布于山地下部坡度一般為6°～10°的陽坡、半陽坡，多為同齡林，有成層現(xiàn)象，層片結構較簡單，有時林內(nèi)有大量更新幼樹。林下土壤為較肥沃的棕色針葉林土，因此草本層和灌木層發(fā)育較好，草本植物種類繁多。

白樺—興安落葉松林在大興安嶺是一種過渡植被類型，是原生的興安落葉松林經(jīng)過采伐、火燒等干擾后，以白樺為主的闊葉樹種侵入形成，所以白樺—興安落葉松林在組成、結構上極不穩(wěn)定，但分布廣泛。

2.2無人機在森林消防領域的應用

將無人機技術應用到森林消防中，有利于提早發(fā)現(xiàn)森林火情，及時掌握火災動態(tài)信息，實現(xiàn)自動預警，全面監(jiān)測；有利于迅速部署防火力量，提高防火、滅火的能力。

1987年5月6日，黑龍江省大興安嶺地區(qū)的西林吉、圖強、阿木爾和塔河4個林業(yè)局所屬的幾處林場同時起火，引起新中國成立以來最嚴重的一次特大森林火災，震驚國內(nèi)外。我國首次用無人機監(jiān)測森林的可燃物情況，對可燃物進行預警和動態(tài)監(jiān)測，匹配搭載溫濕度傳感器以獲取林區(qū)的氣象資料，能監(jiān)測林區(qū)的可疑火源等。提高森林火災監(jiān)測的準確性。

使用無人機有助于森林消防“預防為主，積極消滅”工作方針的貫徹實施。在森林消防中“預防為主”極其重要，如果森林火災在發(fā)生初期能被及時發(fā)現(xiàn)并撲滅，可將損失降到最低。

2.2.1火災中的動態(tài)監(jiān)測

1987年春季，大興安嶺遇到了超常的干旱。貝加爾湖暖脊東移，大火起火點形成了一個燥熱的大氣環(huán)流，加之風多物燥，增大了林區(qū)的火險等級。

無人機可準確、實時監(jiān)測林火，為林火監(jiān)測提供了一種新的技術平臺與工具，是獲取火災撲救指揮決策依據(jù)的重要手段?，F(xiàn)在，林火監(jiān)測手段主要有衛(wèi)星遙感、地面瞭望塔、護林員巡護和飛機巡護等。微型無人機林火監(jiān)測系統(tǒng)還有助于提高森林火情的監(jiān)測、預警能力和森林安全管理工作的自動化、

信息化水平。

2.2.2林火撲救和火災后的損失評估

無人機可及時傳輸火災現(xiàn)場的影像、圖片，對比火災前后的相關影像，參考評估技術標準，能更準確地評估火災性質(zhì)，劃分火災類型。對這次大興安嶺評估為針葉林等植物都是可燃物，也是易燃物相比其他植物，樹脂油性大。

無人機能連續(xù)獲取高分辨率圖像，結合樣地調(diào)查可更精確地評估災后損失，為法院審判森林縱火案提供科學依據(jù)，也有利于開展火災后的林地更新、植被恢復等工作。

2.2.4余火清理及火災后評估、更新監(jiān)測

余火探測對森林火災災后清理工作至關重要，世界上有許多損失巨大的重大火災都是由于小火之后的余火未徹底撲滅，造成死灰復燃。無人機加裝紅外掃描裝置，掃描撲救工作結束后的火場，可探測并徹底清理余火。利用無人機技術可以實現(xiàn)對南方傳統(tǒng)煉山造林、火燒改良牧場等計劃燒除工作的實時監(jiān)控，如燒除前可燃物狀況、安全措施等；燒除時的火行為發(fā)展態(tài)勢，防止跑火；火燒后余火的清理和燒除效果評估等。

能跟蹤森林火災與景觀動態(tài)變化，為景觀研究提供中小尺度格局、動態(tài)變化的跟蹤、監(jiān)測。通過多架次的無人機監(jiān)測，得到火情在不同高度、角度和時間的數(shù)據(jù)，能更好地評估火災的影響。

結束語

無人機對森林火災的防御起到了關鍵性的作用，通過無人可以進行輔助性的科學防火，同時還能進行實時的資料上傳，把前方的火勢情況進行圖像和圖片等形式進行存儲，這對我國防御森林火災儲備了參考資料，對森林火災研究提供了依據(jù)，無人機可以完成高效率的火災評估工作、讓火災不會死灰復燃，提高了防御火災二次復燃的準確性。無人機是科技發(fā)展的象征，我們應該利用科技的手段進行高效能的工作。

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