無(wú)人機(jī)在太子山保護(hù)區(qū)森林防火中的應(yīng)用探索

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，是破壞森林資源的最大殺手，是維護(hù)生態(tài)安全的最大敵人。為切實(shí)保護(hù)好太子山這片綠地，源源不斷地提供清新的空氣、清潔的水源和宜人的氣候等最優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品，太子山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局持續(xù)強(qiáng)化森林防火工作，充分利用視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)設(shè)施設(shè)備，不斷提升森林火災(zāi)預(yù)警和撲救能力。本文結(jié)合太子山保護(hù)區(qū)森林防火實(shí)際，分析了無(wú)人機(jī)應(yīng)用面臨的形勢(shì)，對(duì)今后擴(kuò)大應(yīng)用作了積極探索。

一、太子山保護(hù)區(qū)無(wú)人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

太子山保護(hù)局從2016年起，利用國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等項(xiàng)目，先后購(gòu)置固定翼無(wú)人機(jī)1架、多旋翼無(wú)人機(jī)2架。華測(cè)P316是一款純電動(dòng)垂起固定翼無(wú)人機(jī)，具有長(zhǎng)航時(shí)、多載荷、易操控、全地形作業(yè)特點(diǎn)，通過(guò)航拍所采集的森林資源影像數(shù)據(jù)，為指揮森林火災(zāi)撲救、編制森林防火規(guī)劃提供了依據(jù)。?？低曅埴棦蛳盗蠻AV-MX6150B是一款六旋翼飛行器，飛行性能和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間久，適用于作業(yè)范圍大、時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)景，已應(yīng)用于森林防火撲救演練、森林防火宣傳、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)偵查、日常巡護(hù)等，截至目前，已出動(dòng)飛行200多架次，拍攝各種影像資料1000多張（段）。大疆悟Inspire 1是一款四旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)身小，機(jī)動(dòng)靈活，但續(xù)航僅20分鐘，主要用于近距離的拍攝、火線監(jiān)測(cè)。

無(wú)人機(jī)是高科技產(chǎn)品，需要專(zhuān)業(yè)人士操作，持證上崗，根據(jù)《無(wú)人駕駛航空飛行管理暫行條例》規(guī)定，太子山保護(hù)局挑選業(yè)務(wù)骨干參加了專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)，已有2人取得無(wú)人機(jī)視距內(nèi)駕駛員執(zhí)照，1人取得無(wú)人機(jī)超視距駕駛員執(zhí)照，初步組建了無(wú)人機(jī)駕駛員隊(duì)伍，能適應(yīng)現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)飛行的需求。

二、太子山保護(hù)區(qū)森林防火工作面臨的難點(diǎn)

太子山保護(hù)區(qū)位于臨夏回族自治州和甘南藏族自治州之間，南與甘南藏族自治州臨潭、夏河、合作、卓尼四縣（市）毗鄰，西連青海省循化縣，北鄰臨夏州的康樂(lè)、和政、臨夏三縣。保護(hù)區(qū)總面積84700公頃，東西長(zhǎng)約100公里，南北寬約10公里。屬于森林生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型，主要保護(hù)對(duì)象為青藏高原與黃土高原過(guò)渡地帶森林生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性。太子山保護(hù)區(qū)是甘肅省中南部地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障，黃河中上游重要的水源補(bǔ)給區(qū)，森林防火工作極其重要，但由于受地理、地形、經(jīng)濟(jì)條件的限制，森林防火工作面臨很多困難和壓力。

（一）森林火災(zāi)防控存在較大隱患

保護(hù)區(qū)地形狹長(zhǎng)，溝壑密布，周邊群眾多，農(nóng)牧用地和林業(yè)用地交錯(cuò)分布，區(qū)內(nèi)道路不暢，交通不便，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，極難撲救，損失極大。從林場(chǎng)轉(zhuǎn)制建立自然保護(hù)區(qū)后，加大了保護(hù)力度，特別是實(shí)施了天然林資源保護(hù)、退耕還林、三北防護(hù)林等林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)及國(guó)家重點(diǎn)公益林建設(shè)，森林資源快速恢復(fù)，森林覆蓋率大幅增加，草木旺盛，形成了巨大的火災(zāi)隱患。

（二）森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后

保護(hù)區(qū)先后實(shí)施了甘肅省森林重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)綜合治理一、二期建設(shè)項(xiàng)目，購(gòu)置了一些撲火機(jī)具，一定程度上提高了撲火預(yù)警能力，但由于兩期工程投入少，保護(hù)區(qū)范圍面積大，防火缺乏專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，森林消防和防火巡護(hù)車(chē)輛及通訊設(shè)備缺乏，林火監(jiān)測(cè)手段落后，撲火裝備和器械嚴(yán)重不足，這些都給預(yù)防和撲滅森林火災(zāi)帶來(lái)很大困難。

（三）森林防火信息化建設(shè)程度不高

保護(hù)區(qū)防火通訊覆蓋率較低，原有的2處超短波通訊中轉(zhuǎn)臺(tái)，設(shè)備老化，跟不上新形勢(shì)新要求。電信、移動(dòng)、聯(lián)通手機(jī)通訊信號(hào)覆蓋率低于50%，還有很多保護(hù)段（點(diǎn)）處于盲區(qū)。保護(hù)區(qū)初步建成了11套森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但監(jiān)測(cè)覆蓋面僅約35%，視頻監(jiān)控應(yīng)用能力低，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感一體化。

（四）防火隊(duì)伍信息化水平低

保護(hù)區(qū)雖然組建了森林防火隊(duì)伍，但大部分隊(duì)員以兼職為主，隊(duì)伍建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜，素質(zhì)偏低，專(zhuān)業(yè)化程度不夠，信息化特別是無(wú)人機(jī)應(yīng)用方面的知識(shí)缺乏，無(wú)人機(jī)駕駛后備力量不足。

三、無(wú)人機(jī)在太子山保護(hù)區(qū)森林防火工作中的應(yīng)用

（一）森林防火工作中的日常巡護(hù)

無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、使用方便和工作效率高的特點(diǎn)，相對(duì)于地面人工巡查，在監(jiān)測(cè)范圍和時(shí)效方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。利用無(wú)人機(jī)搭載的可見(jiàn)光相機(jī)，將拍攝的影像和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到地面站或指揮中心，能夠直觀地看到林區(qū)的一切情況，從而快速完成護(hù)林巡查工作，對(duì)于過(guò)去無(wú)法巡查的區(qū)域也能進(jìn)行全面的巡查。而搭載了紅外熱成像儀的無(wú)人機(jī)在巡查的過(guò)程中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情、報(bào)告火場(chǎng)位置，做到對(duì)火情早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、早撲救，可以極大地提高森林防火工作效率和準(zhǔn)確性。

（二）發(fā)生森林火災(zāi)后的火情偵查

當(dāng)發(fā)生森林火災(zāi)后，火場(chǎng)上方會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙，導(dǎo)致能見(jiàn)度極低，周?chē)h(huán)境也會(huì)發(fā)生劇烈的變化，火勢(shì)受地形、植被、氣象等因素的影響瞬息萬(wàn)變，如果貿(mào)然進(jìn)行滅火工作容易造成人員的極大傷亡。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)使用無(wú)人機(jī)搭載可見(jiàn)光攝像設(shè)備前出偵查，將火場(chǎng)的情況實(shí)時(shí)傳回指揮中心，分析制定出有效的滅火方案，從而高效率地完成滅火工作，并確保撲火隊(duì)伍的人員安全。當(dāng)明火撲滅后，火場(chǎng)還存在各種隱藏的余火，為有效防止余火復(fù)燃，可以利用無(wú)人機(jī)搭載紅外熱成像儀對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行偵查，將火場(chǎng)區(qū)域地表溫度分布狀態(tài)傳回到指揮中心，為指揮部及時(shí)調(diào)整清理方案提供依據(jù)，從而徹底控制發(fā)生火災(zāi)區(qū)域復(fù)燃的可能。

（三）森林火災(zāi)撲救過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)指揮

在火災(zāi)撲救的過(guò)程中，一線救援人員受地形、植被、氣象等多種因素的影響，存在很大的盲區(qū)，無(wú)法全方位了解火勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)，利用無(wú)人機(jī)搭載攝像設(shè)備對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行全方位不間斷巡查，將拍攝的高清影像數(shù)據(jù)傳回地面站，為火災(zāi)撲救組織決策提供依據(jù)。在無(wú)人機(jī)的支持下，現(xiàn)場(chǎng)指揮員可以高效部署火災(zāi)撲救工作，并為救援人員安排安全的撤離路線，提高火災(zāi)救援工作的安全性和合理性。

（四）森林火災(zāi)后的調(diào)查與評(píng)估

過(guò)去的森林火災(zāi)災(zāi)后調(diào)查工作，通常是工作人員到實(shí)地進(jìn)行勘查后才能確定實(shí)際的受災(zāi)區(qū)域和受災(zāi)面積，受自然條件和地形地貌的影響，導(dǎo)致評(píng)估工作效率和準(zhǔn)確性較低。應(yīng)用無(wú)人機(jī)搭載雙光譜相機(jī)對(duì)受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行航拍，結(jié)合3S技術(shù)進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理，能準(zhǔn)確判定森林火災(zāi)過(guò)火的位置、地形、面積及植被類(lèi)型，精確反映森林火災(zāi)受災(zāi)程度等，還可以應(yīng)用GIS軟件的空間分析功能對(duì)火災(zāi)類(lèi)型、火勢(shì)蔓延的方向和趨勢(shì)、火災(zāi)的起因及起火點(diǎn)的位置進(jìn)行分析，為森林火災(zāi)案件的調(diào)查和森林火災(zāi)評(píng)估提供幫助，有效減少業(yè)務(wù)的工作量，從而提高工作效率與精準(zhǔn)度。

四、探索與研究

（一）無(wú)人機(jī)應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)森林防火方式的不足

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，它具有無(wú)人駕駛、勘測(cè)精準(zhǔn)、機(jī)動(dòng)靈活、24小時(shí)不間斷進(jìn)行監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了太子山保護(hù)區(qū)傳統(tǒng)的森林防火方式的不足。

（二）無(wú)人機(jī)在太子山森林防火中作用明顯，應(yīng)用前景廣闊

太子山保護(hù)局針對(duì)線長(zhǎng)面廣、地形地貌變化大、周邊人員多的現(xiàn)狀，爭(zhēng)取項(xiàng)目支持，加大信息化建設(shè)力度，視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)應(yīng)用逐步走上軌道，而隨著自然保護(hù)區(qū)體系的不斷完善，無(wú)人機(jī)功能的不斷強(qiáng)大，無(wú)人機(jī)在今后的森林防火工作中將占據(jù)主導(dǎo)作用。

（三）改變無(wú)人機(jī)單一作戰(zhàn)的模式，探索構(gòu)建空天地一體化格局

當(dāng)前，太子山保護(hù)局無(wú)人機(jī)應(yīng)用還處在基礎(chǔ)水平，實(shí)時(shí)傳輸、與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)接、遙感技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)融合還不夠成熟，今后，要持續(xù)加大無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的研究，加大互融互通的數(shù)字化應(yīng)用研究，加大無(wú)人機(jī)操作人員的培訓(xùn)，構(gòu)建空天地一體化發(fā)展的信息化網(wǎng)絡(luò)體系。