電子監(jiān)控技術(shù)在林區(qū)資源調(diào)配及防火中的應(yīng)用

崔竣航

（東寧市林業(yè)和草原局，黑龍江 東寧 157299）

0 引言

森林行業(yè)的發(fā)展一直秉承可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟的理念和思路。鑒于其自身特性，樹木在被砍伐以后森林資源的再生是一個非常緩慢的過程，必須進行全方位的撫育再生操作，才可以使森林產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)的發(fā)展。所以，相關(guān)部門需要科學開發(fā)和使用森林的相關(guān)資源，并且強化相關(guān)資源的防護，特別是必須充分搞好森林防火減災(zāi)任務(wù)。林場一旦發(fā)生火災(zāi)將會對森林資源造成極為嚴重的損害，甚至可能給相關(guān)森林帶來毀滅性的破壞，排除相關(guān)財產(chǎn)損失，還可能造成大量人員傷亡，因此，有關(guān)部門需要將森林防火任務(wù)切實落實到位，尤其是處在平時林場巡邏進程中，需要針對森林火情的隱患著重預(yù)防排查，切實搞好適當?shù)姆阑饻p災(zāi)相關(guān)任務(wù)，以此為我國林業(yè)領(lǐng)域的健康可持續(xù)發(fā)展打下堅實牢固的安全基礎(chǔ)。

1 電子監(jiān)控技術(shù)的工作原理

在森林防火減災(zāi)中使用電子監(jiān)控技術(shù)，指的是一類集成圖像監(jiān)測、自動報警、智能調(diào)配以及防盜預(yù)警能力于一身的集成智慧化森林防火減災(zāi)數(shù)字化系統(tǒng)，前端森林電子監(jiān)控技術(shù)是采用高清頻譜云平臺攝像系統(tǒng)，對于森林范圍內(nèi)實施24 小時火災(zāi)隱患監(jiān)測，如果發(fā)生火情，則能馬上借助前端攝像系統(tǒng)實施定位捕捉，并且把視頻圖像和環(huán)境數(shù)據(jù)上傳至控制中心。且無線傳送子模塊則會把前端攝像系統(tǒng)所捕捉到的有關(guān)數(shù)據(jù)即時傳送至控制中心，保證火情可以在第一時間得到傳輸。

2 森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的相關(guān)遙感技術(shù)

在我國林區(qū)相關(guān)資源調(diào)配過程中，森林資源防火工作的重點都是放在預(yù)防為主、快速撲滅火苗，防止火災(zāi)蔓延層面上的，因此森林資源火情預(yù)警工作中相關(guān)的遙感解決方案發(fā)揮著核心作用。通常來說，森林火情預(yù)警工作一般是依據(jù)特定時間段內(nèi)的相關(guān)氣象信息數(shù)據(jù)、火源情況、地形特征、可燃物的干濕情況和相關(guān)屬性特征等實施全方位研究和評估。相關(guān)工作人員需要依據(jù)林場火情預(yù)警信息來指揮滅火作業(yè)的具體行動，并且依據(jù)其特性做好信息的歸納總結(jié)，進行林場的中長期火情趨勢評估、短期火情等級評估等工作。

森林資源火情預(yù)警工作受氣候條件的影響，準確性有所波動，伴隨著因特網(wǎng)等信息技術(shù)的飛速進步和發(fā)展，林場相關(guān)資源調(diào)配工作中森林火情預(yù)警的愈來愈重要。3S 技術(shù)及電腦互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)系統(tǒng)是現(xiàn)階段林場相關(guān)資源火情預(yù)警層面的主流解決方案。許多林場的相關(guān)火情預(yù)警通常是借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解決方案來研究森林火情蔓延及自然環(huán)境要求的相關(guān)聯(lián)系，火情現(xiàn)場的相關(guān)火災(zāi)各項參數(shù)是使用GPS 方法來收集的，并且對于火情現(xiàn)場的區(qū)域進行調(diào)控，而在空間層面的研究是以GIS 方法為主流方案，采用該方法對于火情現(xiàn)場的周邊環(huán)境要素實施采樣，并且用VLBP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案在Matlab 程序上進行模擬運算[1]，經(jīng)過計算得出林場火情風險預(yù)測方面的狀態(tài)方程，隨后依據(jù)林場火情風險狀態(tài)模型和林場火情蔓延狀態(tài)模型進行構(gòu)建風險狀態(tài)模型，并且相關(guān)模型計算方案是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)方法對于非線性相關(guān)聯(lián)系特性的較為準確的評估功能，而非先驗性質(zhì)的概率統(tǒng)計類模型，因此通用性較好。

現(xiàn)以某自然保護區(qū)的林場為例進行說明，在針對該林場的相關(guān)林業(yè)資源的分布狀態(tài)實施相關(guān)研究的過程中，需要充分考慮林場內(nèi)相關(guān)植被的易燃屬性。用常見的亞熱帶常綠闊葉林和北亞熱帶常綠落葉/闊葉混交的林場視為燃燒屬性的分量，隨后綜合運用相關(guān)指標針對此類樹木類型的燃燒屬性進行相關(guān)評估和計算，對各類樹種的燃燒層級實施區(qū)分，把不同等級的小范圍植物區(qū)域和其占據(jù)的百分比進行集中統(tǒng)計，根據(jù)實際林區(qū)的經(jīng)營健康狀況，采用GIS方法繪制林場的燃燒風險等級區(qū)域分布圖形，林場相關(guān)資源防火方案能夠使用的形式有林地肥力修復(fù)、火情隱患等級減弱等，而火情預(yù)警的常規(guī)方法則為室內(nèi)測定方法、經(jīng)驗推斷方法、野外綜合實驗方法以及數(shù)學計算方法等手段。

2.1 遙感視頻信息顏色顯示和色域值的選取

常規(guī)的三維信息構(gòu)造分為2 類。格柵信息構(gòu)造及空間矢量信息構(gòu)造，遙感視頻信息是格柵圖形格式。為了實現(xiàn)顏色顯示區(qū)間規(guī)范化的目的，其所有像素能用紅、綠、藍3 個值顯示，色域值：（0～255）。能夠依據(jù)實際需要對各類顏色進行轉(zhuǎn)換。比如：光強參數(shù)I=（B+G+R）/3，色彩飽和度S=1-3min（B，G，R）/（B+G+R）。

2.2 圖斑顏色數(shù)據(jù)的選取

圖斑內(nèi)部平均像素值能夠經(jīng)由GIS 獲得，GIS 是根據(jù)地理信息為依據(jù)，具備地理圖像及空間捕捉功能的信息管理體系，該體系能夠體現(xiàn)出圖斑和像素元的空間包括關(guān)系。

3 林區(qū)森林火災(zāi)檢測中遙感技術(shù)的廣泛使用

林區(qū)森林火災(zāi)的監(jiān)測方法是使用相關(guān)消防知識及手段，傳達研究林區(qū)火災(zāi)狀況產(chǎn)生的可能性的進程，監(jiān)測是使廣大人民群眾可以明確認識到科學技術(shù)的進步及人們?nèi)粘α謪^(qū)火災(zāi)的認知程度提高對于林區(qū)火災(zāi)撲救的關(guān)鍵性。例如，在林區(qū)火災(zāi)的監(jiān)測進程中，采用空中噴灑滅火、巡察防護、偵測空降機降滅火等過程中會運頻繁使用飛機。林區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)等就會大量使用互聯(lián)網(wǎng)科技進行消防作業(yè)，與此同時也在林區(qū)火災(zāi)模塊化監(jiān)測中被廣泛使用。

林區(qū)火災(zāi)消防相關(guān)部門可以使用遙感技術(shù)傳達林區(qū)火災(zāi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，相關(guān)消防救援人員就能夠依據(jù)這些數(shù)據(jù)信息來下發(fā)科學合理的滅火命令。林區(qū)相關(guān)消防救援人員最重視的即為使用遙感技術(shù)對林區(qū)火災(zāi)和火災(zāi)周邊環(huán)境變化實行合理有效的監(jiān)測。假如林區(qū)火災(zāi)區(qū)域過大，使用飛機監(jiān)測火災(zāi)及人工監(jiān)測的方式，既會使救援成本大幅增加，也會導(dǎo)致救援過程復(fù)雜低效，特別是非常不便于監(jiān)測分析盲區(qū)的林區(qū)火勢。微機系統(tǒng)會依據(jù)衛(wèi)星遙感技術(shù)針對林區(qū)火災(zāi)實行研究，為林區(qū)消防救援人員提供非常清晰的火災(zāi)數(shù)據(jù)信息。森林防火預(yù)警遙感系統(tǒng)，如圖1 所示。包括主要包括衛(wèi)星遙感監(jiān)測、航空遙感監(jiān)測及和地面遙感監(jiān)測3 個部分，該系統(tǒng)的優(yōu)勢為使用簡便、遙感數(shù)據(jù)分辨率高、能夠及時對火情災(zāi)害預(yù)警、能夠出動到人員難以到達的偏遠區(qū)域完成數(shù)據(jù)獲取任務(wù)。

圖1 森林防火預(yù)警遙感系統(tǒng)

經(jīng)對比在林區(qū)火災(zāi)監(jiān)控中比較普遍的兩類遙感解決方案NO-AA/AVHRR、EOS/MODIS，國內(nèi)現(xiàn)階段一般使用美國NOAA 氣象衛(wèi)星進行監(jiān)測林區(qū)火災(zāi)，該類衛(wèi)星的參數(shù)源是覆蓋整個地球的，是一類無償遙感參數(shù)源，其特征是高密度、短周期、時相多動態(tài)遙感方式，可以最大限度地為林區(qū)森林火災(zāi)提供及時有效的監(jiān)測作業(yè)，但是關(guān)于林區(qū)火災(zāi)數(shù)據(jù)提取來講，該技術(shù)的分辨率是一類技術(shù)難點。林區(qū)火災(zāi)監(jiān)測中EOS 衛(wèi)星有著非常廣泛的使用前景，該衛(wèi)星既可以有效監(jiān)測地球表面的溫度及濕度，也可以直接監(jiān)測林區(qū)發(fā)生火災(zāi)的情況，在林區(qū)火災(zāi)動態(tài)的監(jiān)測進程中，NOAA衛(wèi)星可以非常高品質(zhì)的提升林區(qū)火災(zāi)監(jiān)測的精準程度和定位精度[2]。

4 森林火災(zāi)電子監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題及解決方案

4.1 森林火災(zāi)電子監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題

森林火災(zāi)電子監(jiān)控技術(shù)的使用對國內(nèi)森林火災(zāi)防控領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，然而因為其作業(yè)條件是在自然環(huán)境變化多端的森林環(huán)境，因此難免發(fā)生問題，而且有關(guān)科技水平未能實現(xiàn)非常成熟穩(wěn)定也可能為森林火災(zāi)電子監(jiān)控技術(shù)的推廣帶來不利影響，森林火災(zāi)電子監(jiān)控技術(shù)是一種高新技術(shù)裝備，自身的裝配成本比較高昂。除此以外，其監(jiān)控設(shè)備排布在范圍廣闊的森林中，難以安裝，分布范圍較廣，采用的相關(guān)技術(shù)、人工成本和相關(guān)設(shè)備等成本較高，因此從安裝困難及預(yù)算管控角度，全方位森林火災(zāi)實現(xiàn)電子監(jiān)控還存在較大的難度。

4.2 電子監(jiān)控技術(shù)使用問題的解決方案

為了實現(xiàn)更好保護國內(nèi)森林資源的目的，如果想要普及電子監(jiān)控技術(shù)要從2 個方面著手。1） 盡可能縮減電子線路的排布及瞭望塔的搭建，進而節(jié)省建安成本，更多地采用無線網(wǎng)絡(luò)連接模式實施數(shù)據(jù)傳送，在加快傳送速率的基礎(chǔ)上同時節(jié)省人力物力。2）如果無法實現(xiàn)全方位監(jiān)控，挑選適當?shù)膮^(qū)域可以最大限度地監(jiān)測森林火災(zāi)，防止過度浪費寶貴的資源。在挑選森林火災(zāi)監(jiān)測地點時，需要采用到科學建模方案、電腦空間技術(shù)和火情歷史信息等技術(shù)數(shù)據(jù)科學挑選監(jiān)控地點，確保使用具有代表性的監(jiān)控地點，提高森林火災(zāi)監(jiān)測效果。

5 結(jié)語

在現(xiàn)階段林區(qū)森林防火監(jiān)督管控進程中，遙感技術(shù)的使用正在日新月異的發(fā)展及進步，并且在林區(qū)消防作業(yè)的全部過程中從始至終都起到非常關(guān)鍵的作用。使用遙感技術(shù)對森林火災(zāi)救援進程中的火情進行視頻監(jiān)控，針對森林火情燃燒規(guī)律實行詳細研究及分析，能夠使消防救援人員采取科學合理的滅火命令并且在第一時間發(fā)出到達森林火災(zāi)救援現(xiàn)場，采取正確合理的森林火災(zāi)撲滅方式有效控制林區(qū)火勢。然而在調(diào)查火災(zāi)的時候，森林火災(zāi)消防救援人員能夠依照遙感衛(wèi)星傳送的現(xiàn)場照片來推斷著火點及森林火災(zāi)實際著火區(qū)域。