預警監(jiān)測技術在森林草原防火工作中的應用與展望

馬 明

(山西省黑茶山國有林管理局，山西 呂梁 033500)

1 林火預警監(jiān)測技術應用現狀

林火預警監(jiān)測技術是防止森林草原火災發(fā)生及蔓延的重要技術手段，是實現森林草原火災“早發(fā)現、早撲滅”的關鍵。目前，國內森林草原防火工作中主要采用“天空地”預警監(jiān)測體系來監(jiān)測和預警熱點、火情，主要包括4種監(jiān)測技術，即衛(wèi)星預警監(jiān)測技術、航空預警監(jiān)測技術、近地面預警監(jiān)測技術及人工地面巡護預警監(jiān)測技術。

1.1 衛(wèi)星預警監(jiān)測技術

任何物體都具有熱紅外波段，溫度越高，輻射波長越短。衛(wèi)星預警監(jiān)測技術是利用人造衛(wèi)星空間平臺上的傳感器，第一時間對地面上的物體熱源進行感知、檢測和跟蹤，并通過地面接收站對圖像進行處理，判斷是否為火源的一種方法。目前，該技術已成為林火熱點監(jiān)測的一種重要手段。

1.2 航空預警監(jiān)測技術

航空預警監(jiān)測技術主要是利用航空飛機和無人機在林區(qū)上空進行巡護、定位和監(jiān)測，并將監(jiān)測結果及時報告飛行基地和防滅火指揮部。該技術主要應用于人煙稀少、交通不便的原始森林。目前，全國幾個重點林區(qū)都成立了航空護林站，航空預警監(jiān)測技術已逐漸成為森林草原火災預警監(jiān)測中最有效的作業(yè)手段之一。尤其是無人機技術，可實現半自主控制，在森林草原火災預警監(jiān)測中應用較多，運行成本較低，安全性較高。

1.3 近地面預警監(jiān)測技術

近地面預警監(jiān)測包括瞭望塔監(jiān)測與遠程視頻監(jiān)測等。瞭望塔監(jiān)測在國內廣大林區(qū)中應用普遍，是一種傳統(tǒng)的林火預警監(jiān)測手段，指在連接成片的重點山頭修建瞭望塔，由瞭望人員利用觀測設備進行定點火情監(jiān)測，運用觀察識別技術確定火點位置并及時報警。遠程視頻監(jiān)測又叫“天眼”監(jiān)測，是借助“鐵塔”等林區(qū)制高點載體安裝攝像頭(前端)，進行360°全方位監(jiān)控，對被監(jiān)控場景中的運動目標加以檢測、識別和跟蹤，將遠端的實時連續(xù)畫面通過微波傳輸到監(jiān)測指揮中心，由監(jiān)控人員對攝像頭所獲取的圖像序列進行分析，從而確定是否為火源的一種監(jiān)測技術。

1.4 人工地面巡護預警監(jiān)測技術

人工地面巡護預警監(jiān)測技術是指護林員和林草防火專業(yè)人員采用步行或駕駛簡單交通工具的方式，在人煙密集的森林草原區(qū)域，通過分級包干、網格化管理和定點巡查等方法，進行不同時間、不同密度的巡護。

2 林火預警監(jiān)測手段的優(yōu)缺點分析

2.1 衛(wèi)星預警監(jiān)測技術

衛(wèi)星預警監(jiān)測技術的優(yōu)勢為可以及時發(fā)現遠距離森林草原中可能出現的火災情況，其時間分辨率高、覆蓋范圍廣，基本可實現對全林區(qū)火情的每日監(jiān)測，是森林草原防滅火指揮部掌握火情的重要手段之一。其缺點在于衛(wèi)星監(jiān)測常會受到高溫、裸地和強反射面等因素的干擾，出現錯判和漏判火點的現象。中國許多林區(qū)存在農林交錯、生活用火頻繁等情況，會導致監(jiān)測精度和準確度的下降。

2.2 航空預警監(jiān)測技術

航空預警監(jiān)測技術的優(yōu)點是視野寬、機動性大、速度快，可搭載一定的人員和滅火設備，發(fā)現火情后能及時采取有效的控制措施。但巡護成本高，存在安全隱患，容易受天氣情況影響，不能長時間連續(xù)監(jiān)測。無人機巡護數據實時性較強、分辨率較高，能對復雜地形地貌進行快速有效的巡視，但由于續(xù)航問題，不能大規(guī)模、長時間使用。

2.3 近地面預警監(jiān)測技術

瞭望塔監(jiān)測的優(yōu)點是投資少、維護成本低，其位于林區(qū)制高點，視野開闊，觀測范圍較廣，能及時發(fā)現火情；缺點是對監(jiān)測人員工作經驗要求較高，且受瞭望塔數量和林區(qū)地形地勢的限制，存在監(jiān)測盲區(qū)。遠程視頻監(jiān)測既能確定明火方位，又能確定明火點至監(jiān)控點的距離，而且監(jiān)測范圍廣，能夠確保重點林區(qū)無死角；缺點是攝像頭維護更新費用較高，尤其在北方林區(qū)，受氣候條件影響，攝像頭需具備耐低溫特性，冬季還需進行特殊防護。

2.4 人工地面巡護預警監(jiān)測技術

人工地面巡護預警監(jiān)測技術是最原始的監(jiān)測手段之一，其優(yōu)點是識別率高、定位準確，能夠及時發(fā)現火災、火情，第一時間趕赴火場進行撲救。其缺點是巡護區(qū)域狹小、視野受限，人力、物力消耗巨大，受林區(qū)環(huán)境影響大，人煙稀少地區(qū)不易開展巡護，且存在人為疏漏。

3 林火網格化動態(tài)信息監(jiān)管體系的建立

科技的不斷進步和圖像處理軟件的日益優(yōu)化，為林火預警監(jiān)測提供了新的思路和方法?？稍凇疤炜盏亍鳖A警監(jiān)測體系基礎上，與林地“一張圖”結合，融入森林草原防火網格化信息，建立一套林火網格化動態(tài)信息監(jiān)管體系。

1)以村為單位。將村組負責人、森林草原防火網格化巡查、定點責任看護、高山瞭望、村組應急隊伍(組織領導、人數、人員信息、機具物資)、秸稈禁燒監(jiān)管(耕地面積、位置、秸稈存量和現狀、戶主和監(jiān)管責任人)、墳頭地塊和山頭區(qū)域監(jiān)管、重點對象監(jiān)管(林區(qū)施工作業(yè)單位、重點人群、牧群等)、林區(qū)內防火通道(長度、位置、起始點)、林區(qū)內或附近水源地、林區(qū)內重要設施建設、通訊現狀等信息鑲嵌到圖層內。

2)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位。將鄉(xiāng)鎮(zhèn)森林草原防火組織領導框架、鄉(xiāng)鎮(zhèn)包村包片責任人、半專業(yè)森林草原消防分隊(駐地位置、組織領導、人數、人員信息、裝備)、森林草原防火物資儲備、日常巡查隊伍(巡查范圍、密度、時限)、重點林區(qū)景區(qū)等信息鑲嵌到圖層內。

3)以縣級為單位。將縣森林草原防火組織領導框架、成員單位組成、專業(yè)森林草原消防隊和其他林場防火應急隊伍(駐地位置、組織領導、人數、人員信息、裝備)、森林草原防火物資儲備等信息鑲嵌到圖層內。

最后，與現有的“天空地”監(jiān)測圖傳系統(tǒng)疊加，形成一套完整的林火網格化動態(tài)信息監(jiān)管體系，實現火情的早發(fā)現、早處置。

森林草原火災預警監(jiān)測技術體系是一項復雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及到多學科知識的綜合應用，而且需要多部門間、同部門各級間的協(xié)調配合。筆者對中國森林草原防火中常見預警監(jiān)測技術的應用現狀和優(yōu)缺點進行分析，并提出了林火網絡化動態(tài)信息監(jiān)管體系的建立措施，對構建森林草原林火預警監(jiān)測體系，維護生態(tài)安全具有較強的現實意義。