淺談無人機(jī)在森林防火中的應(yīng)用

薛文秀 薛文靜 孫 峰

（河北小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理中心 河北 蔚縣 075700）

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體和重要資源，是人類生存和發(fā)展的重要保障，而火災(zāi)則是森林系統(tǒng)中最可怕的災(zāi)害，會(huì)給森林帶來毀滅性的破壞。我國(guó)森林面積占國(guó)土面積的18.21%，森林火災(zāi)多發(fā)。在生態(tài)文明建設(shè)中提高森林火災(zāi)防控能力是加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)、維護(hù)森林資源安全、保護(hù)生態(tài)建設(shè)成果的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是維護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、保護(hù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成果的重要舉措。隨著無人機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，這項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，其中在森林防火中的應(yīng)用可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)森林防火工作存在的不足，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 當(dāng)前森林防火工作中面臨的難點(diǎn)

1.1 地形復(fù)雜，巡護(hù)難度大。森林大面積分布在山區(qū)，地勢(shì)陡峭、溝壑縱橫、道路不通、交通不便、點(diǎn)多面廣、巡護(hù)線路長(zhǎng)，且人力巡護(hù)視野狹窄、效率較低，在判斷著火位置時(shí)，常因地勢(shì)崎嶇、森林茂密而出現(xiàn)較大誤差，而且無法保障人身安全。

1.2 通訊不暢，信息傳遞效率低。山林地形復(fù)雜，溝谷眾多，通訊信號(hào)很差，深溝處甚至沒有信號(hào)，嚴(yán)重降低了信息傳遞效率，給森林防火工作造成諸多不便。

1.3 護(hù)林員老齡化，專業(yè)技術(shù)人才匱乏。傳統(tǒng)人防依然是林業(yè)各單位主要的防火手段，護(hù)林員擔(dān)負(fù)主要防火任務(wù)，但是調(diào)查發(fā)現(xiàn)，護(hù)林員年齡普遍偏大，加上林業(yè)單位地處偏僻，交通不便，生活條件艱苦，工作任務(wù)繁重，年輕人不愿意來，專業(yè)技術(shù)人才留不住，森林防火工作面臨護(hù)林員老齡化和專業(yè)技術(shù)人才匱乏的雙重困境。

1.4 林區(qū)內(nèi)人員流量增加，火源管理難度加大。隨著人民生活水平的不斷提高，登山、露營(yíng)、踏青等親近自然的活動(dòng)成了人們對(duì)美好生活的基本追求，山高林密、人跡罕至、風(fēng)景優(yōu)美的林區(qū)越來越受到游人的喜愛，這就導(dǎo)致了林區(qū)內(nèi)人員流量不斷增加，吸煙、野炊等行為給森林帶來極大火災(zāi)隱患，火源管理難度進(jìn)一步加大。

2 無人機(jī)在森林防火工作中的優(yōu)勢(shì)

2.1 機(jī)動(dòng)靈活容易操作。無人機(jī)具有機(jī)動(dòng)快速、維護(hù)操作簡(jiǎn)單、不受地形和時(shí)間限制、監(jiān)測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、可以夜航等特點(diǎn)，對(duì)于人力很難到達(dá)的復(fù)雜地段和監(jiān)測(cè)死角，使用無人機(jī)可以方便快速的開展巡查工作，大大彌補(bǔ)了人力巡護(hù)的不足，確保做到林火的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早撲救，提高森林防火工作效率，最大程度保障森林資源安全。

2.2 信息傳遞詳細(xì)快捷。無人機(jī)在開展林地巡查的過程中，可利用其搭載的紅外攝像設(shè)備，將巡查中獲得的圖像通過遙感傳輸功能傳至地面監(jiān)控點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，可反復(fù)偵查，核實(shí)火情，并通過定位技術(shù)，準(zhǔn)確定位著火位置，掌握火災(zāi)的范圍、面積、輪廓等重要因素，對(duì)火災(zāi)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將相關(guān)信息傳遞給地面監(jiān)控點(diǎn)，針對(duì)火情制定有效的火災(zāi)撲救計(jì)劃，提高森林防滅火的效率。

2.3 近距離精準(zhǔn)判斷火情。森林火災(zāi)一旦發(fā)生，勢(shì)頭迅猛，一線救災(zāi)人員無法近距離深入火災(zāi)發(fā)生區(qū)域了解火情，此時(shí)應(yīng)用無人機(jī)能夠及時(shí)近距離查探火情，并通過相關(guān)設(shè)備傳輸給指揮部門。此外無人機(jī)搭載專業(yè)設(shè)備能夠及時(shí)判斷肉眼不能發(fā)現(xiàn)的暗火，避免救災(zāi)人員判斷失誤貿(mào)然進(jìn)入實(shí)施撲火威脅生命安全。

2.4 開展救援更加及時(shí)。一旦發(fā)生森林火災(zāi)，救援被困人員是首要任務(wù)，靠人力在大山密林中搜尋被困人員不僅效率低下，而且會(huì)對(duì)搜救人員生命構(gòu)成威脅。無人機(jī)可搭載生命探測(cè)儀和相應(yīng)GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行快速大范圍搜索，能夠迅速確定被困人員所在位置，并向其投放食品、藥物、救生繩等救援物資，大大提高救援及時(shí)性。

3 無人機(jī)技術(shù)在森林防火工作中的應(yīng)用

3.1 開展防火宣傳。無人機(jī)具有無線擴(kuò)音設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離高空喊話。利用無人機(jī)通過高空喊話、高空巡查等創(chuàng)新性宣傳方式開展森林防火宣傳，讓群眾既感到新奇新意，又會(huì)自覺接受宣傳內(nèi)容。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，可實(shí)現(xiàn)防火指揮中心與宣傳場(chǎng)所的實(shí)時(shí)對(duì)話。對(duì)隨時(shí)發(fā)現(xiàn)的焚燒秸稈、上墳祭掃、野炊等野外違規(guī)用火行為進(jìn)行及時(shí)勸導(dǎo)制止，提高防火效率。

3.2 森林防火工作中的日常巡護(hù)。日常巡護(hù)是森林防火的基礎(chǔ)工作，傳統(tǒng)的人工地面巡護(hù)存在工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、信息傳遞不暢、特定區(qū)域無法到達(dá)等弊端；無人機(jī)則具有機(jī)動(dòng)靈活、使用方便和工作效率高的特點(diǎn)。利用無人機(jī)開展日常巡護(hù)可以彌補(bǔ)人工地面巡護(hù)的不足，大大提高巡護(hù)工作效率。無人機(jī)在開展日常巡護(hù)中，常與無線通訊設(shè)備、紅外攝像等設(shè)備以及定位技術(shù)相結(jié)合。利用無人機(jī)搭載高清晰攝像設(shè)備，將拍攝的影像和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴址阑鹬笓]中心，能夠直接觀看到林區(qū)具體情況，在最短用時(shí)內(nèi)監(jiān)測(cè)林區(qū)的各種情況，高效快捷地完成日常巡護(hù)任務(wù)。

3.3 發(fā)生森林火災(zāi)后的火情偵查。森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)，植被燃燒形成大量濃煙，火場(chǎng)能見度降低，受地形、植被、風(fēng)向等因素的影響，火場(chǎng)形勢(shì)瞬息萬變。通過地面設(shè)備和人力難以全面摸清火場(chǎng)情況，掌握整個(gè)火場(chǎng)情勢(shì)。如果救援人員貿(mào)然進(jìn)行滅火，容易造成人員傷亡。利用無人機(jī)搭載高清攝像設(shè)備前去偵查，將火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域、所在位置等信息實(shí)時(shí)傳回森林防火指揮中心，指揮人員通過分析制定出合理有效的滅火方案，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，可以利用無人機(jī)搭載紅外溫度測(cè)試儀對(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)，從而徹底消除發(fā)生火災(zāi)區(qū)域復(fù)燃的可能。

3.4 參與森林火災(zāi)撲救。無人機(jī)在參與火災(zāi)撲救中作用顯著，尤其是針對(duì)小范圍森林火災(zāi)或者是初發(fā)火，可以通過無人機(jī)投擲滅火彈、噴射干粉、高空懸停灑水等方式開展火災(zāi)撲救。對(duì)于地勢(shì)陡峭、交通不便的區(qū)域，或者在夜晚發(fā)生的火災(zāi)，無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)快速有效滅火，防止形成大規(guī)模火災(zāi)，為火災(zāi)撲救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間，減少森林火災(zāi)撲救的成本投入。

3.5 森林火災(zāi)后的調(diào)查與評(píng)估。森林火災(zāi)后的調(diào)查評(píng)估對(duì)于森林防火工作非常重要。無人機(jī)高效的偵查能力以及精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸能力使其獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。通過搭載攝影、GPS測(cè)量、圖像識(shí)別等功能設(shè)備，通過相關(guān)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)過火的位置、地形、面積及植被類型，精確反映森林火災(zāi)受災(zāi)程度等，獲得準(zhǔn)確的評(píng)估結(jié)果，具有安全性高、時(shí)效性強(qiáng)、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。