吳玉雪

(廣西大明山國家級自然保護區(qū)管理局，廣西 武鳴 530114)

1 引言

廣西大明山森林消防項目主要根據(jù)國家林業(yè)局的《林業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》以及《廣西大明山國家級自然保護區(qū)總體規(guī)劃(2014～2023年)》等相關文件建設要求展開。它專門圍繞大明山現(xiàn)有的國家級自然保護區(qū)保護管理政策方法、科研監(jiān)測成果以及生態(tài)旅游發(fā)展現(xiàn)狀展開，深度探究了當?shù)鼗A設施信息化建設的可行性，希望結合云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，再結合物聯(lián)化、感知化、智能化相關手段爭取實現(xiàn)對自然保護區(qū)中森林資源的立體化感知、精細化保護與動態(tài)化監(jiān)管，滿足業(yè)務系統(tǒng)及智慧保護創(chuàng)新模式應用要求，確保當?shù)刈匀槐Ｗo區(qū)能夠實現(xiàn)集約化與智能化發(fā)展，特別是有效控制森林火災的肆意發(fā)生，做到對自然保護區(qū)的安全可持續(xù)經(jīng)營。

2 自然保護區(qū)基本概況

大明山山脈位于廣西地區(qū)中南部，總面積達到15萬hm2，其中林區(qū)最低海拔200 m，最高1760 m，是周邊33條河流的發(fā)源地。大明山山區(qū)及周圍有62座水電站，灌溉450萬畝農(nóng)田，直接保證300萬人受益。大明山保護區(qū)就位于林區(qū)的中部位置，占地達到1.7萬 hm2，自2002年升級為國家級自然保護區(qū)以后，其保護區(qū)內(nèi)的常綠闊葉林、松林與八角經(jīng)濟林建設也初見規(guī)模，已經(jīng)建成了典型的亞熱帶特征森林生態(tài)系統(tǒng)，也成為了廣西著名的風景區(qū)，每年接待游客超過10萬人以上。

(1)森林消防隊伍建設：經(jīng)過多年的建設，目前保護區(qū)已擁有一支120人規(guī)模的森林消防隊伍，在此基礎上，2010年又在保護區(qū)周邊招聘兼職護林員，保護區(qū)周邊的防火安全，減少周邊社區(qū)對保護區(qū)的火災威脅。為強化護林員的撲火知識和撲火實戰(zhàn)技能，每年組織管理局所有護林員，分3批進行森林防火培訓，并派員參加全國性森林防火工作培訓3～5期，有效提高森林撲火指揮員的指揮作戰(zhàn)能力以及提高護林員的撲火技能和火災安全自救技能。

(2)森林防火設施建設：森林防火設施設備不斷得到完善，擁有的設施設備有：防火指揮車、防火運兵車、巡護摩托車、望火樓、差轉臺、中繼臺、衛(wèi)星電話、手持對講機、望遠鏡、GPS、滅火機、撲火服、二號工具、發(fā)電機、油鋸、帳篷、睡袋、TOSHIBA投影機、相機、24 km的防火林帶、120 km的巡護林道、防火宣傳牌。

(3)林區(qū)巡護，確保林區(qū)安全：森林防火指揮部辦公室實行24 h值班制度的同時，加強林區(qū)日常巡護，并合理規(guī)劃巡護路線，在林區(qū)內(nèi)不留死角；針對清明節(jié)、端午節(jié)等傳統(tǒng)節(jié)日期間，強化特別期間的林區(qū)巡護；根據(jù)每年冬季農(nóng)閑季節(jié)是村民上山打獵的高峰期，于每年11、12月份組織4組護林員，每組約20人次，有針對性地進山巡護，有效打擊各種林區(qū)違法行為，有效消除由此帶來的各種火災隱患。

(4) 森林防火宣傳：根據(jù)保護區(qū)冬春干旱季節(jié)和各個節(jié)假日上山游客增多的特點，每年有針對性地強化森林防火宣傳工作，組織護林員在保護區(qū)周邊主要路口和人員集中地張貼森林防火標語，在保護區(qū)周邊集市等人員集中地發(fā)放新《森林防火條例》等各種傳單，在進山主要路口懸掛橫幅，粉刷保護區(qū)所屬的森林防火宣傳牌。四級以上森林火險等級和各旅游旺季，在檢查站設卡，對游客進行森林防火宣傳，嚴禁游客攜帶火種進入林區(qū)。

2 存在的問題

2.1 森林火災隱患大

由于大明山保護區(qū)集體林區(qū)多為人工林，林內(nèi)易燃物大量堆積，增加了發(fā)生森林火險的機率，再加上周邊村民防火意識淡薄，在集體林區(qū)內(nèi)燒荒開墾、生火取暖煮飯、掃墓等是導致集體林區(qū)火災發(fā)生的原因。一旦發(fā)生森林火災，會對保護區(qū)的森林面積產(chǎn)生最直接的危害。

2.2 砍伐及占用林木的行為時有發(fā)生

由于社區(qū)部分村民對野生植物的保護意識不夠強，部分村民會偷入進山砍伐林木，使大明山保護區(qū)集體林區(qū)在底山丘陵區(qū)的植物明顯減少，森林生態(tài)系統(tǒng)全面退化，；同時因為社區(qū)村民其他的經(jīng)濟收入來源不高，種植八角可以獲得較高的經(jīng)濟效益，部分村民會偷偷越界擴大種植面積，占地種植和經(jīng)營八角經(jīng)濟林增加了保護區(qū)內(nèi)人為活動，火災隱患增多，動物棲息受干擾。

3 自然保護區(qū)森林消防項目建設目標

大明山自然保護區(qū)周邊擁有218個村屯，其保護區(qū)管理區(qū)對于保護區(qū)的管理工作非常重視，一方面希望加大宣傳教育力度，強化群眾生態(tài)保護意識，一方面也希望成立半專業(yè)森林消防隊，隨時隨地參與到林區(qū)保護與森林消防工作當中。從建設目標來看，首先要實現(xiàn)系統(tǒng)建設，全面提高火險等級的預測預警能力，保證森林消防過程的指揮順暢。具體來講，大明山自然保護區(qū)森林消防項目就應用了以智慧分析、GIS視頻監(jiān)測網(wǎng)絡為核心的兩項關鍵技術，同時配合多項分支技術，希望最快、最準確、最及時、最有效地實現(xiàn)森林防火預警保障，通過森林消防系統(tǒng)技術的優(yōu)化建設來實現(xiàn)自然保護區(qū)有效管理，優(yōu)化巡檢、自動識別及火災快速定位過程，達成森林火災高效防控目標[1]。

4 大明山自然保護區(qū)的森林消防有效防控策略

大明山自然保護區(qū)為優(yōu)化森林消防項目專門建設了六大平臺，即智慧保護平臺、智慧監(jiān)測平臺、智慧科普平臺、生態(tài)旅游平臺、數(shù)據(jù)資源平臺和基礎設施平臺。這六大平臺中涵蓋了多項森林消防智慧化防控策略內(nèi)容，這里主要介紹其中兩點。

4.1 基于智慧分析的森林火災防控策略

智慧分析技術是智慧消防管理模式中的重要分支技術，它作為整個管理模式的核心存在，可實現(xiàn)對火情地點的精確定位，模擬林火蔓延范圍，并分析周邊應急資源及撲火作戰(zhàn)路徑。

4.1.1 對火情地點的精確定位

對火情地點的精確定位是自然保護區(qū)中智慧分析系統(tǒng)的重要技術內(nèi)容，它能夠精確確定林火發(fā)生的地理位置，并引導森林火情的撲救指揮工作，實現(xiàn)火點定位背景下的多點聯(lián)動，結合不同視角觀察、核實火情，并深入分析撲救位置的實際應用價值。比如說基于智慧分析的單點測量方法就擁有較高實用價值，如圖1。

如圖1，圖中A(XA，YA，ZA)為已知坐標點，B(XB，YB，ZB)為未知坐標點，α為坐標方位角，β為垂直角，另外AB的投影距離應該為SAC，所以可計算出B點的具體位置，即對火情地點的精確定位，計算式如下：

XB=XA+SAC×cosα

YB=YA+SAC×sinα

ZB=ZA+SAC×tanβ

結合上述計算進行單站點的火情地圖精確定位，配合數(shù)字云平臺進行參數(shù)分析，主要針對林區(qū)中火情的具體地理位置坐標、坐標方位角、垂直角，圍繞這些指標參數(shù)建立數(shù)字化高程模型，再利用地理信息系統(tǒng)中的空間分析技術對森林火情中的坐標以及海拔高度進行綜合分析，為隨后的多點聯(lián)動核實火情工作打好基礎。

4.1.2 多點聯(lián)動核實火點定位

多點聯(lián)動核實火情應該結合不同視角展開，精確定位森林火情，考慮是否要出動撲救。在智慧分析系統(tǒng)中，其系統(tǒng)界面會直接觀察火情核實地點，通過地理信息系統(tǒng)中的緩沖區(qū)與疊加分析方法對火情進行第一時間監(jiān)測。這里會采用到前端監(jiān)測系統(tǒng)，大明山自然保護區(qū)就設置了多個前端監(jiān)測系統(tǒng)，每一個系統(tǒng)都會將火情所面向的方向夾角、仰俯角以及火情到監(jiān)測塔的距離反饋給系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠時刻以不同視角核實火情，滿足對火情的準確定位條件。

如圖2，對火情的準確火點定位應該成為大明山自然保護區(qū)森林火災防控工作的核心內(nèi)容，它能夠滿足當?shù)貐^(qū)域內(nèi)森林防火的打早、打小和打了基本需求，是森林防火智慧管理模式中的重要功能[2]。

圖2智慧分析中的單點火情地理信息計算示意

4.2 基于GIS視頻定位的森林火災防控策略

GIS視頻定位技術能夠為大明山自然保護區(qū)提供森林火災防控空間位置，也能劃分特殊目標區(qū)域，特別是它的現(xiàn)場定位搜索技術能力突出，是當?shù)厣只馂闹悄芑揽氐牡昧夹g。從對GIS視頻定位設備的應用來看，它的便于攜帶保證了森林現(xiàn)場火災防控的便捷性與快速性。該設備能夠準確反映出火情地點的經(jīng)緯度坐標值，確定坐標值地理信息，以便于第一時間實施火災撲救。以下主要從GIS視頻定位的技術條件與技術算法兩方面展開分析。

4.2.1 對GIS視頻定位條件的明確

在使用GIS視頻定位技術之前，當?shù)丶夹g人員首先明確了它的視頻定位條件。首先，是視頻監(jiān)測圖像的觀測角度，它基于攝像機水平方位角與垂直方位角展開，將視頻系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)結合到一起，通過對視頻的監(jiān)控觀察來發(fā)現(xiàn)突發(fā)火情，鎖定火情點位，并將所監(jiān)測到的所有現(xiàn)場圖像信息都回傳反饋到監(jiān)控中心。此時，GIS平臺也會為視頻監(jiān)控目標位置提供簡易有效的搜索條件。

其次，是對GIS視頻定位的觀測范圍與地形圖確定，它主要通過GIS來分析當前的視頻監(jiān)控目標位置，然后結合攝像頭位置與基本地形圖進行兩個圖層的綜合化分析。這里要首先利用GIS明確攝像頭觀測方向，然后給出地形圖的大體概述，根據(jù)地形圖所要求的觀測方向進行剖面分析，求解獲得GIS視頻定位目標與攝像頭監(jiān)測位置的剖面圖。最后，再根據(jù)視頻身相投的垂直方位角度進行分析，對視頻監(jiān)控目標進行最終定位。

4.2.2 對GIS視頻定位的算法分析

(1)結合災情監(jiān)控圖像首先定位攝像頭位置，鎖定攝像頭的監(jiān)測方位與范圍。

(2)利用計算機串口接收到攝像頭，對攝像頭的水平偏轉及垂直偏轉角度進行調整控制。

(3)建立GIS臨時圖層，主要用于火情定點分析。此處結合攝像頭的水平偏轉角度明確圖層水平方向，劃定中心監(jiān)測線。

(4)將地形圖層按照中心監(jiān)測線的方向進行剖面分析。

(5)標明方向監(jiān)測線的剖面曲線與垂直方向交點位置。

(6)進行判斷，如果上一步?jīng)]有產(chǎn)生任何交點位置，要重新對攝像頭拍攝角度值進行調整，以保證對火點進行重新定位。

(7)在火點定位成功以后，要在定位線的末端位置標出視頻定位點，確定視頻的定位點位置及地名。

在大明山自然保護區(qū)的森林消防工作中，準確定位火點是關鍵，但除判斷火點位置以外，還要判斷火點樹種、林種等等以保證找到森林火災撲救的最佳路徑，特別是對著火點的生態(tài)資源分布尤其是水源分布進行分析，以保證有效組織救援工作[3]。

除上述兩項重要技術外，大明山自然保護區(qū)在森林消防方面還應用到了保護區(qū)資源動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，實施在線地圖規(guī)劃應用，優(yōu)化檔案管理工作，保證林區(qū)內(nèi)的所有動植物資源都被有效管理。同時也提出了災害損失管理與車載GPS管理內(nèi)容，實現(xiàn)了對保護區(qū)森林資源的全面管理過程，有效防控了森林火災的發(fā)生。

5 結語

本文著重分析了廣西大明山自然保護區(qū)對自身森林資源的有效保護措施，特別是針對森林火災的各項智能化防控技術應用到位，減少了傳統(tǒng)森林消防手段中所存在的盲目性與不確定性，為地方林業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展奠定扎實基礎。