劉麗萍 李云芳

摘要：森林火災(zāi)是森林自然災(zāi)害中破壞性、危害性極大的災(zāi)害之一，其突發(fā)性強(qiáng)、撲救難度大，一旦蔓延開來，會(huì)對(duì)森林資源及林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)造成極大破壞，危及林區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。無人機(jī)是一種可遠(yuǎn)程操控的無人駕駛飛行器，在軍事領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)比較成熟，近年來逐漸在氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。基于此，本文章對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用探析，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)系統(tǒng);森林防火;應(yīng)用探析

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷更新和進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)逐漸被應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面，如將無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于森林防火工作中。森林防火對(duì)于保護(hù)國家森林資源及維護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義，相比傳統(tǒng)的預(yù)防及救援方式，無人機(jī)系統(tǒng)更安全、更科學(xué)，值得在森林防火中推廣使用。

1無人機(jī)系統(tǒng)簡介

無人機(jī)是通過程序控制和無線電遙控的一種飛行裝置，是對(duì)所有無人飛行裝置的統(tǒng)稱。無人機(jī)的特點(diǎn)在于體積較小、造價(jià)較低、操作較為方便等。在相同的時(shí)間內(nèi)，無人機(jī)的工作面積相對(duì)更大，且消耗的成本更少，具備更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵回收。同時(shí)，無人機(jī)有著更強(qiáng)的清晰度，能夠幫助自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)火情了解。另外，無人機(jī)還具備無線數(shù)據(jù)和數(shù)字傳輸?shù)墓δ埽瑹o需進(jìn)行野外架線即可實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控，主要應(yīng)用于森林火情偵查和火情定位以及搶險(xiǎn)救災(zāi)的輔助工作。因?yàn)闊o人機(jī)的操作無需人員進(jìn)入現(xiàn)場，所以具備較強(qiáng)的安全性，避免了火情偵查工作中存在的局限性，能夠有效實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)的數(shù)字化管理，大大減少自然保護(hù)區(qū)管理的成本和支出。在對(duì)火情進(jìn)行偵查的同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)野生動(dòng)物、病蟲害以及生態(tài)環(huán)境等方面內(nèi)容的監(jiān)測，對(duì)于自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)管理工作提供了重要的幫助。

2無人機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1應(yīng)急飛行

對(duì)于各類環(huán)境突發(fā)意外、重大污染事件而言，無需飛行員進(jìn)行駕駛，借助地面遙控，就能夠讓無人機(jī)對(duì)目標(biāo)高危地區(qū)進(jìn)行航拍，隨時(shí)對(duì)這一地區(qū)有關(guān)的情況進(jìn)行監(jiān)測，并反映出污染是否發(fā)生擴(kuò)散的情況，最終，搜集所需的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為有關(guān)人員制訂出搶救方案提供客觀參考。

2.2數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確

無人機(jī)技術(shù)的測量范圍更加廣泛，在大范圍的監(jiān)測中可根據(jù)光譜分析的原理和技術(shù)對(duì)檢測空間中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面準(zhǔn)確地采集和分析，并通過多次測量和分析使數(shù)據(jù)變得更為精確有效。

2.3機(jī)動(dòng)靈敏

無人機(jī)本身的重量較輕，不會(huì)被飛行環(huán)境所影響，對(duì)飛行場地的要求也不高，飛行方法十分靈活，可以更為訊速地響應(yīng)各項(xiàng)航拍任務(wù)。大多無人飛行任務(wù)所需的航拍高度低于1000m，通常都無需專門去申請(qǐng)空域，可以在全國各個(gè)地區(qū)實(shí)施監(jiān)測。

3森林防火的現(xiàn)實(shí)意義

現(xiàn)如今，全球性氣候變暖已經(jīng)發(fā)展成為一種不爭的事實(shí)，引起了越來越多科研人員的關(guān)注，我國也相繼出臺(tái)了一系列的政策以及應(yīng)對(duì)方針，加強(qiáng)了森林資源的保護(hù)力度，并不斷地致力于拓展我國森林覆蓋面積，但是與其他國家相比，我國森林資源覆蓋率依然較低，在人均森林面積方面更是低于世界平均水平。由于我國人口基數(shù)較大，在資源利用率方面更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家，隨著城市化進(jìn)程的加快，空氣污染、城市環(huán)境污染等諸多問題漸漸顯現(xiàn)出來，而森林則是有效協(xié)調(diào)生態(tài)平衡與人類活動(dòng)的關(guān)鍵紐帶，是大自然賦予人類的財(cái)富，甚至被譽(yù)為“地球之肺”，可有效調(diào)節(jié)生態(tài)平衡，但是我國現(xiàn)存的森林資源的覆蓋面積，顯然不足以彌補(bǔ)這些問題，在此形勢下，對(duì)森林資源的保護(hù)以及加強(qiáng)森林防火工作已然刻不容緩，不僅如此，森林資源更是承載著保護(hù)生物多樣性、凈化空氣質(zhì)量、維護(hù)自然環(huán)境的歷史使命，我國雖在林業(yè)領(lǐng)域取得一定發(fā)展成果，卻依然無法滿足我國當(dāng)前生態(tài)調(diào)節(jié)的實(shí)際需求，如何經(jīng)營森林并做好防火工作是擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問題和長期課題。

4無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用探析

4.1火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用

針對(duì)某些森林火災(zāi)發(fā)生幾率比較高的地區(qū)而言，有效應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，能切實(shí)有效地探測和預(yù)防森林火災(zāi)，并著重科學(xué)合理地評(píng)估火災(zāi)出現(xiàn)后的現(xiàn)場具體情況。第一，利用無人機(jī)進(jìn)行森林火災(zāi)發(fā)生情況的有效監(jiān)測，準(zhǔn)確探測出火點(diǎn)位置，并明確火災(zāi)面積，發(fā)出預(yù)警提示，進(jìn)而分析火點(diǎn)坐標(biāo)，第二，通過無人機(jī)遙感技術(shù)提取相對(duì)應(yīng)的遙感圖像，然后結(jié)合具體情況，將森林火災(zāi)圖像有效轉(zhuǎn)化成為HSV空間，并選擇徑向基函數(shù)為向量機(jī)核函數(shù)，可更有效地識(shí)別出火災(zāi)，使火災(zāi)的危害程度進(jìn)一步降低。第三，應(yīng)用基于無人機(jī)遙感影像的熱成像數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，利用視頻圖像與灰度閾值的探測，能精準(zhǔn)高效地判斷是否存在火災(zāi)隱患。第四，利用無人機(jī)遙感能充分地對(duì)比火災(zāi)前后圖像，從而進(jìn)一步有效明確相似度閾值，更加智能化地識(shí)別火災(zāi)的具體情況。除此之外，利用無人機(jī)遙感技術(shù)，也可以更科學(xué)精準(zhǔn)地調(diào)查和評(píng)估火災(zāi)后的具體場景，在實(shí)踐過程中，以具體的調(diào)查和評(píng)估結(jié)果為基準(zhǔn)，從而采取更有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略，能提升火災(zāi)監(jiān)測和控制效果。

4.2災(zāi)后余火監(jiān)測

森林火災(zāi)撲滅后，對(duì)于余火目前主要還是依靠消防人員進(jìn)行現(xiàn)場留守清理，巡查監(jiān)測。但對(duì)于受災(zāi)面積大、林情復(fù)雜的火場，余火清理的難度較大。余火一般為陰燃，只有少量青燈或是無煙，具有較強(qiáng)隱蔽性，依靠人工巡邏清理，往往只有在余火擴(kuò)大到一定范圍才能發(fā)現(xiàn)，再加上火場周邊可燃物受熱輻射影響變得十分干燥，稍有不慎，就可能火情再起，快速蔓延。無人機(jī)搭載紅外熱成像儀，在林火撲滅后從空中對(duì)火場進(jìn)行余火監(jiān)測，結(jié)合GPS定位，可以直觀的顯示火場的熱值分布，標(biāo)示出火場的易燃區(qū)域，為地面消防人員的余火清理指明方向，從而有效提高余火清理的效率，降低余火清理難度，也能夠有效避免消防人員受余火復(fù)燃的威脅，增強(qiáng)火場余火清理的安全性。

4.3森林防火巡檢中的應(yīng)用

無人機(jī)作為一種飛行器，可由飛控人員遠(yuǎn)程對(duì)其進(jìn)行操控航行。以無人機(jī)為平臺(tái)，其上可搭載一些設(shè)備和系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)區(qū)域遠(yuǎn)程偵察，將現(xiàn)場畫面和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到監(jiān)控中心，后臺(tái)通過客戶端即可查看實(shí)時(shí)視頻并與現(xiàn)場互動(dòng)并下達(dá)指示。無人機(jī)航拍直播等相關(guān)技術(shù)正是一種實(shí)現(xiàn)林業(yè)巡檢、森林監(jiān)測的新技術(shù)手段。應(yīng)用于森林巡檢的無人機(jī)直播平臺(tái)可選擇輕型無人機(jī)系列，考慮到森林防火巡查的特殊性，可在無人機(jī)上搭載高清變焦可見光相機(jī)系統(tǒng)、熱紅外攝像儀、數(shù)傳系統(tǒng)、高清圖傳系統(tǒng)等。通過無人機(jī)搭載高清攝像頭、音頻模塊以及網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸，再通過網(wǎng)絡(luò)圖傳系統(tǒng)將視頻、音頻數(shù)據(jù)傳回林業(yè)部門視頻監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活的視頻監(jiān)控，從而提升巡檢等工作效率，保障人員的安全。

5.結(jié)語

無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值。利用無人機(jī)進(jìn)行空中巡航，可以準(zhǔn)確定位火災(zāi)位置，與地面指揮中心密切聯(lián)系，對(duì)工作人員的數(shù)據(jù)整合及遠(yuǎn)程指揮都極為有利。無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火領(lǐng)域有良好的發(fā)展前景，應(yīng)積極更新與推廣，以便在森林防火作業(yè)中發(fā)揮更多的優(yōu)勢和作用。

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