孫元良，何文超

（新泰市國(guó)有太平山林場(chǎng)，山東 新泰 271200）

森林作為路堤生態(tài)體系主體，是不可或缺的資源，不但是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵構(gòu)成部分，也是保護(hù)環(huán)境的主要天然屏障。森林火災(zāi)會(huì)給森林資源產(chǎn)生破壞性的不良影響，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全造成較大危害。因而，森林防火在生態(tài)文明建設(shè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中有著關(guān)鍵功效，無(wú)人機(jī)在森林防火中有著特有優(yōu)點(diǎn)。

1 無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)述與特點(diǎn)

1.1 簡(jiǎn)述

無(wú)人機(jī)是由無(wú)線遙控設(shè)備和全自動(dòng)程序控制的無(wú)人飛行器，廣泛運(yùn)用于航空攝影測(cè)量、抗災(zāi)、傳染性疾病檢測(cè)等眾多領(lǐng)域和行業(yè)。與人開(kāi)飛機(jī)對(duì)比，無(wú)人機(jī)體積更小、成本更低、應(yīng)用更便捷、更安全。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)包含無(wú)人機(jī)及對(duì)應(yīng)的配套設(shè)施，如通訊展、運(yùn)送存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、維護(hù)設(shè)備等。它能確保無(wú)人機(jī)的常規(guī)應(yīng)用，為其發(fā)揮自身價(jià)值給予充分確保。

1.2 特點(diǎn)

針對(duì)各種突發(fā)性環(huán)境安全事故和環(huán)境污染事件，依靠地面遙控器，無(wú)人機(jī)可以對(duì)目標(biāo)高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)開(kāi)展航拍，隨時(shí)隨地監(jiān)管這一地區(qū)的有關(guān)狀況，體現(xiàn)環(huán)境污染是不是已蔓延。最終收集空氣質(zhì)量指數(shù)，為有關(guān)員工制訂援救計(jì)劃方案給予客觀性參照。

無(wú)人機(jī)技術(shù)的檢測(cè)范圍更為廣泛。在大范疇檢測(cè)中，依據(jù)定量分析原理和技術(shù)，可以對(duì)檢測(cè)空間內(nèi)的信息開(kāi)展全方位、精確的數(shù)據(jù)采集和剖析，根據(jù)多次精確測(cè)量和剖析，可以使數(shù)據(jù)信息更為精確合理。

無(wú)人機(jī)自身重量較輕，不容易受飛行環(huán)境影響，對(duì)飛行場(chǎng)所要求較低。飛行方式非常靈活，可以更為迅速地面對(duì)各種航拍任務(wù)。絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)定上空高度在1000m，因此通常不用申請(qǐng)辦理航線，全國(guó)各地都能夠監(jiān)管。

2 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在森林防火中應(yīng)用現(xiàn)況

無(wú)人機(jī)技術(shù)產(chǎn)生后，世界各地都將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)檢測(cè)和抗災(zāi)，并得到了滿意的實(shí)際效果?，F(xiàn)階段，森林資源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)品質(zhì)的關(guān)鍵資源，而森林火災(zāi)的防治很可能在防火技術(shù)的直接影響下產(chǎn)生變化，這促使森林火災(zāi)的防治更為高度重視無(wú)人機(jī)技術(shù)。除此之外，在許多森林資源的維護(hù)中，多種多樣防火技術(shù)的搭配通常成為無(wú)人機(jī)技術(shù)處理的代表工作。因而，在無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用中，許多無(wú)人機(jī)技術(shù)在非常大水平上非常容易受救火效率的影響。此外，許多火災(zāi)事故產(chǎn)生后不能及時(shí)撲滅，造成許多火災(zāi)事故在紅外線掃描機(jī)的高效功效下，掃描機(jī)使用價(jià)值難以提高。因而，很多掃描機(jī)應(yīng)用技術(shù)可以在火災(zāi)事故后輕輕松松更改數(shù)據(jù)資料，最后很多無(wú)人機(jī)變成唯一可以解決森林火災(zāi)的設(shè)施。

3 無(wú)人機(jī)在森林防火中的運(yùn)用

3.1 護(hù)林查詢和野外火源管理

無(wú)人機(jī)很靈便，可以獲得大規(guī)模的森林面積現(xiàn)狀。與載人機(jī)對(duì)比，無(wú)人機(jī)具備安全、低成本、使用方便、便于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)勢(shì)。與地面巡查對(duì)比，無(wú)人機(jī)在監(jiān)管范疇上具有與眾不同的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在人車無(wú)法達(dá)到的地區(qū)。無(wú)人機(jī)配備紅外熱像儀、超清透霧攝像頭、GPS定位系統(tǒng)和超清數(shù)字圖像處理與傳輸技術(shù)，構(gòu)成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可在空中依照預(yù)定線路對(duì)林地開(kāi)展巡查，并將空中巡邏時(shí)獲得的圖像傳輸數(shù)據(jù)至地面總指揮部。在監(jiān)管通信基站周邊林地的視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像收集環(huán)節(jié)中，無(wú)人機(jī)可以完成水準(zhǔn)360°和垂直120°全面監(jiān)管。該體系可全自動(dòng)精準(zhǔn)定位火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置，充分實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)智能識(shí)別，根據(jù)遙控指令更改無(wú)人機(jī)飛行軌跡，開(kāi)展關(guān)鍵詳查。因而，無(wú)人機(jī)在森林火災(zāi)監(jiān)管管理方法中的運(yùn)用，可以很大程度地提升監(jiān)管能力，還可緩解消防安全工作員的工作壓力，提升巡查護(hù)林工作效能，精確匯報(bào)森林火災(zāi)，為初期森林火災(zāi)控制給予珍貴的時(shí)間。

3.2 火情偵測(cè)

森林火災(zāi)產(chǎn)生時(shí)，會(huì)造成非常高的溫度，并伴隨有對(duì)身體有危害的濃煙。假如盲目救火，非常容易導(dǎo)致傷亡事故。當(dāng)火情出現(xiàn)時(shí)，無(wú)人機(jī)可以根據(jù)拍攝機(jī)器設(shè)備和紅外熱像儀及時(shí)檢測(cè)火災(zāi)，操縱相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)信息，明確火區(qū)和救火計(jì)劃方案，以最大的高效進(jìn)行救火工作，降低沒(méi)必要的傷亡事故。除開(kāi)檢測(cè)森林火災(zāi)以外，也能對(duì)暗火起到有效的偵查，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行徹底控制，有效防止火災(zāi)蔓延。

3.3 災(zāi)后評(píng)估

往期的災(zāi)后評(píng)估和森林巡查是一樣的。工作人員到現(xiàn)場(chǎng)勘查后才能夠明確具體的火災(zāi)險(xiǎn)情，工作效率不高。與此同時(shí)，因?yàn)槭艿貏?shì)影響比較大，評(píng)估工作沒(méi)法精確進(jìn)行。無(wú)人機(jī)便攜，根據(jù)GPS定位系統(tǒng)可以迅速明確火災(zāi)地區(qū)具體部位，尤其是根據(jù)三維成像系統(tǒng)可以及時(shí)獲得火災(zāi)地區(qū)的地形特征。明確受災(zāi)面積和相對(duì)應(yīng)界限后，融合相關(guān)信息內(nèi)容，可以精確得到受災(zāi)面積和財(cái)產(chǎn)損失的數(shù)據(jù)信息，并由此明確火災(zāi)事故因素開(kāi)展處理。評(píng)價(jià)全過(guò)程具備高效率、質(zhì)量高特性，節(jié)約了財(cái)力物力，并獲得更為精確的評(píng)估結(jié)果。

3.4 可燃地植被調(diào)查

無(wú)人機(jī)還能夠運(yùn)用于森林易燃背地物的調(diào)研。關(guān)鍵方式 是應(yīng)用固定無(wú)人機(jī)對(duì)調(diào)研地區(qū)開(kāi)展航空攝影測(cè)量。無(wú)人機(jī)必須帶上能見(jiàn)光和多光譜相機(jī)，在一定的飛行高度和預(yù)定航線上拍攝調(diào)研地區(qū)，并利用系統(tǒng)對(duì)攝影的圖像開(kāi)展處理，如拼湊、校準(zhǔn)等，給予全波段和多光譜分波段影像數(shù)據(jù)，隨后對(duì)這類信息做好研究或測(cè)算植被指數(shù)。隨后對(duì)航拍地區(qū)開(kāi)展調(diào)查，明確林地類種類、綠化植物構(gòu)成、樹(shù)高等。調(diào)研森林地表易燃物的類型、構(gòu)成和負(fù)荷。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)信息，對(duì)無(wú)人機(jī)高清航拍影像創(chuàng)建的由林地類種類和森林綠化植物構(gòu)成的森林易燃物的被實(shí)體模型開(kāi)展認(rèn)證，進(jìn)而明確不一林地類種類和綠化植物下的森林可燃地被物。

3.5 空中巡視

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)飛行器和地面自動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，可以在自動(dòng)或遙控情況下對(duì)總體目標(biāo)區(qū)域開(kāi)展航行探測(cè)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)融合了地理信息系統(tǒng)、電子信息技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)?？梢园押叫兄械母鞣N各樣信息傳遞到地面控制站。該技術(shù)解決了人力查驗(yàn)的缺點(diǎn)，防止了火災(zāi)事故的產(chǎn)生。無(wú)人機(jī)上也有紅外線探測(cè)設(shè)備和監(jiān)控?cái)z像頭，可以同時(shí)進(jìn)行圖像收集。無(wú)人機(jī)操縱起來(lái)也非常簡(jiǎn)單。這種特性將把護(hù)林防火工作人員從繁瑣的日常巡視中解放出來(lái)，與此同時(shí)也可以迅速地把握護(hù)林防火信息。

3.6 火災(zāi)撲滅

如前所述，森林大火擴(kuò)散速率十分快，通常在很短的時(shí)間內(nèi)涌向非常大的區(qū)域。但在救火全過(guò)程中，只靠地面探測(cè)并不可以良好控制火情的發(fā)展趨勢(shì)。之前載人機(jī)為了更好地躲避風(fēng)險(xiǎn)，只有在高空飛行，沒(méi)法及時(shí)觀察具體情況。假如應(yīng)用無(wú)人機(jī)機(jī)器設(shè)備，可以明確地捕獲火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)，并傳到地面控制站，可以為救火給予較大的協(xié)助。歸功于無(wú)人機(jī)的協(xié)助，消防救援指引單位可以聯(lián)系實(shí)際狀況更有效地分辨消防疏散線路。

3.7 循環(huán)檢測(cè)

地面指揮者可以遠(yuǎn)程操作無(wú)人機(jī)的飛行軌跡，讓其在固定不動(dòng)區(qū)域空中巡查，產(chǎn)生多方位、全面后檢測(cè)。一旦發(fā)覺(jué)火災(zāi)，可以精確精準(zhǔn)定位，快速響應(yīng)，防止火情進(jìn)一步擴(kuò)張。地面控制管制員只需設(shè)定航行間距和方位等主要參數(shù)就能完成這一工作。無(wú)人機(jī)在巡視監(jiān)管流程中，會(huì)隨時(shí)隨地將目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息傳到地面控制站，由計(jì)算協(xié)助剖析火災(zāi)安全隱患。當(dāng)發(fā)生疑似區(qū)域時(shí)，還能夠操縱無(wú)人機(jī)開(kāi)展近距精確查勘，及時(shí)處理火災(zāi)安全隱患，及時(shí)清除隱患，防止森林大火產(chǎn)生。

3.8 災(zāi)后余火監(jiān)測(cè)

森林火災(zāi)撲滅后，現(xiàn)階段主要是靠消防人員清除現(xiàn)場(chǎng)余火，巡查，監(jiān)管余火。但針對(duì)受災(zāi)面積大、林況繁雜的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，清除殘火難度系數(shù)比較大。一般余火是引燃的，僅有一點(diǎn)綠光或沒(méi)有煙，因此有較強(qiáng)的隱秘性。通常只有在余火擴(kuò)大到一定的程度時(shí)能夠被發(fā)覺(jué)。除此之外，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)周邊的易燃材料在輻射熱的直接影響下越來(lái)越十分干燥。假如不小心，火很有可能會(huì)再度燃燒并快速擴(kuò)散。無(wú)人飛機(jī)配備紅外熱像儀，從上空檢測(cè)森林火災(zāi)撲滅后的余火。融合GPS定位系統(tǒng)，可以形象化表明火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)熱量遍布狀況，標(biāo)識(shí)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的易燃位置，為地面消防人員清除殘火指引方向，提升殘火清除的效果，降低處理余火難度系數(shù)，合理防止消防人員受余火燃燒的危害，提高余火清除的安全系數(shù)。

4 無(wú)人機(jī)應(yīng)用建議

4.1 根據(jù)工作任務(wù)選擇無(wú)人機(jī)

盡管無(wú)人機(jī)在森林防火中可以充分發(fā)揮功效，可是無(wú)人機(jī)的實(shí)際類型針對(duì)不一樣的偵察任務(wù)有不一樣的功效，而林業(yè)站并不區(qū)別不一樣無(wú)人機(jī)地相對(duì)應(yīng)差別，含糊地應(yīng)用?，F(xiàn)階段無(wú)人機(jī)有兩種：固定翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)。前面一種適用較廣泛的監(jiān)管地區(qū)，必須較大的著陸總面積。圖像收集后，必須開(kāi)展解譯處理，獲得相應(yīng)的圖像，對(duì)操作技術(shù)和處理技術(shù)有很高的要求。后面一種對(duì)起降環(huán)境需求低，可以迅速飛到觀測(cè)點(diǎn)開(kāi)展指定檢測(cè)，可以迅速傳遞數(shù)據(jù)信息，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)信息。整體操作流程相對(duì)簡(jiǎn)易，但存有觀察范疇小、續(xù)航能力弱等問(wèn)題。

4.2 加強(qiáng)無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用

伴隨著在中國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和完善，無(wú)人機(jī)廣泛運(yùn)用于氣候、農(nóng)牧業(yè)、林果業(yè)、監(jiān)管等行業(yè)。特別是在森林火災(zāi)情形下，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)高溫造成的天氣轉(zhuǎn)變，有些載人機(jī)航行存有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)人機(jī)配備攝像設(shè)備開(kāi)展探火時(shí)，對(duì)人沒(méi)有安全影響。從高處部位拍攝的影像數(shù)據(jù)信息可以便捷路面消防指揮員及時(shí)處理火災(zāi)，有利于把握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

4.3 加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)

無(wú)人機(jī)森林防火工作要想順利進(jìn)行，就需要提高思想認(rèn)識(shí)，確保日常任務(wù)的順利開(kāi)展。因?yàn)樵谖覈?guó)民用型無(wú)人機(jī)發(fā)展尚處在初步環(huán)節(jié)，急缺一批具有無(wú)人機(jī)安全駕駛和維護(hù)專業(yè)性人才，以高效進(jìn)行森林防火工作。要大力開(kāi)展無(wú)人機(jī)隊(duì)伍建設(shè)，快速產(chǎn)生生產(chǎn)力，為森林防火、氣象監(jiān)測(cè)、資源勘查檢測(cè)等提供強(qiáng)有力的保證。

無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)可以分成2組：一組是無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)無(wú)人機(jī)的操縱、控制和維護(hù)保養(yǎng)，三四個(gè)人就可以；另一組是無(wú)人機(jī)拍攝數(shù)據(jù)處理組，承擔(dān)處理來(lái)源于無(wú)人機(jī)的圖像。全部員工都需要申請(qǐng)辦理一系列辦理手續(xù)，學(xué)習(xí)培訓(xùn)有關(guān)專業(yè)知識(shí)，達(dá)標(biāo)后才可以入崗。

5 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

5.1 在數(shù)據(jù)資源及處理方面的發(fā)展

自無(wú)人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于森林防火至今，森林防火能力水準(zhǔn)明顯提升，因而，其研究受世界各國(guó)的普遍關(guān)心。現(xiàn)階段，從無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用和研究成果看來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)也有較大的未來(lái)發(fā)展空間。在其中，無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)資源解決能力對(duì)森林防火檢測(cè)和救火具備關(guān)鍵影響。假如數(shù)據(jù)資源處理能力低，會(huì)嚴(yán)重影響救火效率。無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)資源處理必須對(duì)全部數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)有效的處理，因而，必須對(duì)其智能終端開(kāi)展更新，并對(duì)機(jī)載有效性開(kāi)展剖析。融合無(wú)人機(jī)零配件的特性，解決森林防火業(yè)務(wù)流程。在引擎固定條件下，應(yīng)優(yōu)化傳輸數(shù)據(jù)技術(shù)，提升無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理能力數(shù)據(jù)傳輸效率。

5.2 無(wú)人機(jī)指揮系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展

現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的指揮系統(tǒng)早已較為完善，指揮系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源的互相兼容充分發(fā)揮重要的作用。在圖像資料傳送流程中，應(yīng)分辨圖像數(shù)據(jù)信息的使用價(jià)值，以控制圖像資源的品質(zhì)。撤銷一些無(wú)用信息傳送對(duì)傳輸資源的占有，使獲得的數(shù)據(jù)資源更為合乎指揮系統(tǒng)的使用要求。因而，在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)和運(yùn)用全過(guò)程中，實(shí)際操作員工應(yīng)依據(jù)資源的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)展設(shè)計(jì)，以確保無(wú)人機(jī)能在要檢測(cè)的范疇內(nèi)進(jìn)行有效檢測(cè)，防止技術(shù)資源消耗。與此同時(shí)，依據(jù)山林環(huán)境和氣候特點(diǎn)，可以精準(zhǔn)鑒別無(wú)人機(jī)的運(yùn)用點(diǎn)，達(dá)到森林防火要求。根據(jù)無(wú)人機(jī)指揮系統(tǒng)和控制方法的調(diào)節(jié)，無(wú)人機(jī)的運(yùn)用水平會(huì)顯著提升。

5.3 無(wú)人機(jī)檢測(cè)功能的整合發(fā)展

現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)在森林防火中的使用關(guān)鍵具有下列問(wèn)題。第一，在工作實(shí)行環(huán)節(jié)中，假如無(wú)人機(jī)出現(xiàn)異常，沒(méi)法自主調(diào)節(jié)，非常容易失事，造成監(jiān)管中斷。次之，無(wú)人機(jī)的調(diào)節(jié)技術(shù)還不夠健全，尤其是抗沖擊能力差，難以保證長(zhǎng)續(xù)航力。第三，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)采集的精確性仍尚需觀察。因此對(duì)于存在的問(wèn)題，要考慮到無(wú)人機(jī)的航行作用和監(jiān)管作用。現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)在軍事方面的運(yùn)用和科學(xué)研究發(fā)展趨勢(shì)快速，應(yīng)積極主動(dòng)參考軍事方面的科研成果，處理無(wú)人機(jī)續(xù)航周期短的問(wèn)題。積極主動(dòng)研制新式機(jī)身材料，減少無(wú)人機(jī)自身重量，加強(qiáng)續(xù)航能力，提升運(yùn)行安全性。

6 未來(lái)無(wú)人機(jī)在森林消防應(yīng)用中的技術(shù)發(fā)展要求

6.1 適應(yīng)多方位性

消防人員必須應(yīng)對(duì)的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通常受自然或人為因素等差異原因的影響。尤其是森林大火，當(dāng)產(chǎn)生在戶外時(shí)，問(wèn)題更繁雜。在使用無(wú)人機(jī)全過(guò)程中，除開(kāi)技術(shù)性，還需要考慮到本地的風(fēng)力、氣候、溫度、防潮、防寒、耐熱等諸多方面。因而，在未來(lái)無(wú)人機(jī)的優(yōu)化和進(jìn)步中，必須考慮到材料和技術(shù)的綜合兼容模式，以達(dá)到不一樣的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 技術(shù)控制穩(wěn)定性

無(wú)人機(jī)技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是可以在一些人煙稀少的地區(qū)對(duì)人不能開(kāi)展監(jiān)測(cè)的地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而提供準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)技術(shù)操縱關(guān)鍵根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收取和發(fā)送技術(shù)，追求完美無(wú)人機(jī)圖像和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度和畫(huà)面質(zhì)量以確保數(shù)據(jù)的精確性是無(wú)人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的一個(gè)主要層面，這就必須提升無(wú)人機(jī)無(wú)線通信技術(shù)的抗干擾能力。與此同時(shí)，運(yùn)用無(wú)人機(jī)對(duì)山林明火開(kāi)展定速巡航檢測(cè)，其續(xù)航力能力和每塊充電電池的使用期限也是要探究的一大方位，確保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精確性。

7 結(jié)語(yǔ)

伴隨著科技發(fā)展趨勢(shì)，今日的科技進(jìn)步已經(jīng)普及到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，大家慢慢將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)投放到森林防火中，為在我國(guó)森林防火的發(fā)展帶來(lái)了強(qiáng)大的服務(wù)支持。根據(jù)此，剖析無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在森林防火中的運(yùn)用具備關(guān)鍵實(shí)際意義。