無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用探討

田桄雨

摘 要：無(wú)人機(jī)在森林消防領(lǐng)域的林火監(jiān)測(cè)，可燃物動(dòng)態(tài)變化跟蹤，一般火行為及飛火等特殊火行為的監(jiān)控，火災(zāi)損失評(píng)估和火后更新、重建等方面應(yīng)用廣泛，尤其適用于山高、谷深、林密的西南高原林區(qū)的森林消防。在現(xiàn)有條件下，無(wú)人機(jī)在林業(yè)消防方面的大規(guī)模應(yīng)用，尚需在升降技術(shù)、載荷攜帶、數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存等方面做進(jìn)一步改進(jìn)。本文主要從闡述了無(wú)人機(jī)的概念、特征和發(fā)展過(guò)程，以及無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用及其局限性等進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；森林消防；林火監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

1917年，英國(guó)研制成功了世界第一架無(wú)人機(jī)，主要用于敵方的偵查工作，美國(guó)國(guó)家宇航局和林務(wù)局開(kāi)發(fā)了無(wú)人機(jī)熱傳感圖像及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，其能夠及時(shí)傳輸火場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮。2007年，我國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)首次應(yīng)用到黑龍江省大興安嶺地區(qū)的森林滅火演練中。隨著全球氣候變化，特別是變暖趨勢(shì)明顯，人為干擾活動(dòng)增加，森林主要分布地區(qū)極有可能發(fā)生嚴(yán)重的森林火災(zāi)。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)只能運(yùn)用于一般或較大森林火災(zāi)中，而在重大及特別重大森林火災(zāi)中的應(yīng)用還有其技術(shù)局限性，因?yàn)橹卮蠹疤貏e重大的森林火災(zāi)往往伴隨著特殊火行為，然而，隨著科技的進(jìn)步和撲火安全意識(shí)的提高，無(wú)人機(jī)將更廣泛地應(yīng)用到森林消防中。

1.無(wú)人機(jī)概念

無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)“無(wú)人機(jī)”，英文縮寫(xiě)為“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，或者由車(chē)載計(jì)算機(jī)完全地或間歇地自主地操作。

與有人駕駛飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險(xiǎn)”的任務(wù)。無(wú)人機(jī)按應(yīng)用領(lǐng)域，可分為軍用與民用。軍用方面，無(wú)人機(jī)分為偵察機(jī)和靶機(jī)。民用方面，無(wú)人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用，是無(wú)人機(jī)真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測(cè)繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝、制造浪漫等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大的拓展了無(wú)人機(jī)本身的用途，發(fā)達(dá)國(guó)家也在積極擴(kuò)展行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展無(wú)人機(jī)技術(shù)。

2.無(wú)人機(jī)首次在東北大興安嶺森林防火的應(yīng)用

2.1大興安嶺森林植物資源分析

在大興安嶺，因立地條件的差異及海拔高度不同，興安落葉松林呈現(xiàn)不同的森林類(lèi)型。

杜鵑—興安落葉松林代表著一種冷干的生境條件，是構(gòu)成大興安嶺植被的主要森林植被類(lèi)型。此類(lèi)興安落葉松林多占據(jù)陽(yáng)坡、半陽(yáng)坡或分水嶺上。林木高大，木材蓄積量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，林相整齊。

越桔—興安落葉松林代表著一種冷濕的生境條件，在大興安嶺多見(jiàn)于山坡上部較平坦地段，分布較為廣泛。此類(lèi)型林下天然更新良好，尤其在林窗處有大量的興安落葉松更新幼苗，生長(zhǎng)狀態(tài)良好。

杜香—興安落葉松林是大興安嶺分布面積最廣的森林類(lèi)型。枯枝落葉分解不良，形成明顯的潛育化和泥炭化現(xiàn)象。但因灌草茂密，妨礙了幼苗發(fā)育成幼樹(shù)，因此林下更新出現(xiàn)幼苗多、幼樹(shù)少的特點(diǎn)。

草類(lèi)—興安落葉松林集中分布于山地下部坡度一般為6°～10°的陽(yáng)坡、半陽(yáng)坡，多為同齡林，有成層現(xiàn)象，層片結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，有時(shí)林內(nèi)有大量更新幼樹(shù)。林下土壤為較肥沃的棕色針葉林土，因此草本層和灌木層發(fā)育較好，草本植物種類(lèi)繁多。

白樺—興安落葉松林在大興安嶺是一種過(guò)渡植被類(lèi)型，是原生的興安落葉松林經(jīng)過(guò)采伐、火燒等干擾后，以白樺為主的闊葉樹(shù)種侵入形成，所以白樺—興安落葉松林在組成、結(jié)構(gòu)上極不穩(wěn)定，但分布廣泛。

2.2無(wú)人機(jī)在森林消防領(lǐng)域的應(yīng)用

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到森林消防中，有利于提早發(fā)現(xiàn)森林火情，及時(shí)掌握火災(zāi)動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警，全面監(jiān)測(cè)；有利于迅速部署防火力量，提高防火、滅火的能力。

1987年5月6日，黑龍江省大興安嶺地區(qū)的西林吉、圖強(qiáng)、阿木爾和塔河4個(gè)林業(yè)局所屬的幾處林場(chǎng)同時(shí)起火，引起新中國(guó)成立以來(lái)最嚴(yán)重的一次特大森林火災(zāi)，震驚國(guó)內(nèi)外。我國(guó)首次用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)森林的可燃物情況，對(duì)可燃物進(jìn)行預(yù)警和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，匹配搭載溫濕度傳感器以獲取林區(qū)的氣象資料，能監(jiān)測(cè)林區(qū)的可疑火源等。提高森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

使用無(wú)人機(jī)有助于森林消防“預(yù)防為主，積極消滅”工作方針的貫徹實(shí)施。在森林消防中“預(yù)防為主”極其重要，如果森林火災(zāi)在發(fā)生初期能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并撲滅，可將損失降到最低。

2.2.1火災(zāi)中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

1987年春季，大興安嶺遇到了超常的干旱。貝加爾湖暖脊東移，大火起火點(diǎn)形成了一個(gè)燥熱的大氣環(huán)流，加之風(fēng)多物燥，增大了林區(qū)的火險(xiǎn)等級(jí)。

無(wú)人機(jī)可準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)林火，為林火監(jiān)測(cè)提供了一種新的技術(shù)平臺(tái)與工具，是獲取火災(zāi)撲救指揮決策依據(jù)的重要手段。現(xiàn)在，林火監(jiān)測(cè)手段主要有衛(wèi)星遙感、地面瞭望塔、護(hù)林員巡護(hù)和飛機(jī)巡護(hù)等。微型無(wú)人機(jī)林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還有助于提高森林火情的監(jiān)測(cè)、預(yù)警能力和森林安全管理工作的自動(dòng)化、

信息化水平。

2.2.2林火撲救和火災(zāi)后的損失評(píng)估

無(wú)人機(jī)可及時(shí)傳輸火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的影像、圖片，對(duì)比火災(zāi)前后的相關(guān)影像，參考評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能更準(zhǔn)確地評(píng)估火災(zāi)性質(zhì)，劃分火災(zāi)類(lèi)型。對(duì)這次大興安嶺評(píng)估為針葉林等植物都是可燃物，也是易燃物相比其他植物，樹(shù)脂油性大。

無(wú)人機(jī)能連續(xù)獲取高分辨率圖像，結(jié)合樣地調(diào)查可更精確地評(píng)估災(zāi)后損失，為法院審判森林縱火案提供科學(xué)依據(jù)，也有利于開(kāi)展火災(zāi)后的林地更新、植被恢復(fù)等工作。

2.2.4余火清理及火災(zāi)后評(píng)估、更新監(jiān)測(cè)

余火探測(cè)對(duì)森林火災(zāi)災(zāi)后清理工作至關(guān)重要，世界上有許多損失巨大的重大火災(zāi)都是由于小火之后的余火未徹底撲滅，造成死灰復(fù)燃。無(wú)人機(jī)加裝紅外掃描裝置，掃描撲救工作結(jié)束后的火場(chǎng)，可探測(cè)并徹底清理余火。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)南方傳統(tǒng)煉山造林、火燒改良牧場(chǎng)等計(jì)劃燒除工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如燒除前可燃物狀況、安全措施等；燒除時(shí)的火行為發(fā)展態(tài)勢(shì)，防止跑火；火燒后余火的清理和燒除效果評(píng)估等。

能跟蹤森林火災(zāi)與景觀動(dòng)態(tài)變化，為景觀研究提供中小尺度格局、動(dòng)態(tài)變化的跟蹤、監(jiān)測(cè)。通過(guò)多架次的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)，得到火情在不同高度、角度和時(shí)間的數(shù)據(jù)，能更好地評(píng)估火災(zāi)的影響。

結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)對(duì)森林火災(zāi)的防御起到了關(guān)鍵性的作用，通過(guò)無(wú)人可以進(jìn)行輔助性的科學(xué)防火，同時(shí)還能進(jìn)行實(shí)時(shí)的資料上傳，把前方的火勢(shì)情況進(jìn)行圖像和圖片等形式進(jìn)行存儲(chǔ)，這對(duì)我國(guó)防御森林火災(zāi)儲(chǔ)備了參考資料，對(duì)森林火災(zāi)研究提供了依據(jù)，無(wú)人機(jī)可以完成高效率的火災(zāi)評(píng)估工作、讓火災(zāi)不會(huì)死灰復(fù)燃，提高了防御火災(zāi)二次復(fù)燃的準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)是科技發(fā)展的象征，我們應(yīng)該利用科技的手段進(jìn)行高效能的工作。

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