無人機在太子山保護區森林防火中的應用探索

森林火災是一種突發性強、破壞性大、處置救助較為困難的自然災害，是破壞森林資源的最大殺手，是維護生態安全的最大敵人。為切實保護好太子山這片綠地，源源不斷地提供清新的空氣、清潔的水源和宜人的氣候等最優質的生態產品，太子山國家級自然保護區管理局持續強化森林防火工作，充分利用視頻監控、無人機等先進設施設備，不斷提升森林火災預警和撲救能力。本文結合太子山保護區森林防火實際，分析了無人機應用面臨的形勢，對今后擴大應用作了積極探索。

一、太子山保護區無人機應用現狀

太子山保護局從2016年起，利用國家級自然保護區基礎設施建設等項目，先后購置固定翼無人機1架、多旋翼無人機2架。華測P316是一款純電動垂起固定翼無人機，具有長航時、多載荷、易操控、全地形作業特點，通過航拍所采集的森林資源影像數據，為指揮森林火災撲救、編制森林防火規劃提供了依據。?？低曅埴棦蛳盗蠻AV-MX6150B是一款六旋翼飛行器，飛行性能和環境適應性強、續航時間久，適用于作業范圍大、時間長的場景，已應用于森林防火撲救演練、森林防火宣傳、火災現場偵查、日常巡護等，截至目前，已出動飛行200多架次，拍攝各種影像資料1000多張（段）。大疆悟Inspire 1是一款四旋翼無人機，機身小，機動靈活，但續航僅20分鐘，主要用于近距離的拍攝、火線監測。

無人機是高科技產品，需要專業人士操作，持證上崗，根據《無人駕駛航空飛行管理暫行條例》規定，太子山保護局挑選業務骨干參加了專業機構的培訓，已有2人取得無人機視距內駕駛員執照，1人取得無人機超視距駕駛員執照，初步組建了無人機駕駛員隊伍，能適應現階段無人機飛行的需求。

二、太子山保護區森林防火工作面臨的難點

太子山保護區位于臨夏回族自治州和甘南藏族自治州之間，南與甘南藏族自治州臨潭、夏河、合作、卓尼四縣（市）毗鄰，西連青海省循化縣，北鄰臨夏州的康樂、和政、臨夏三縣。保護區總面積84700公頃，東西長約100公里，南北寬約10公里。屬于森林生態系統類型，主要保護對象為青藏高原與黃土高原過渡地帶森林生態系統及其生物多樣性。太子山保護區是甘肅省中南部地區重要的生態安全屏障，黃河中上游重要的水源補給區，森林防火工作極其重要，但由于受地理、地形、經濟條件的限制，森林防火工作面臨很多困難和壓力。

（一）森林火災防控存在較大隱患

保護區地形狹長，溝壑密布，周邊群眾多，農牧用地和林業用地交錯分布，區內道路不暢，交通不便，一旦發生森林火災，極難撲救，損失極大。從林場轉制建立自然保護區后，加大了保護力度，特別是實施了天然林資源保護、退耕還林、三北防護林等林業生態工程建設及國家重點公益林建設，森林資源快速恢復，森林覆蓋率大幅增加，草木旺盛，形成了巨大的火災隱患。

（二）森林防火基礎設施建設滯后

保護區先后實施了甘肅省森林重點火險區綜合治理一、二期建設項目，購置了一些撲火機具，一定程度上提高了撲火預警能力，但由于兩期工程投入少，保護區范圍面積大，防火缺乏專項經費，森林防火基礎設施建設滯后，森林消防和防火巡護車輛及通訊設備缺乏，林火監測手段落后，撲火裝備和器械嚴重不足，這些都給預防和撲滅森林火災帶來很大困難。

（三）森林防火信息化建設程度不高

保護區防火通訊覆蓋率較低，原有的2處超短波通訊中轉臺，設備老化，跟不上新形勢新要求。電信、移動、聯通手機通訊信號覆蓋率低于50%，還有很多保護段（點）處于盲區。保護區初步建成了11套森林防火視頻監控系統，但監測覆蓋面僅約35%，視頻監控應用能力低，還沒有實現與無人機、衛星遙感一體化。

（四）防火隊伍信息化水平低

保護區雖然組建了森林防火隊伍，但大部分隊員以兼職為主，隊伍建設標準不高，人員結構復雜，素質偏低，專業化程度不夠，信息化特別是無人機應用方面的知識缺乏，無人機駕駛后備力量不足。

三、無人機在太子山保護區森林防火工作中的應用

（一）森林防火工作中的日常巡護

無人機具有機動靈活、使用方便和工作效率高的特點，相對于地面人工巡查，在監測范圍和時效方面具有獨特的優勢。利用無人機搭載的可見光相機，將拍攝的影像和數據實時傳回到地面站或指揮中心，能夠直觀地看到林區的一切情況，從而快速完成護林巡查工作，對于過去無法巡查的區域也能進行全面的巡查。而搭載了紅外熱成像儀的無人機在巡查的過程中，能及時發現火情、報告火場位置，做到對火情早發現、早報告、早撲救，可以極大地提高森林防火工作效率和準確性。

（二）發生森林火災后的火情偵查

當發生森林火災后，火場上方會產生大量的濃煙，導致能見度極低，周圍環境也會發生劇烈的變化，火勢受地形、植被、氣象等因素的影響瞬息萬變，如果貿然進行滅火工作容易造成人員的極大傷亡。在發生火災時使用無人機搭載可見光攝像設備前出偵查，將火場的情況實時傳回指揮中心，分析制定出有效的滅火方案，從而高效率地完成滅火工作，并確保撲火隊伍的人員安全。當明火撲滅后，火場還存在各種隱藏的余火，為有效防止余火復燃，可以利用無人機搭載紅外熱成像儀對火場進行偵查，將火場區域地表溫度分布狀態傳回到指揮中心，為指揮部及時調整清理方案提供依據，從而徹底控制發生火災區域復燃的可能。

（三）森林火災撲救過程中的現場指揮

在火災撲救的過程中，一線救援人員受地形、植被、氣象等多種因素的影響，存在很大的盲區，無法全方位了解火勢的發展趨勢，利用無人機搭載攝像設備對火場進行全方位不間斷巡查，將拍攝的高清影像數據傳回地面站，為火災撲救組織決策提供依據。在無人機的支持下，現場指揮員可以高效部署火災撲救工作，并為救援人員安排安全的撤離路線，提高火災救援工作的安全性和合理性。

（四）森林火災后的調查與評估

過去的森林火災災后調查工作，通常是工作人員到實地進行勘查后才能確定實際的受災區域和受災面積，受自然條件和地形地貌的影響，導致評估工作效率和準確性較低。應用無人機搭載雙光譜相機對受災區域進行航拍，結合3S技術進行后期數據處理，能準確判定森林火災過火的位置、地形、面積及植被類型，精確反映森林火災受災程度等，還可以應用GIS軟件的空間分析功能對火災類型、火勢蔓延的方向和趨勢、火災的起因及起火點的位置進行分析，為森林火災案件的調查和森林火災評估提供幫助，有效減少業務的工作量，從而提高工作效率與精準度。

四、探索與研究

（一）無人機應用彌補了傳統森林防火方式的不足

近年來，無人機技術發展迅速，它具有無人駕駛、勘測精準、機動靈活、24小時不間斷進行監測等優勢，彌補了太子山保護區傳統的森林防火方式的不足。

（二）無人機在太子山森林防火中作用明顯，應用前景廣闊

太子山保護局針對線長面廣、地形地貌變化大、周邊人員多的現狀，爭取項目支持，加大信息化建設力度，視頻監控、無人機應用逐步走上軌道，而隨著自然保護區體系的不斷完善，無人機功能的不斷強大，無人機在今后的森林防火工作中將占據主導作用。

（三）改變無人機單一作戰的模式，探索構建空天地一體化格局

當前，太子山保護局無人機應用還處在基礎水平，實時傳輸、與視頻監控系統的對接、遙感技術和無人機技術融合還不夠成熟，今后，要持續加大無人機實戰應用的研究，加大互融互通的數字化應用研究，加大無人機操作人員的培訓，構建空天地一體化發展的信息化網絡體系。