航空护林航线动态优化问题及对策

陈刚

【摘要】：航空护林是我国乃至世界在科学技术潮流当中顺应历史趋势，而进行的在森林保护领域内对飞机应用的探索。结果表明，飞机在森林保护的中可以发挥巨大的作用。因此我国要对飞行人员、飞行线路等等专业技术要进行细致的研究。所以，本文着重的探讨了航空护林中所要飞行的线路问题，目的是在航空护林的实践中最大限度的节省人力物力，而且还要做到航空护林工作的圆满完成。

【关键词】：航空护林；航线动态优化；措施

【引言】：现有航空护林航线难以实现动态管理，存在飞机使用效率不高的问题。结合航空护林现实需求以及技术发展，提出以地面采集气象因素、可燃物因素、火险因子、火源因素等作为实时数据，发挥大数据技术的海量数据存储、分析能力，对航空护林航线动态优化问题进行优化求解，实现航线的快速、科学、动态规划，提高飞行效率。

1航空护林航线的性质及分类

航空护林航线的性质，就是为执行巡护、机降灭火、火情侦察、空投等航空护林任务的飞机为完成某项任务而预先设计的飞行路线。根据所执行的任务，可以将航线分为两大类，即固定航线和临时航线。（1）固定航线是航空护林的主要航线。由航站根据其巡护区内森林分布、火源分布、飞机性能等因子，在每个航期開始前设计好的，以航站为起点和终点的闭合曲线。在一个航期内要重复使用多次，主要用于巡护探火飞行。（2）临时航线为完成某一特定任务而临时设计的飞行路线。它一般以航站为起点和终点，以由经纬度所确定的目的地为转弯点连接而成的一条直线。立面机降火场时，就是以航站为起点和终点，以火场为转弯点的一条直线。临时航线还包括直升飞机以本场为中心，半径50公里的升高隙望飞行路线。

2主要影响因素数据来源

2.1气象因素

气象因素包含风力、风向、温度、湿度、降雨量的瞬时值以及一天、两天、一周等等累计量，这些参量都会影响森林火灾发生概率及其发展蔓延速率。宏观的气象预报尺度对于林区尤其是地理条件复杂的林区而言，无法提供临近不同条件（如山顶、山谷或向阳、背阳）地域的小范围气象因素数值。因此需要更小范围的气象监测手段。地方气象局建设气象站可提供精细气象信息，并且目前已有部分林区建设地面气象站，可提供实时气象监测数据，同时还可以在地面巡护过程中以手持气象仪对上述气象因素进行监测上报。

2.2火险因子

火险因子与可燃物本身和环境条件相关，目前我国已建设数千个森林火险因子采集站，并且还在不断建设中，因此在已建设火险因子采集站的林区，可直接获得可燃物的动态情况。

2.3火源因素

火源包括人为火源以及雷击等自然火源。人为火源通过林区管理可限定在较为固定的范围，同时人为火源也有一些较为明显的空间、时间规律：离定居点越近火源越多，烧荒季节和清明等时候人为火源多。这些因素通过地面巡护人员可动态掌握。

3基于大数据技术的航线优化

3.1参数的选择

日常巡护飞行时，通常每架直升机搭载一名火情观察员，携带简单摄像设备，所增加的有效载荷对飞行耗油量的影响可忽略不计。因此，仍可采用飞机的最大航程作为计算航线长度的基数。航空护林直升机执行巡护任务时，一般都按巡航速度沿给定的航线持续飞行，在对特定目标实施定位、测量等作业期间通常需要减速飞行，但作业时间都较短，可认为巡护全程都按巡航速度飞行。因此，以巡航速度作为计算航线长度的速度参数。

3.2航线走向的设计

3.2.1覆盖主要火险区域

就森林防火而言，航空护林巡护的主要目的是及时发现森林火情和威胁森林安全的各种火源。遵循“因害设防”的原则，航线的走向应沿着森林火灾易发、多发区域或人员活动频繁的林区、野外火源较多的地段布设，或至少做到观察的范围能够覆盖这些区域。在设计航线前，应全面调查统计近几年森林火灾分布情况，走访基层防火部门，了解林区人员主要活动区域和野外火源管理的重点区位，据此设计最佳的航线走向。

3.2.2避开其他机场

根据空域使用优先级顺序，航空护林日常巡护飞行必须避让民航航班和空军训练飞行（包括起降）。各种民航和军航机场都有各自的管制空域，且管制空域范围都不一样，甚至同一个机场不同的方向，其管制空域也不同。因此，设计的航线不应靠近其他各类机场，具体距离多远，需向机场单位了解并确定。

3.3航线分布的设计

随着通用航空器的使用越来越广泛，空域紧张的矛盾将愈发突出，航线也成了重要的空域资源。航空护林固定航线的数量相对有限。在这种情况下，要科学合理地分布航线，使有限的航线资源发挥出最大的效益。大面积林区、重要森林保护区和森林旅游区等是航空巡护的重点。当航线数量不足时，这些区域应优先分配航线，适当增加航线数量，加大航线密度，尽量减少观察盲区。反之，少林地区安排的航线数量可少些，航线密度可小些。

3.4使用-反馈机制

航线优化除了考虑上述主要的影响因素外还要考虑天然林巡护级别高于人工林，交通不便的林区对航空巡护的需求高于靠近公路的林区等等次要因素，因此在航线优化初期，大数据平台计算出的航线会与需求有一定偏差，这需要人工干预，将航线优化结果的不合理处反馈到大数据分析模型中，不断对模型进行反馈纠偏，直至其航线满足实际需求。

结语

航空护林现有航线规划形式因缺乏更多森林防火相关数据及数据分析手段支撑，往往采取固定航线的形式飞行，一定程度上存在无效飞行的情况。以气象、可燃物、火源等多种数据支撑，结合大数据分析技术，以成熟的优化算法对海量数据进行挖掘，可实现航空护林航线动态优化，提高巡护效率，节约人力物力，更好地保护森林资源。

【参考文献】：

[1]何廷润.当前大数据应用发展的局限性分析[J].移动通信，2014，（14）：29-32.

[2]李开达.对于航空护林航线的讨论[J].科技促进发展，2011（4）：136.