中国森林火情视频监测系统建设探讨

邹全程　闫平　王生杰　于千淼　慕晓炜

摘要： 森林防火设施是开展森林防火工作的基础保障，其中火情监测设施是实现森林火灾“早发现”的关键环节。本文以我国森林火情视频监测系统为研究对象，在全国重点森林防火单位广泛调研的基础上，总结出当前林火监测设施建设现状与局限，并据此分析出今后林火视频监测系统建设的项目构成：即前端、网络传输和监测控制中心3大系统及其28子项100个可选分项的具体内容，同时讨论了相关的建设要点，旨在为全国林火视频监测设施建设提供参考。

關键词： 森林防火； 视频； 监测系统

中图分类号： S 762. 3 + 2 文献标识码： C

森林作为陆地生态系统的主体， 在维护国土生态安全和统筹山水林田湖综合治理中占有基础地位，为人类生存发展提供着不可替代的生态福祉。目前，我国森林覆盖率为21.63%，总体上仍是一个缺林少绿、生态脆弱的国家，森林覆盖率远低于全球31%的平均水平[ 1 - 3 ]。全国森林火灾发生次数虽实现了连续7年的下降[ 4 ]，但防火总体形势仍不容乐观，特别是近年受全球气候异常的影响，我国局部干旱、高温、大风等极端天气明显增多，森林防火成果是在较高的人力、物力投入下取得的，缺乏体系性支撑与协调，可延续性有待观察，可预见在未来一定时期内森林防火工作仍将面临较大压力。森林火灾突发性强、破坏性大、危险性高，是全球发生最频繁、处置最困难、危害最严重的自然灾害之一，是生态文明建设成果和森林资源安全的最大威胁[ 5 ]，而森林防火设施则是开展森林防火工作的基础保障。

1987年以前，我国林区森林防火设施薄弱，扑火装备缺乏，相当数量地区近乎空白，道路交通、通信设备、气象服务等也十分落后。“5·6”大火后，国家和各地不断加大森林防火投入力度，在全国范围内更新改造瞭望监测系统、信息指挥系统、预测预报系统，建设隔离带网，购置先进的扑火装备，截至2016年，全国火情瞭望覆盖率68.1%[ 5 ]。火险预警是预防工作的先导，林火监测是实现森林火灾“早发现”的关键环节，须充分利用现有铁塔、电力、网络等公共资源，采用先进的红外探测技术、高清可见光视频技术、智能烟火识别等成熟技术，力争实现森林火情24小时不间断探测和自动报警，实现我国森林火灾预防体系更加健全、扑救体系全面加强之目的。

1 研究内容

1. 1 调查范围

根据全国森林防火规划（2016～2025年）将全国范围内（不含港、澳、台）151个森林火灾高危区和1 418个森林火灾高风险区中的重点县级行政单位作为研究对象，采取函调、实地典型调查、座谈会和问卷调查的方式进行数据收集。

1. 2 调查内容

森林火情视频监测系统的调查因子以住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会2009年11月1日起施行的《森林火情瞭望监测设施建设标准》为基本参考依据，将森林防火视频监测系统主要包括的基础设施、供电设备、信息采集设备、数据传输设备、图像处理分析设备、避雷设备和地面监控设备等作为主要调查内容。

1. 3 调查方法

在全国范围内，特别是东北和西南森林防火重点区域， 进行了森林火情视频监测系统建设现状及未来需求的分析工作。研究结论既体现出不同地域有代表性的基层林业部门或生产经营单位现实需求， 又结合了国内重点森林防火视频监控系统设备厂商科技支撑能力。

2 林火监测现状与不足

2. 1 森林火情监测技术现状

目前，我国用于森林火情监测的主要技术手段有：塔（台）人工瞭望、地面巡护、森林航空巡护、卫星遥感、地面电子监控[ 6 ]，其特点如下：

2. 2 森林火情监测技术应用局限

2. 2. 1 政策保障机制

目前我国已初步建立起多层级、广域覆盖、经济适用、具备一定技术水准的林业防火组织体系和火情监测预警系统，但林业防火建设在总体规划布局、资金投入分配和技术应用等方面还存在诸多不平衡性，各区域各部门间的发展层次和方向也参差不齐，难于形成综合防控的最大合力，整体水平与林业发达国家仍有相当差距[ 7 - 10 ]。

2. 2. 2 技术经济层面

由于瞭望塔（台）通常建设在林区制高点，如山顶、坡头之上，普遍存在施工环境严苛、运输条件差等问题，甚至大量建筑材料需要完全依靠人力畜力进行长距离运输，形成瞭望塔（台）建设难度大、工期长、造价居高不下的局面；瞭望塔（台）普遍存在配套设施不完善的问题，供电、供水、餐宿、通信和采暖等基本条件难以得到可靠保障，值守人员的工作生活条件比较艰苦，瞭望塔（台）仅能保障值守人员在防火期内短期的驻留和生活。总体来看，全国大面积林区瞭望塔数量不足，配套生活设施简陋，林火视频监控系统应用水平不高。

2. 3 森林火情监测技术发展趋势

通过多年现代化森林防火实践，可以预见在未来林火防控工作中，高效的“技防”必将结合甚至逐步取代传统的“人防”，并呈现向着立体、可视、精确、快速反应、智能化方向不断发展的趋势[ 11 ]。

时下的视频监控技术有力推动了森林防火信息化发展，一是因通用安防视频监控领域日臻成熟的技术成果不断地向其他行业渗透；二是适合森林防火特殊应用需求及环境的烟火图像识别、精密伺服驱动定位、GIS等相关技术的迅速发展[ 11 ]。林火监测主要技术形态也由传统的火源卡口视频监控摄录系统，逐渐发展成能够在多个特征频谱段工作，具备远程视频探测能力，实现精密地理定位功能，具有良好环境适应性的专用森林防火视频监测系统[ 12 - 15 ]。此外，一些系统还实现了与指挥决策、音视频会议、通信网络、自动环境监测、资源监管及办公等系统的深度整合，成为一套完整的、集视频图像采集和分析处理、分发存储、通信调度、火情定位预警、辅助指挥决策等功能于一体的综合性森林火情监测预警系统。

3 林火视频监测系统建设构成

将2009～2014年全国累计实有瞭望塔（台）总座数及当年总座数与各年度火灾总次数及火场总面积叠加分析，得出火情监测设施与林火发生的次数和面积呈一定程度的负相关（图1）。考虑到各类林火地面电子监控系统在建设项目构成上有一定的相似性，为突出重点，本文以专用的森林火情视频监测系统为研究对象介绍[ 16 - 21 ]。

森林火情视频监测系统是通过前端监控设备对监测范围内的森林进行全天时监测，对火情进行自动识别和报警，使指挥控制中心工作人员能够准确掌握森林防火情况，确保森林防火安全，因此整体系统建设构成应至少包含前端系统、网络传输和监控中心3個部分（表2）。本文所指项目为基本构成要素，在实际具体工程建设中则可能仅涵盖其中一部分或大部分项目，另外各厂商的设备功能形态不尽相同，一种设备或系统有可能兼有多种设备的功能或者某一功能需要多种设备来实现，因此项目构成更强调的是设备功能属性的集合而不特指某一具体设备。

由于森林火险区的自然、地理和原有建设基础等情况差异较大，本文只给出各分项建设内容的参考（表3～表5），建设单位需根据本地森林火情瞭望监测设施工程建设的实际情况，有重点、有选择地对项目建设构成表所列内容进行调整。如：前端系统中光伏供电系统的太阳能电池阵列、太阳能支架、太阳能支架基础、光伏设备安装4个分项选择内容不需要全部建设，根据环境与需求情况选配即可。

地面森林火情视频监测技术作为一种新型的、颇具发展前景的林火监测手段，在未来的森林防火工作中必将扮演着更加重要的角色，由于森林火情监测基础设施建设涉及多种技术形式，各种监测技术在具体建设上也差别较大，因此在实际建设中还应注意以下问题（表6）。

4 讨论与建议

森林火情瞭望监测设施是林火预防工作的先导，随着我国森林防火工作的迅速发展，对森林火情瞭望监测手段和能力都提出了更高的要求。本文以林火视频监测系统建设为研究对象，在我国森林防火重点地区和单位的调查研究基础上，结合以往建设成效及行业专家意见，给出今后林火视频监测系统详细建设构成参考，并提出建设要点，旨在为维护国家生态安全和森林防火工作的需要、规范和加强森林火情瞭望监测设施建设、提高林火监测设施工程项目决策和建设的科学管理水平、有效增强预警和监测森林火灾的能力提供核心支撑和技术支持。

参考文献

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第1作者简介： 邹全程（1984-）， 博士研究生， 高级工程师。从事林业生态工程咨询等相关工作。

收稿日期： 2018 - 06 - 06

（责任编辑： 李 丹）

Abstract Forest fire prevention facilities are the basic guarantee for forest fire prevention work. And the fire monitoring facilities are the keys to realize the 'early detection' of forest fires. Based on the extensive investigation of forest fire prevention units in China， we summarize the current situation and limitations of forest fire monitoring facilities and analyze the future construction of forest fire video monitoring system. This project consists of the three major systems of front-end， network transmission and monitoring / control center and 100 sub-items of its 28 sub-items. Relevant construction points are also discussed to provide reference for the construction of national forest fire video monitoring facilities.

Key words Fire prevention； Video； Fire monitoring system