无人机在森林消防中的应用探讨

田桄雨

摘 要：无人机在森林消防领域的林火监测，可燃物动态变化跟踪，一般火行为及飞火等特殊火行为的监控，火灾损失评估和火后更新、重建等方面应用广泛，尤其适用于山高、谷深、林密的西南高原林区的森林消防。在现有条件下，无人机在林业消防方面的大规模应用，尚需在升降技术、载荷携带、数据传输和储存等方面做进一步改进。本文主要从阐述了无人机的概念、特征和发展过程，以及无人机在森林消防中的应用及其局限性等进行探讨。

关键词：无人机；森林消防；林火监测；应用

1917年，英国研制成功了世界第一架无人机，主要用于敌方的侦查工作，美国国家宇航局和林务局开发了无人机热传感图像及数据采集技术，其能够及时传输火场数据，以便进行实时指挥。2007年，我国无人机系统首次应用到黑龙江省大兴安岭地区的森林灭火演练中。随着全球气候变化，特别是变暖趋势明显，人为干扰活动增加，森林主要分布地区极有可能发生严重的森林火灾。当前，无人机只能运用于一般或较大森林火灾中，而在重大及特别重大森林火灾中的应用还有其技术局限性，因为重大及特别重大的森林火灾往往伴随着特殊火行为，然而，随着科技的进步和扑火安全意识的提高，无人机将更广泛地应用到森林消防中。

1.无人机概念

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

2.无人机首次在东北大兴安岭森林防火的应用

2.1大兴安岭森林植物资源分析

在大兴安岭，因立地条件的差异及海拔高度不同，兴安落叶松林呈现不同的森林类型。

杜鹃—兴安落叶松林代表着一种冷干的生境条件，是构成大兴安岭植被的主要森林植被类型。此类兴安落叶松林多占据阳坡、半阳坡或分水岭上。林木高大，木材蓄积量大，结构简单，林相整齐。

越桔—兴安落叶松林代表着一种冷湿的生境条件，在大兴安岭多见于山坡上部较平坦地段，分布较为广泛。此类型林下天然更新良好，尤其在林窗处有大量的兴安落叶松更新幼苗，生长状态良好。

杜香—兴安落叶松林是大兴安岭分布面积最广的森林类型。枯枝落叶分解不良，形成明显的潜育化和泥炭化现象。但因灌草茂密，妨碍了幼苗发育成幼树，因此林下更新出现幼苗多、幼树少的特点。

草类—兴安落叶松林集中分布于山地下部坡度一般为6°～10°的阳坡、半阳坡，多为同龄林，有成层现象，层片结构较简单，有时林内有大量更新幼树。林下土壤为较肥沃的棕色针叶林土，因此草本层和灌木层发育较好，草本植物种类繁多。

白桦—兴安落叶松林在大兴安岭是一种过渡植被类型，是原生的兴安落叶松林经过采伐、火烧等干扰后，以白桦为主的阔叶树种侵入形成，所以白桦—兴安落叶松林在组成、结构上极不稳定，但分布广泛。

2.2无人机在森林消防领域的应用

将无人机技术应用到森林消防中，有利于提早发现森林火情，及时掌握火灾动态信息，实现自动预警，全面监测；有利于迅速部署防火力量，提高防火、灭火的能力。

1987年5月6日，黑龙江省大兴安岭地区的西林吉、图强、阿木尔和塔河4个林业局所属的几处林场同时起火，引起新中国成立以来最严重的一次特大森林火灾，震惊国内外。我国首次用无人机监测森林的可燃物情况，对可燃物进行预警和动态监测，匹配搭载温湿度传感器以获取林区的气象资料，能监测林区的可疑火源等。提高森林火灾监测的准确性。

使用无人机有助于森林消防“预防为主，积极消灭”工作方针的贯彻实施。在森林消防中“预防为主”极其重要，如果森林火灾在发生初期能被及时发现并扑灭，可将损失降到最低。

2.2.1火灾中的动态监测

1987年春季，大兴安岭遇到了超常的干旱。贝加尔湖暖脊东移，大火起火点形成了一个燥热的大气环流，加之风多物燥，增大了林区的火险等级。

无人机可准确、实时监测林火，为林火监测提供了一种新的技术平台与工具，是获取火灾扑救指挥决策依据的重要手段。现在，林火监测手段主要有卫星遥感、地面瞭望塔、护林员巡护和飞机巡护等。微型无人机林火监测系统还有助于提高森林火情的监测、预警能力和森林安全管理工作的自动化、

信息化水平。

2.2.2林火扑救和火灾后的损失评估

无人机可及时传输火灾现场的影像、图片，对比火灾前后的相关影像，参考评估技术标准，能更准确地评估火灾性质，划分火灾类型。对这次大兴安岭评估为针叶林等植物都是可燃物，也是易燃物相比其他植物，树脂油性大。

无人机能连续获取高分辨率图像，结合样地调查可更精确地评估灾后损失，为法院审判森林纵火案提供科学依据，也有利于开展火灾后的林地更新、植被恢复等工作。

2.2.4余火清理及火灾后评估、更新监测

余火探测对森林火灾灾后清理工作至关重要，世界上有许多损失巨大的重大火灾都是由于小火之后的余火未彻底扑灭，造成死灰复燃。无人机加装红外扫描装置，扫描扑救工作结束后的火場，可探测并彻底清理余火。利用无人机技术可以实现对南方传统炼山造林、火烧改良牧场等计划烧除工作的实时监控，如烧除前可燃物状况、安全措施等；烧除时的火行为发展态势，防止跑火；火烧后余火的清理和烧除效果评估等。

能跟踪森林火灾与景观动态变化，为景观研究提供中小尺度格局、动态变化的跟踪、监测。通过多架次的无人机监测，得到火情在不同高度、角度和时间的数据，能更好地评估火灾的影响。

结束语

无人机对森林火灾的防御起到了关键性的作用，通过无人可以进行辅助性的科学防火，同时还能进行实时的资料上传，把前方的火势情况进行图像和图片等形式进行存储，这对我国防御森林火灾储备了参考资料，对森林火灾研究提供了依据，无人机可以完成高效率的火灾评估工作、让火灾不会死灰复燃，提高了防御火灾二次复燃的准确性。无人机是科技发展的象征，我们应该利用科技的手段进行高效能的工作。

参考文献：

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