无人机技术在自然保护区森林防火中的应用

向子军，赵德缙，瞿万学，陈绍林

(1.湖北巴东金丝猴国家级自然保护区溪丘湾保护管理站，湖北 巴东 444300；2.湖北巴东金丝猴国家级自然保护区沿渡河保护管理站，湖北 巴东 444300；3.利川市林业局，湖北 利川 445400；4.湖北星斗山国家级自然保护区管理局，湖北 恩施 445000)

森林资源是自然保护区的重要资源，而森林火灾是对其产生较大破坏的主要灾害，有效防范和处置森林火灾是自然保护区管理工作的重要内容。随着我国进一步加大对自然环境的保护力度，自然保护区资源管理工作也不断改善，并在森林防火工作中投入了大量的人力、物力、财力。近年来无人机技术已被广泛应用在诸多领域，在森林防火中的作用也日益凸显，有利于解决传统人工防火存在的成本高、效率低、全局掌控不到位等问题。现将无人机应用在自然保护区森林防火中的优势与方式进行介绍，为使更多自然保护区森林防护工作人员认识和了解无人机技术，促进无人机技术在自然保护区森林防火中的推广应用提供参考。

1 无人机在自然保护区森林防火工作中的优势

1.1 及时发现火情

在自然保护区森林防火工作中可借助无人机实施巡查，利用其搭载的红外设备及可见光设备根据提前设定好的飞行轨迹实施森林巡查，并将在此过程中获得的图像通过遥感传输功能传至地面监控站，同时经信息系统将相关信息传至消防部门。一旦发现森林中的火灾风险点，操作人员可通过远程遥控操纵无人机反复侦查，以便及时发现火情。

1.2 提高防火效率

通过无人机可准确定位着火位置，掌握火灾的范围、面积、轮廓等重要因素，并对火灾发展动态进行监测，并将相关信息传递给地面控制站，以便制定针对性的火灾扑救计划，有效提高了森林灭火的效率[1]。

1.3 保障人员安全

森林火灾一旦发生，势头迅猛，对一线救灾的消防员们带来生命威胁，在森林防火中应用无人机，能够及时判断肉眼不能发现的暗火，并及时传递给地面的应急抢险部门，使其能够及时通知消防人员撤离危险区域，同时其实时的观测影像可对优化撤离路线提供有效参考，以充分保障消防及应急抢险人员的人身安全。

1.4 提高救援及时性

自然保护区发生森林火灾时，需要应急抢险人员在尽可能短的时间内寻找到生命源，准确获得被困人员所在位置，及时实施救援。对此，可利用携带生命探测仪和相应GPS定位系统的无人机进行搜索，能够迅速发现被困人员所在位置，并向其投放呼吸罩、救生绳、急救药品等救援物资，提高救援及时性[2]。

2 无人机技术在自然保护区森林防火中的应用

2.1 日常巡视

无人机在自然保护区森林日常巡护中并非单独应用，常与RS、GPS、GIS、无线通讯技术等有机结合，从而实现准确定位无人机在自然保护区中的位置，并在最短用时内监测自然保护区林区的各种情况，同时在通信技术支持下将采集的数据和信息传输至保护区工作人员使用的控制设备，相关人员对这些数据进行整理分析，进而可发现自然保护区中潜在的安全隐患，及时采取措施将其清除，将自然保护区森林火灾发生的风险系数降至最低水平[3]，全面确保自然保护区安全。与传统人工定期巡查方式相比，应用无人机不仅减少了工作人员巡护的工作量，还提升了巡护效率。

2.2 循环监测

利用无人机不受地形限制，可远程操控和长续航的优势，特别是在高温环境下，应用无人机不间断地对保护区森林实施循环监测，有利于第一时间发现火情并及时采取有效处理措施，由此达到预防森林火灾的目的。若发现火情，无人机可第一时间将火灾的具体位置准确地发送给工作人员，并持续发出警报，有利于及时开展扑救，同时提醒起火点周围在场人员撤离，保障其生命安全。

2.3 火灾扑救

森林火灾发生时其周围环境非常恶劣，植被燃烧后形成大量浓烟，降低了火场上方能见度，同时改变风向，加大了森林火灾扑救难度。而应用无人机，利用其高清摄像设备，在环境恶劣的森林火场中依然可以开展火情侦察工作，并将火灾发生的区域、所在位置等信息在第一时间准确传达给地面指挥中心，后者可根据无人机传输的实时影像针对性地制定扑救方案，提升火灾扑救效率。另外，针对小范围森林火灾或者初发火，可为无人机搭载灭火弹，通过定点投放，有助于降低火源强度，实现辅助灭火，为地面抢险人员开展扑救工作争取宝贵时间。特别是针对地势陡峭、交通不便的区域，或者在夜晚发生的扑救难度高的火灾，这一辅助灭火方式具有较好效果，还能充分保障抢险人员生命安全，减少森林火灾扑救的成本投入。

2.4 火灾调查与评估

自然保护区发生森林火灾后，通常火灾调查与灾情信息摸底开展得越早越好，特别是调查起火位置和起火原因，时效性至关重要。由于火场环境具有较高危险性，难以接近，如果安排人员到达火场现场开展调查，会威胁其生命安全，而应用无人机开展火灾调查与评估，可在火灾发生后第一时间介入，及时监测火场以及周围环境状况，缩小起火点的调查范围，还能获得涉案人员的活动场景。因此，在森林火灾调查过程中应用无人机，具有安全性高、时效性强、使用灵活等优点。在灾情评估中，借助无人机搭载倾斜摄影、GPS测量、图像识别等功能设备，可测算森林火灾的面积、遭受火灾植被的种类及林木蓄积等，以获得准确的评估结果，同时降低灾情评估工作量，提高灾情评估效率[3]。