预警监测技术在森林草原防火工作中的应用与展望

马 明

(山西省黑茶山国有林管理局，山西 吕梁 033500)

1 林火预警监测技术应用现状

林火预警监测技术是防止森林草原火灾发生及蔓延的重要技术手段，是实现森林草原火灾“早发现、早扑灭”的关键。目前，国内森林草原防火工作中主要采用“天空地”预警监测体系来监测和预警热点、火情，主要包括4种监测技术，即卫星预警监测技术、航空预警监测技术、近地面预警监测技术及人工地面巡护预警监测技术。

1.1 卫星预警监测技术

任何物体都具有热红外波段，温度越高，辐射波长越短。卫星预警监测技术是利用人造卫星空间平台上的传感器，第一时间对地面上的物体热源进行感知、检测和跟踪，并通过地面接收站对图像进行处理，判断是否为火源的一种方法。目前，该技术已成为林火热点监测的一种重要手段。

1.2 航空预警监测技术

航空预警监测技术主要是利用航空飞机和无人机在林区上空进行巡护、定位和监测，并将监测结果及时报告飞行基地和防灭火指挥部。该技术主要应用于人烟稀少、交通不便的原始森林。目前，全国几个重点林区都成立了航空护林站，航空预警监测技术已逐渐成为森林草原火灾预警监测中最有效的作业手段之一。尤其是无人机技术，可实现半自主控制，在森林草原火灾预警监测中应用较多，运行成本较低，安全性较高。

1.3 近地面预警监测技术

近地面预警监测包括瞭望塔监测与远程视频监测等。瞭望塔监测在国内广大林区中应用普遍，是一种传统的林火预警监测手段，指在连接成片的重点山头修建瞭望塔，由瞭望人员利用观测设备进行定点火情监测，运用观察识别技术确定火点位置并及时报警。远程视频监测又叫“天眼”监测，是借助“铁塔”等林区制高点载体安装摄像头(前端)，进行360°全方位监控，对被监控场景中的运动目标加以检测、识别和跟踪，将远端的实时连续画面通过微波传输到监测指挥中心，由监控人员对摄像头所获取的图像序列进行分析，从而确定是否为火源的一种监测技术。

1.4 人工地面巡护预警监测技术

人工地面巡护预警监测技术是指护林员和林草防火专业人员采用步行或驾驶简单交通工具的方式，在人烟密集的森林草原区域，通过分级包干、网格化管理和定点巡查等方法，进行不同时间、不同密度的巡护。

2 林火预警监测手段的优缺点分析

2.1 卫星预警监测技术

卫星预警监测技术的优势为可以及时发现远距离森林草原中可能出现的火灾情况，其时间分辨率高、覆盖范围广，基本可实现对全林区火情的每日监测，是森林草原防灭火指挥部掌握火情的重要手段之一。其缺点在于卫星监测常会受到高温、裸地和强反射面等因素的干扰，出现错判和漏判火点的现象。中国许多林区存在农林交错、生活用火频繁等情况，会导致监测精度和准确度的下降。

2.2 航空预警监测技术

航空预警监测技术的优点是视野宽、机动性大、速度快，可搭载一定的人员和灭火设备，发现火情后能及时采取有效的控制措施。但巡护成本高，存在安全隐患，容易受天气情况影响，不能长时间连续监测。无人机巡护数据实时性较强、分辨率较高，能对复杂地形地貌进行快速有效的巡视，但由于续航问题，不能大规模、长时间使用。

2.3 近地面预警监测技术

瞭望塔监测的优点是投资少、维护成本低，其位于林区制高点，视野开阔，观测范围较广，能及时发现火情；缺点是对监测人员工作经验要求较高，且受瞭望塔数量和林区地形地势的限制，存在监测盲区。远程视频监测既能确定明火方位，又能确定明火点至监控点的距离，而且监测范围广，能够确保重点林区无死角；缺点是摄像头维护更新费用较高，尤其在北方林区，受气候条件影响，摄像头需具备耐低温特性，冬季还需进行特殊防护。

2.4 人工地面巡护预警监测技术

人工地面巡护预警监测技术是最原始的监测手段之一，其优点是识别率高、定位准确，能够及时发现火灾、火情，第一时间赶赴火场进行扑救。其缺点是巡护区域狭小、视野受限，人力、物力消耗巨大，受林区环境影响大，人烟稀少地区不易开展巡护，且存在人为疏漏。

3 林火网格化动态信息监管体系的建立

科技的不断进步和图像处理软件的日益优化，为林火预警监测提供了新的思路和方法。可在“天空地”预警监测体系基础上，与林地“一张图”结合，融入森林草原防火网格化信息，建立一套林火网格化动态信息监管体系。

1)以村为单位。将村组负责人、森林草原防火网格化巡查、定点责任看护、高山瞭望、村组应急队伍(组织领导、人数、人员信息、机具物资)、秸秆禁烧监管(耕地面积、位置、秸秆存量和现状、户主和监管责任人)、坟头地块和山头区域监管、重点对象监管(林区施工作业单位、重点人群、牧群等)、林区内防火通道(长度、位置、起始点)、林区内或附近水源地、林区内重要设施建设、通讯现状等信息镶嵌到图层内。

2)以乡镇为单位。将乡镇森林草原防火组织领导框架、乡镇包村包片责任人、半专业森林草原消防分队(驻地位置、组织领导、人数、人员信息、装备)、森林草原防火物资储备、日常巡查队伍(巡查范围、密度、时限)、重点林区景区等信息镶嵌到图层内。

3)以县级为单位。将县森林草原防火组织领导框架、成员单位组成、专业森林草原消防队和其他林场防火应急队伍(驻地位置、组织领导、人数、人员信息、装备)、森林草原防火物资储备等信息镶嵌到图层内。

最后，与现有的“天空地”监测图传系统叠加，形成一套完整的林火网格化动态信息监管体系，实现火情的早发现、早处置。

森林草原火灾预警监测技术体系是一项复杂的系统工程，不仅涉及到多学科知识的综合应用，而且需要多部门间、同部门各级间的协调配合。笔者对中国森林草原防火中常见预警监测技术的应用现状和优缺点进行分析，并提出了林火网络化动态信息监管体系的建立措施，对构建森林草原林火预警监测体系，维护生态安全具有较强的现实意义。