湖南铁塔视频在森林防火工作中的应用分析∗

2022-03-28徐海文

森林防火 2022年1期

徐海文

（湖南省林业局，湖南长沙 410000）

森林防火预警监测是森林防火工作的重要内容之一，铁塔视频是实现森林防火预警监测的技术途径，使用铁塔视频可有效对林区实施实时监控与数据传输，使防火人员随时了解林区环境及温湿度等相关指标，并在必要时提供预警信息，一旦林区发生火情可传输相关数据，是森林防火领域中先进的人工智能技术。本文旨在通过分析铁塔视频在湖南省森林防火工作中的应用，为森林防火工作提供借鉴。

1 铁塔站址分布情况

2014年，中国铁塔股份有限公司（以下简称“铁塔公司”）成立，铁塔类基站基本由铁塔公司承建和管理[1]。据统计，全国铁塔存量站址超过210 万座，国内市场占有率超过97%，占全球通信铁塔总数的60%[2]。湖南目前有铁塔站址约9.7 万座，遍及全省122个县市区（见表1）。

表1 湖南省铁塔站址资源分布Tab.1 Distribution of iron tower site resources in Hunan province

城市密集区铁塔间距200～500 m不等，农村站址间距约1～2 km。通过将铁塔站址矢量图与湖南林地界线矢量图叠加分析发现，在林地范围内的铁塔数量约1.2 万座[3]。

2 铁塔视频在森林防火工作中的利用情况

《全国森林防火规划（2016—2025年）》的1 556个重点区县中，铁塔公司已在370个区县开展了森林防火相关业务，主要利用铁塔视频进行森林防火监控。全国可用于森林防火的铁塔站址约11.7 万座，约5.6%。从全国情况来看，河北省林业局通过采购河北铁塔视频数据服务的模式选择6 403座铁塔站址，安装森林防火摄像头（加装气象六要素采集设备），满足林区地域大、视野宽、长时段实时动态监控需求[4]。云南省在昆明市、景洪市、怒江市、楚雄市等共计16个市州建设森林防火监控视频点1 476个，每个摄像头具有热成像和烟雾识别的能力，可服务于森林防火监测预警及信息初步处置[5]。其他省份尚未将铁塔视频成规模化利用于森林防火监测。

湖南省位于林地范围内的铁塔站址约1.2 万座，能用于森林防火的约0.8 万座，占8.2%，但湖南省森林覆盖率达59.97%，盲区较大。长沙市、常德市、衡阳市、永州市、娄底市、张家界市等地开展森林防火工作时在部分重点林区、重要卡口建设了视频监控点位约900个，但因技术、经费和资源等原因，铁塔利用率较低。如常德市仅有36处点位，无法满足当前森林防火工作需求。

2021年，湖南省自然资源厅与中国铁塔湖南分公司就湖南耕地保护项目开展合作，到2022年5月，湖南省共部署1 600 多个摄像头，加上之前零散建设的共约2 700个，有少部分位于林区边界的铁塔可共享用于森林做防火监控，但其监控覆盖范围对于森林面积较大的湖南省而言仍不够，详见图1。

图1 湖南省铁塔视频分布Fig.1 Distribution of iron tower video in Hunan province

3 存在问题分析及建议

3.1 加大铁塔建设规模，提升网络覆盖广度

森林防火视频监控系统是森林防火预警监测体系建设的重要内容，利用铁塔挂高、电源和通信等优势建设森林防火视频监控系统在湖南有天然优势[6]。建设森林防火视频监控系统缺乏挂高，缺的是电源和网络通信信号[7]。但是，铁塔站址目前建设主要是为了满足公众对信号和流量的要求，林区恰恰是传统基站信号盲区，有些地区只有2G信号，甚至没有信号，加之山区可用于森林防火的铁塔数量少之又少，覆盖率低[8]。因此需要扩大铁塔在林区的规模，至少提高铁塔在林地界线周边的数量。此外，除新建一部分，改造一部分外，还可利用电力塔、景观塔改造，整合优化林业监测点位，新建或改造站址与周边站尽量形成理想蜂窝结构，大力提升监测网络覆盖广度和深度[9-10]。

3.2 统筹铁塔视频建设，着力解决数据共享

造成林区铁塔数量不够，覆盖率低的重要原因是林区对基站信号流量需求不高，而铁塔建设成本较高，新建一座铁塔花费数十万至百万不等。此外，在铁塔上部署视频监控系统成本也很高，经粗略估算，如采用租赁铁塔视频数据的模式，1 500个点位，预算约需要2.0 亿元/a，采购新的视距3 km的云台，每个约5.5 万元，视距6 km的云台，每个9.15 万元。铁塔视频监控的维护成本较高，部分视频监控设备建设好后由于缺少维护费用，年久失修无法使用[3]。因此，共享铁塔资源尤为重要。目前，铁塔在全国存量基站站址规模超过210万座，但在过去很长一段时间里铁塔只作为通信塔使用，直至最近几年，铁塔公司整合优化资源后，慢慢面向社会国计民生领域提供服务，开拓视频共享服务[11]。有关部门需要共享，如用于野生动植物保护、生物多样性监测，有害生物监测、林地监测等视频监控系统，在建设过程中，应考虑森林防火需求，从整体谋划，虽然短时间成本较高，但总体划算[12-13]。林草部门与其他部门可建立视频共享平台，已有省份在耕地保护、矿山治理、渔政执法、河湖管理、大气污染、森林资源管护等领域建设了铁塔视频终端，但总体因点少、分散、未实现互联互通，且功能不能兼顾，与各部门的实际需求仍有较大差距。如自然资源部门建的铁塔视频摄像终端可视半径范围达2 km，具备32 倍变焦能力，虽然少部分位于林区边缘，但不是多光谱，且半径不够，因此目前只有较少单位可实现视频共享。开展铁塔监控视频等资源统筹，科学布设铁塔监测站点，规范视频数据获取、管理和应用，避免多头采集和重复建设，提升综合监测能力，可为生态文明建设、国家粮食安全、乡村振兴和地区高质量发展提供基础保障和强大支撑[14]。

3.3 发展铁塔视频技术，提升视频影像质量

目前，森林防火视频监控在传统城市监控基础上进行开发，可使用智能图像识别、基于对象的3D GIS和大型网络视频流处理技术，但由于目前烟感、温感自动识别在野外且距离较远，尤其是林火的自动识别技术仍不成熟，判断失误率较高，无法满足森林防火预警要求[15]。如将铁塔视频与卫星遥感结合，根据卫星热点数据的坐标配准距离最近的摄像头位置坐标数据，建立卫星热点和铁塔摄像头的关联关系，将卫星影像发现的热点匹配到视频影像中，可实现在线核查视频影像。同时，基于卫星影像与铁塔视频影像关联关系，获取卫星热点涉及的摄像视频的场景范围，实现以调度视频摄像头为主的热点核查，从而辅以人工核查。

提升铁塔视频技术，应先建立技术相关标准规范体系，建立适合多种业务的综合铁塔，丰富铁塔视频监控技术开发。满足监测设备多样化需求，提高自动化、智能化程度，解决监测信息系统建设滞后问题，实现对林业综合监测尤其是森林防火的预警预报[16]。此外，条件允许还可在铁塔建立无人机场，兼顾传统瞭望塔、电网等，采用先进技术，统筹各种资源，建立智能森林防火智能视频监控系统[17]。