浅谈数字赋能在森林防火工作中的应用∗

于文章 王泽民 冯 雪 潘学建 王启余 公 梅 孙 伟

（蒙阴县国有林场总场，山东 临沂 276200）

森林火灾是对森林资源威胁最大的自然灾害之一，关乎生态环境建设与发展、国家和人民生命财产安全[1-2]。近十年来，已查明火因的森林火灾中，人为原因引发的占97%以上，其中，野外火源是引发森林火灾的最主要因素[3]。为此，全国各地不断加大“人防”“物防”“技防”投入力度，逐步形成了“人防+物防+技防”的三防体系，森林资源得到有效保护，森林火灾发生率也逐年递减。然而，做好森林防火工作任重而道远，特别是在技防能力建设上，存在森林火灾监测预警滞后、扑火能力基础不足、视频监控覆盖率不高等问题[4-5]。随着信息化、数字化、智能化进程的发展，森林防火工作也进入数字赋能快速发展阶段[6]。本文通过探讨数字赋能在森林防火工作中的应用，推动数字赋能在森林防火建设上能够高效实践，为森林防火工作提供研究思路和决策方向。

1 数字赋能概念和重要性

1.1 概念

从狭义上讲，数字赋能是利用互联网、信息系统等信息网络技术，将整个社会复杂多变的数据、信息、知识[7]，整合优化到计算机内，通过建立可识别、可计算、可统计的数字化模型或体系，对具体业务进行数字化赋能，以达到提高效率、降低成本、提升准确率的目的。

从广义上讲，数字赋能是基于大数据时代背景下，利用大数据、云计算、区块链、5G、移动互联网、工业互联网、软件、人工智能等数字化手段[8]，推动数字经济与实体经济、绿色经济等融合发展，对政府部门、企业等各类组织的组织体系进行优化升级，这是一种复杂性、整体性、系统性的新旧动能转换，也是实现赋能模式下创新和业务突破的技术核心。

1.2 重要性

大数据环境下，随着我国互联网大数据和智能化的蓬勃发展[9]，数字赋能成为新技术革命的产物，这是顺应时代发展的必然选择，是加快经济高质量发展的现实需要[10]，是全面贯彻新发展理念的必然要求[11]。数字赋能的发展有利于破解行业领域中难点、堵点和痛点问题，有利于提升社会公共服务便捷化、高效化水平，有利于加快推进数字中国、数字强省建设步伐。对于森林防火工作而言，用好数字赋能，不仅能精准识别、及时追踪新发生的森林火情，为火情接警处理、智能辅助决策、多部门指挥调度、科学系统治理提供支撑，而且能推动森林防火治理体系和治理能力现代化迈向数字化、智能化、信息化时代。

2 森林防火数字赋能平台构建

森林防火数字赋能平台的构建是以县级以上层面为单位，基于生态环保一张图、生态林业一张图、数字城市一张图3个模块，利用森林消防队伍、护林员、防火检查站人员和防火物资、无人机飞防、视频实时监控、热点成像报警等大数据资源，实现从接警、调度、决策、处置流程的全面科学化、智能化。

2.1 生态环保一张图

生态环保一张图是整合生态环境质量监测设施设备，采用静态、动态一体化的物联网数据，实时汇集大气、水源等数据，为森林防火提供基础数据分析。其中，水生态模块汇聚河流、水库、塘坝等详细信息，包括位置、水流量或容量等，当发生火情后，可第一时间将最近水源信息报告至前线指挥。大气生态模块通过接入大气卫星云图数据，对天气状态、空气数据等实时显示，包括综合风向、风速、风频次数、气温等，通过数据分析，来研判当天的森林火险等级。

2.2 生态林业一张图

生态林业一张图是利用高光谱机载雷达对林区进行全息扫描，掌握林区三维地形和资源状况，包括林木种类、数量、密度、郁闭度、覆盖率、位置、大小等，为森林防火监测部署提供重要基础依据。通过三维模型将林业资源基础信息、生态资源信息和应急资源融入一张图，对山林检查站、护林房、森林防火监控、消防水池、森林消防通道、山林水库与河流等基础信息空间分布情况进行详细展示。

2.3 数字城市一张图

数字城市一张图是对城市规划区及周边重点林区，通过建立城市实景三维模型，结合城市现有地理信息数据、城市管理数据、政府资源数据，通过对接天网、城管、交通等业务系统，整合视频监控，将城市路网、管网、城市规划等重点信息进行可视化展现，为森林防火提供更加精准的导航数据依据。

3 数字赋能在森林防火工作中应用

大数据时代，可以通过数据分析获取很多现场的运行参数及其特征，反映现场的实际工作情况。通过森林防火数字赋能平台，构建高空卫星遥感观测、中空无人机定点巡查、低空林火视频监控、防火检查站视频监控和地面网格化护林防火巡查“五位一体”的多维感知森林防火一体化监测体系，实现森林防火打早、打小、打了目标[12]，有效提高综合防控能力。

3.1 高空卫星遥感观测

为实现森林防火全时段、大范围、反应迅速的烟火监测需求，通过对接多源卫星火情监测系统数据[13]，实时获取过境高分卫星的热点图像，对全地表火情类型进行实时监测。利用静止（H8、FY-4）+极轨（FY-3B、C、D、NPP、Terra、Aqua等）卫星资源进行高密度卫星观测，监测频次可以达到10 min/次，最小监测面积100 m2，实现从卫星数据接收、数据处理、火点提取、虚假热点剔除、热点信息分发全流程自动化，为森林防火提供高频次、高精度、不间断的监测预警。

3.2 中空无人机定点巡查

随着无人机技术的逐渐成熟，无人机在日常巡防和火情处置工作中发挥的作用越来越重要，也有效弥补了传统森林防火工作存在的不足，具有广阔的发展前景[14-15]。通过在重点林区安装全智能无人机森林安防系统，与无线通讯设备、红外摄像等设备相结合，利用无人机机动灵活、使用方便和工作效率高等特点，运用无人机、AI智能、遥感监测等技术手段，实现在无人干预的情况下，对整个林区的监控盲区进行全天候定点昼夜巡查、火情排查和搜寻救援等工作。

3.3 低空林火视频监控

依托移动、联通、电信等运营商基站铁塔30～50 m的高度优势，在重点林区部署双光谱森林防火可视化智能监控，使林区监控全覆盖，以满足低空3～5 km的远距离监控需求，可对监控点附近的山区、林区、村落、农田等进行全天候、远距离烟雾和热成像监控，实现可视范围内24 小时不间断火情监测，当感知到可疑烟雾或热感达到阈值时，可将火点发生的时间、地区、经纬度、所属地表类型以及实时影像，同步推送到智能研判平台，第一时间进行人工研判。

3.4 防火检查站视频监控

森林防火检查站是通往林区的第一道防线，在宣传警示、留置火种、人员劝返、火情报告等方面，发挥着至关重要的作用。通过在重点林区周边的森林防火检查站安装视频监控，与森林防火数字赋能平台、萤石云平台手机端联通，可实时监控值班人员值班值守和现场火种收缴情况。同时，可利用“二维码”技术，在森林防火检查站设置防火码、场所码、导航码“一站三码”式服务，实现防火检查站信息登记、通行安全、督导检查智能化、便捷化。在高火险期，督查组还可直插现场，现场督导，推动森林防火各项措施落地落实。

3.5 地面网格化护林防火巡查

网格化管理是一种数字化管理模式[16]，是数字化赋能的具体体现。为进一步提高森林防火工作效率，根据属地管理、地理分布、现状管理等原则，通过构建“县、镇、村、片”四级网格化责任体系，建立“县包镇、镇包村、村包片、护林员一线巡护”的工作格局，并按照每人平均巡查面积约33.33 hm2为标准，由一线护林员组成地面网格化护林防火队伍，开展护林防火巡查，当发现火情时，护林员可利用手持PDA巡护终端，上传火点预警，系统自动定位经纬度位置，森林防火数字赋能平台将按照应急预案进行不同等级应急事件的处置。

4 数字赋能下森林防火处置流程

数字赋能推动森林防火工作，使保护森林资源的工作更加高效、安全。当发生火情时，应按照如下流程处置：1）森林防火数字赋能平台通过双光谱监控的前端感知，对火点进行自动锁定、识别，并在平台发出预警；2）接到报警信息后，应急值守人员会通过可见光和热成像图片进行研判，查看报警录像回放，同时，调集附近的无人机飞赴现场进行空中侦查，查看火点实时情况；3）通过火警图片和无人机航拍等综合研判，确定火点位置，再由应急值守人员及时将火警通过APP平台推送给驻地护林员手机端，督促属地单位抓紧组织人员进行处置；4）护林员接到推送的火警信息后，第一时间向上级报告情况，并组织人员赶赴现场处置，迅速控制火情。

如果着火点位置在高山密林区，小规模防火人员无法短时间进行扑救时，应急值守人员会通过平台，依据应急处置预案调度专业消防救援力量、医疗、交警、公安进行联合作战。同时，对所需防火物资进行查询、调度和配送。结合路网数据科学提供参考救援路线，并融合天气、风力、风向、风速等信息提供蔓延分析等辅助功能。根据火势蔓延发展，平台还提供圈选分析功能掌握周边POI资源，并提供火点周边参考疏散路线。通过森林防火数字赋能平台，可以看到无人机、单兵终端对处置过程进行实时直播，实现火情现场看的见、摸的着，为可视化指挥、智能化决策提供信息支撑。通过接入消防车辆的实时位置、轨迹和现场护林员视频连线，提高应急指挥调度效率。

5 结语

通过构建“空天地”“五位一体”的多维感知森林防火数字赋能平台，使森林防火工作更加高效、安全和全面。特别是面向“十四五”，随着数字赋能的快速发展，不仅有力推动传统森林防火管理方式向数字赋能的数字化、智能化、信息化、科学化方向转变，而且对促进林业绿色高质量发展也具有十分重大的积极作用。重点立足林业安全主线，以打造基础信息设施为支撑，森林防火重点任务为突破，融合数字赋能应用创新为引领，数字能力提升为关键，数字生态优化建设为保障，全面推动森林防火工作向数字赋能化方向发展。同时，也为其他行业提供有益借鉴和启示，抢抓数字革命重要机遇期，推动数字化赋能战略深入实施，营造开放、共享、高效、安全的数字生态。