无人机在森林防火领域的应用及未来发展

2022-11-07孙元良何文超

新农民 2022年21期

孙元良，何文超

（新泰市国有太平山林场，山东新泰 271200）

森林作为路堤生态体系主体，是不可或缺的资源，不但是我国经济社会发展的关键构成部分，也是保护环境的主要天然屏障。森林火灾会给森林资源产生破坏性的不良影响，对社会经济的可持续发展和生态安全造成较大危害。因而，森林防火在生态文明建设和社会可持续发展中有着关键功效，无人机在森林防火中有着特有优点。

1 无人机简述与特点

1.1 简述

无人机是由无线遥控设备和全自动程序控制的无人飞行器，广泛运用于航空摄影测量、抗灾、传染性疾病检测等众多领域和行业。与人开飞机对比，无人机体积更小、成本更低、应用更便捷、更安全。无人机系统包含无人机及对应的配套设施，如通讯展、运送存储设备、数据通信设备、维护设备等。它能确保无人机的常规应用，为其发挥自身价值给予充分确保。

1.2 特点

针对各种突发性环境安全事故和环境污染事件，依靠地面遥控器，无人机可以对目标高风险地区开展航拍，随时随地监管这一地区的有关状况，体现环境污染是不是已蔓延。最终收集空气质量指数，为有关员工制订援救计划方案给予客观性参照。

无人机技术的检测范围更为广泛。在大范畴检测中，依据定量分析原理和技术，可以对检测空间内的信息开展全方位、精确的数据采集和剖析，根据多次精确测量和剖析，可以使数据信息更为精确合理。

无人机自身重量较轻，不容易受飞行环境影响，对飞行场所要求较低。飞行方式非常灵活，可以更为迅速地面对各种航拍任务。绝大多数无人机任务规定上空高度在1000m，因此通常不用申请办理航线，全国各地都能够监管。

2 无人机系统在森林防火中应用现况

无人机技术产生后，世界各地都将无人机技术应用于森林火灾检测和抗灾，并得到了满意的实际效果。现阶段，森林资源是经济社会建设品质的关键资源，而森林火灾的防治很可能在防火技术的直接影响下产生变化，这促使森林火灾的防治更为高度重视无人机技术。除此之外，在许多森林资源的维护中，多种多样防火技术的搭配通常成为无人机技术处理的代表工作。因而，在无人机技术应用中，许多无人机技术在非常大水平上非常容易受救火效率的影响。此外，许多火灾事故产生后不能及时扑灭，造成许多火灾事故在红外线扫描机的高效功效下，扫描机使用价值难以提高。因而，很多扫描机应用技术可以在火灾事故后轻轻松松更改数据资料，最后很多无人机变成唯一可以解决森林火灾的设施。

3 无人机在森林防火中的运用

3.1 护林查询和野外火源管理

无人机很灵便，可以获得大规模的森林面积现状。与载人机对比，无人机具备安全、低成本、使用方便、便于维护保养等优势。与地面巡查对比，无人机在监管范畴上具有与众不同的优点，尤其是在人车无法达到的地区。无人机配备红外热像仪、超清透雾摄像头、GPS定位系统和超清数字图像处理与传输技术，构成火灾监控系统，可在空中依照预定线路对林地开展巡查，并将空中巡逻时获得的图像传输数据至地面总指挥部。在监管通信基站周边林地的视频监控系统图像收集环节中，无人机可以完成水准360°和垂直120°全面监管。该体系可全自动精准定位火灾事故现场实际位置，充分实现火灾事故现场智能识别，根据遥控指令更改无人机飞行轨迹，开展关键详查。因而，无人机在森林火灾监管管理方法中的运用，可以很大程度地提升监管能力，还可缓解消防安全工作员的工作压力，提升巡查护林工作效能，精确汇报森林火灾，为初期森林火灾控制给予珍贵的时间。

3.2 火情侦测

森林火灾产生时，会造成非常高的温度，并伴随有对身体有危害的浓烟。假如盲目救火，非常容易导致伤亡事故。当火情出现时，无人机可以根据拍摄机器设备和红外热像仪及时检测火灾，操纵相对应的图像数据信息，明确火区和救火计划方案，以最大的高效进行救火工作，降低没必要的伤亡事故。除开检测森林火灾以外，也能对暗火起到有效的侦查，对火灾进行彻底控制，有效防止火灾蔓延。

3.3 灾后评估

往期的灾后评估和森林巡查是一样的。工作人员到现场勘查后才能够明确具体的火灾险情，工作效率不高。与此同时，因为受地势影响比较大，评估工作没法精确进行。无人机便携，根据GPS定位系统可以迅速明确火灾地区具体部位，尤其是根据三维成像系统可以及时获得火灾地区的地形特征。明确受灾面积和相对应界限后，融合相关信息内容，可以精确得到受灾面积和财产损失的数据信息，并由此明确火灾事故因素开展处理。评价全过程具备高效率、质量高特性，节约了财力物力，并获得更为精确的评估结果。

3.4 可燃地植被调查

无人机还能够运用于森林易燃背地物的调研。关键方式是应用固定无人机对调研地区开展航空摄影测量。无人机必须带上能见光和多光谱相机，在一定的飞行高度和预定航线上拍摄调研地区，并利用系统对摄影的图像开展处理，如拼凑、校准等，给予全波段和多光谱分波段影像数据，随后对这类信息做好研究或测算植被指数。随后对航拍地区开展调查，明确林地类种类、绿化植物构成、树高等。调研森林地表易燃物的类型、构成和负荷。根据调研数据信息，对无人机高清航拍影像创建的由林地类种类和森林绿化植物构成的森林易燃物的被实体模型开展认证，进而明确不一林地类种类和绿化植物下的森林可燃地被物。

3.5 空中巡视

无人机系统由无人机飞行器和地面自动控制系统两部分构成，可以在自动或遥控情况下对总体目标区域开展航行探测。无人机系统融合了地理信息系统、电子信息技术和无线传输技术。可以把航行中的各种各样信息传递到地面控制站。该技术解决了人力查验的缺点，防止了火灾事故的产生。无人机上也有红外线探测设备和监控摄像头，可以同时进行图像收集。无人机操纵起来也非常简单。这种特性将把护林防火工作人员从繁琐的日常巡视中解放出来，与此同时也可以迅速地把握护林防火信息。

3.6 火灾扑灭

如前所述，森林大火扩散速率十分快，通常在很短的时间内涌向非常大的区域。但在救火全过程中，只靠地面探测并不可以良好控制火情的发展趋势。之前载人机为了更好地躲避风险，只有在高空飞行，没法及时观察具体情况。假如应用无人机机器设备，可以明确地捕获火灾事故现场，并传到地面控制站，可以为救火给予较大的协助。归功于无人机的协助，消防救援指引单位可以联系实际状况更有效地分辨消防疏散线路。

3.7 循环检测

地面指挥者可以远程操作无人机的飞行轨迹，让其在固定不动区域空中巡查，产生多方位、全面后检测。一旦发觉火灾，可以精确精准定位，快速响应，防止火情进一步扩张。地面控制管制员只需设定航行间距和方位等主要参数就能完成这一工作。无人机在巡视监管流程中，会随时随地将目标区域的监测数据信息传到地面控制站，由计算协助剖析火灾安全隐患。当发生疑似区域时，还能够操纵无人机开展近距精确查勘，及时处理火灾安全隐患，及时清除隐患，防止森林大火产生。

3.8 灾后余火监测

森林火灾扑灭后，现阶段主要是靠消防人员清除现场余火，巡查，监管余火。但针对受灾面积大、林况繁杂的火灾现场，清除残火难度系数比较大。一般余火是引燃的，仅有一点绿光或没有烟，因此有较强的隐秘性。通常只有在余火扩大到一定的程度时能够被发觉。除此之外，火灾现场周边的易燃材料在辐射热的直接影响下越来越十分干燥。假如不小心，火很有可能会再度燃烧并快速扩散。无人飞机配备红外热像仪，从上空检测森林火灾扑灭后的余火。融合GPS定位系统，可以形象化表明火灾现场的发热量遍布状况，标识火灾现场的易燃位置，为地面消防人员清除残火指引方向，提升残火清除的效果，降低处理余火难度系数，合理防止消防人员受余火燃烧的危害，提高余火清除的安全系数。

4 无人机应用建议

4.1 根据工作任务选择无人机

尽管无人机在森林防火中可以充分发挥功效，可是无人机的实际类型针对不一样的侦察任务有不一样的功效，而林业站并不区别不一样无人机地相对应差别，含糊地应用。现阶段无人机有两种：固定翼无人机和多旋翼无人机。前面一种适用较广泛的监管地区，必须较大的着陆总面积。图像收集后，必须开展解译处理，获得相应的图像，对操作技术和处理技术有很高的要求。后面一种对起降环境需求低，可以迅速飞到观测点开展指定检测，可以迅速传递数据信息，以获得对应的图像数据信息。整体操作流程相对简易，但存有观察范畴小、续航能力弱等问题。

4.2 加强无人机在森林消防中的应用

伴随着在中国无人机技术的飞速发展和完善，无人机广泛运用于气候、农牧业、林果业、监管等行业。特别是在森林火灾情形下，火灾现场高温造成的天气转变，有些载人机航行存有较大的安全风险，而无人机配备摄像设备开展探火时，对人没有安全影响。从高处部位拍摄的影像数据信息可以便捷路面消防指挥员及时处理火灾，有利于把握火灾现场动态。

4.3 加强队伍建设

无人机森林防火工作要想顺利进行，就需要提高思想认识，确保日常任务的顺利开展。因为在我国民用型无人机发展尚处在初步环节，急缺一批具有无人机安全驾驶和维护专业性人才，以高效进行森林防火工作。要大力开展无人机队伍建设，快速产生生产力，为森林防火、气象监测、资源勘查检测等提供强有力的保证。

无人机团队的建设可以分成2组：一组是无人机团队，承担无人机的操纵、控制和维护保养，三四个人就可以；另一组是无人机拍摄数据处理组，承担处理来源于无人机的图像。全部员工都需要申请办理一系列办理手续，学习培训有关专业知识，达标后才可以入岗。

5 无人机系统的应用发展趋势

5.1 在数据资源及处理方面的发展

自无人机系统应用于森林防火至今，森林防火能力水准明显提升，因而，其研究受世界各国的普遍关心。现阶段，从无人机系统的运用和研究成果看来，无人机技术也有较大的未来发展空间。在其中，无人机的数据资源解决能力对森林防火检测和救火具备关键影响。假如数据资源处理能力低，会严重影响救火效率。无人机的数据资源处理必须对全部数据信息实现有效的处理，因而，必须对其智能终端开展更新，并对机载有效性开展剖析。融合无人机零配件的特性，解决森林防火业务流程。在引擎固定条件下，应优化传输数据技术，提升无人机数据处理能力数据传输效率。

5.2 无人机指挥系统的应用发展

现阶段无人机系统的指挥系统早已较为完善，指挥系统与数据资源的互相兼容充分发挥重要的作用。在图像资料传送流程中，应分辨图像数据信息的使用价值，以控制图像资源的品质。撤销一些无用信息传送对传输资源的占有，使获得的数据资源更为合乎指挥系统的使用要求。因而，在无人机系统的主要参数设计和运用全过程中，实际操作员工应依据资源的优点开展设计，以确保无人机能在要检测的范畴内进行有效检测，防止技术资源消耗。与此同时，依据山林环境和气候特点，可以精准鉴别无人机的运用点，达到森林防火要求。根据无人机指挥系统和控制方法的调节，无人机的运用水平会显著提升。

5.3 无人机检测功能的整合发展

现阶段，无人机在森林防火中的使用关键具有下列问题。第一，在工作实行环节中，假如无人机出现异常，没法自主调节，非常容易失事，造成监管中断。次之，无人机的调节技术还不够健全，尤其是抗冲击能力差，难以保证长续航力。第三，现阶段数据采集的精确性仍尚需观察。因此对于存在的问题，要考虑到无人机的航行作用和监管作用。现阶段，无人机在军事方面的运用和科学研究发展趋势快速，应积极主动参考军事方面的科研成果，处理无人机续航周期短的问题。积极主动研制新式机身材料，减少无人机自身重量，加强续航能力，提升运行安全性。

6 未来无人机在森林消防应用中的技术发展要求

6.1 适应多方位性

消防人员必须应对的火灾现场通常受自然或人为因素等差异原因的影响。尤其是森林大火，当产生在户外时，问题更繁杂。在使用无人机全过程中，除开技术性，还需要考虑到本地的风力、气候、温度、防潮、防寒、耐热等诸多方面。因而，在未来无人机的优化和进步中，必须考虑到材料和技术的综合兼容模式，以达到不一样的作业标准。

6.2 技术控制稳定性

无人机技术的一个优点便是可以在一些人烟稀少的地区对人不能开展监测的地区进行监测，从而提供准的数据。因为无人机技术操纵关键根据无线网络收取和发送技术，追求完美无人机图像和传输数据的稳定度和画面质量以确保数据的精确性是无人机技术快速发展的一个主要层面，这就必须提升无人机无线通信技术的抗干扰能力。与此同时，运用无人机对山林明火开展定速巡航检测，其续航力能力和每块充电电池的使用期限也是要探究的一大方位，确保数据监测的精确性。