无人机在森林防火领域的应用及发展思考

溥恩波

（云南省玉溪市林火监测中心，云南 玉溪 653100）

引言

作为一种开放性生态系统，一旦发生火灾，森林资源便会受到严重危害，森林火灾具有突发性强、灭火困难等特点，主要高发于草灌茂密、植被丰富的区域，因此要做森林防火工作。当前我国森林消防领域正在积极推广无人机技术，利用现代无人机智能化、功能化的优势，对火灾进行监测控制，提高灭火救援效率。无人机属于远程操控飞行器，不仅搭载了相应的设备和系统，同时在不断研发过程中功能日渐多样，能够辅助开展森林防火工作，比如森林防火巡护、野外火源监控以及森林火灾扑救等，对我国消防事业发展有着深远影响。

1.无人机在森林防火领域中的作用和效益

1.1 无人机在森林防火领域中的作用

森林火灾往往具有一定突发性、多样性特点，并且相比其他火灾事故类型救援更加困难，但是有了无人机的支持，森林防火工作效率将会得到显著提升。由于我国森林面积较广，若要依靠人力资源进行监控，往往需要投入庞大的人力、物力资源，同时很难保障人员安全，相比之下无人机能够在不同的环境、气候条件下进行探查，按照要求进行空中监测，获取详细的数据信息。因此无人机是替代人力资源的最佳选择，无须林业部门人员进入深山，减少了意外事故的发生，其次无人机还能协助消防人员开展灭火工作，将火灾及时扑灭降低损失。

1.2 无人机为森林防火工作带来的效益

森林作为生态环境中一部分，不仅能够推动社会经济发展， 还会为人类创造舒适健康的生存环境，但火灾事故往往会造成大量森林资源损失，一旦失去控制便会引发大面积火灾险情。无人机在森林防火工作中的应用价值显而易见，除了减少人力资源、物力资源的投入外，还能最大化保护生态环境和不可估量的经济与社会效益。尽管无人机技术的应用时间较短，但已经展现出巨大的价值和潜力，未来加强研发不断拓展无人机功能，将会推动森林防火水平进一步提升，为我国消防事业发展打下扎实基础。

2.无人机在森林防火领域的应用实践

2.1 护林巡查与野外火源管理

无人机在森林防火领域中的潜力巨大，可以发挥出多种不同功能，并且应用于森林防火工作中的无人机续航能力强、操作灵活，能够在日常巡查和野外火源管理中起到作用。消防无人机应急速度快，比较适合大面积森林防火工作巡查，相比传统地面巡查监测范围更广，同时有利于保障消防人员安全，在人、车无法进入的区域内，即可利用无人机的优势进行监测。现阶段无人机功能十分强大，安装了高清透雾摄像机、GPS全球定位系统等，提前输入参数即可按照预定航线巡查，并将获取到的影像信息传输给操作人员。运行过程中支持多角度、多方位监测，系统会对沿途火情自动锁定，借助智能识别发现可疑火点，由操作人员改变指令重点巡查。通过实践应用来看无人机有利于降低人力资源的使用，大大减轻林业工作者的劳动负担，同时提高了森林火灾监测与管理效率，为灭火救援工作争取更多时间。

2.2 火情监控和侦查

森林火灾往往具有一定突发性，并且受到环境影响火势迅猛，会随着环境变化而出现变化，另外森林火灾在持续燃烧中会产生大量浓烟，导致火灾区域的能见度大大降低，浓烟也会受到风向影响产生变化，大大提高了火情监控难度。在应用无人机利用搭载的摄像设备，即可对森林火灾展开全方位监控，包括火情的发展态势等，通过持续观察为地面灭火救援人员创造有利条件。无人机能够将获取到的信息传输到地面指挥站，从而直观看到火场影像数据，消防部门借助数据参考有效组织部署，切实提高灭火救援效率，减少消防人员的伤亡。另外无人机搭载了红外热像仪等专业设备，在森林火灾勘察中及时发现暗火，并发出警报提示地面指挥站，避免出现火灾复燃的情况，通过搭配高清视频、传感器，获取有利于火灾救援的决策依据。例如我国2011年仁化县，就利用小型旋翼无人机展开监测，明确火灾具体面积，直观反映出火灾的发生过程与强度，并且对蔓延方向进行预测，切实降低森林火灾引发的伤亡与损失。

2.3 远程指挥与通信

森林火灾大多发生在林区内，这也是灭火救援工作较为困难的主要原因，加上地理环境十分复杂，部分地区山高林密，很容易出现信号传递不及时的问题，无法保障森林防火工作的高效开展。当前无人机搭载了远程通信技术，能够充分保障火灾救援过程中的通信线路顺畅，避免火情信息传递不及时，为森林灭火救援工作提供支持。在特殊的环境下无人机也能实现远程指挥，与指挥系统进行对接，协调地名部队进行灭火作业，如果目前来看无人机的负载能力相对有限，直接导致图像传输、数据传输仍存在限制，并且无法进行集成获取、传递。另外在5G通信技术的支持下，无人机的通信功能将迎来大幅提升，有利于传递高清数据、强化数据资源处理能力，进一步提高我国森林防火无人机技术水平。

2.4 参与辅助应急救援

近些年无人机技术快速发展，并应用到我国森林防火领域中，在面对地理条件复杂、气候环境复杂的条件下也能进行火灾监测，除此之外无人机还可以参与到辅助应急救援工作中，切实提高森林灭火救援效率。以往无人机大多数应用在火情监测、火灾监察工作中，利用搭载的摄影模块获取火灾区域数据信息，当前无人机增加了航拍测绘模块，相比传统单一摄像功能有了不小提升，通过空中航拍即可绘制出地形图，为地面开展灭火救援工作创造有利条件。另外语音模块的安装，能够及时为地面救援部队传达指令、提供灾害信息，在复杂的环境下提高火灾救援效率，尤其是火灾失控后时，通知地面部队撤离危险区域，提供紧急疏散路线保障消防人员安全。另外很多具备负重功能的无人机，可以在火灾救援工作中协助抛绳、携带灭火设备，或直接在空中进行洒水、灭火剂，有利于控制森林火灾蔓延。

2.5 灾后调查评估

为了满足使用需求无人机大多体积小巧，并且具有操作灵活、环境适应性强等特点，通过应用无人机即可减少森林防火工作量，提高灾后调查评估精准度。目前森林火灾后大多都会利用无人机进行空中拍摄，对地物地形位置、大小展开调查，同时明确火灾边界与受灾林分边界位置，有效判断火灾后造成的损害程度。另外无人机搭载了GPS全球定位系统，结合林业地理信息系统即可精准分析出火灾事故造成的损害面积，包括森林资源的损失程度等，促使我国森林火灾事故评估更为专业化。例如森林防火领域早期使用的PHANNTOM-2无人机，就能获取清晰的火场特征，为调查评估工作提供图像信息，加快灾后调查、评估效率。

2.6 森林可燃地被物调查

当前无人机在森林防火领域中的应用十分广泛，不仅限于森林火灾救援工作，比如在森林可燃地被物的调查中同样可以发挥巨大价值，利用固定翼无人机航拍，借助搭载的可见光与多光谱摄像机，按照预定高度和路线进行拍摄，同时借助相关软件对拍摄图像拼接、校正处理。在调查过程中无人机能够确定林地类型、森林树种组成、树高、郁闭度等等，包括整个林区内存在的地表可燃物种类、载量。获取数据后通过建模，清晰呈现出地表中不同的植物类型、森林可燃地被物种类等，有利于我国森林防火工作开展，提前对可能出现的火灾事故进行预防。

3.无人机在森林防火领域的发展趋势

3.1 提高无人机森林防火实战性能

对于森林防火领域来说，无人机要展现出更多实战性能，而不是停留在演练、预防等环节，未来应重视打造灭火救援实战无人机系统，真正将无人机应用的森林防护领域中，甚至参与各类火灾事故救援任务，接受各种高风险环境的挑战。为了提高无人机在森林防火领域中的应用效果，应加强研究多台无人机协同作战系统，在面对大范围森林火灾时，利用多台无人机协调配合展开救援任务，而单机与多机的配合将会大幅提高救援工作效率。例如在发生森林火灾事故后，消防部门利用多台无人机分散执行不同任务，包括火情监测、人员搜索以及辅助救援等，或将所有无人机进行组装配套，帮助消防人员完成车辆起重操作、运输灭火设备等，通过多台无人机协调配合大大提高灭火、救援效率。另外要借助现代科学技术，进一步提高消防无人机的智能化水平，融合大数据、云计算、AI技术等，为森林火灾事故提供更为详细、准确的数据信息，从而制定科学合理的灭火救援行动方案。

3.2 完善森林消防无人机管理制度

当下除了提高无人机的智能化水平外，应构建完善的管理制度，尤其是森林防火领域中的应用，比如制定详细的发展建设规划、无人机使用技术准则、无人机技术研发实践以及日常应用管理等，通过加强顶层设计为无人机在森林消防领域中实践奠定良好基础。其次重视无人机操作管理制度建设，如森林火灾事故发生后，按照制度要求开展救援活动，及时进行响应、空域申请以及无人机布点，充分发挥出无人机在森林防火工作中的价值。另外地区消防救援局、总队以及支队，都要构建相应的无人机操控、管理部门，在出现森林火灾事故后能够快速采取行动，切实提高灭火救援效率。根据森林防火工作特点，制定相应的消防无人机技术标准，包括消防无人机的型号、维护保障等，逐渐形成制度化管理，满足森林灭火救援实战需求。

3.3 全面优化森林消防无人机材质

目前来看无人机在我国森林防火工作中作用显著，不仅可以随时掌握火灾变化情况，还能够辅助消防人员进行灭火救援，切实保障了我国森林灭火救援工作开展，发挥出火灾预警、指挥统筹以及灭火等重要价值。但是森林火灾往往更加严峻，在火灾失去控制后迅速燃烧不断扩大面积，严重破坏森林结构与环境，由于森林中较为干燥且杂草丛生，所以火势往往更为猛烈，对于消防无人机来说充满挑战。因此未来无人机的研究要重视材质、续航等问题，尤其是无人机本身的材料必须耐高温，但是应注意不能随意改变无人机结构，要在原有的系统结构下进行调整，比如在无人机表面或关键位置涂抹防火材料，以此来增强消防无人机耐高温性能，以便在森林防火工作中发挥出更大价值。目前来看无人机主要采用金属铝箔、耐高温漆以及玻璃纤维等材料，但是除了耐高温性能外，应注意无人机外观磨损问题，其次优化造型设计、软硬件系统，促使消防无人机性能得到全面提升，为森林防火工作开展奠定扎实基础。

3.4 丰富森林消防无人机各项功能

为了提高无人机在森林防火领域中的作用和价值，未来应拓展无人机的功能性，例如安装红外热成像仪、彩色数字摄影仪等，支持无人机在不同的条件下获取火灾数据信息，更加全面地对火场进行空中监测，即使较为恶劣的火灾中也能稳定获取信息，及时传输到地面指挥站为灭火救援部署提供参考依据。其次借助现代科技手段实现无人机语音交互功能，在运行条件下由操作人员的语音进行控制，同时安装大功率扬声器，在森林火灾救援过程中及时与地面消防人员进行交互，为灭火工作提供有效指导，切实保障消防工作人员的安全。另外森林火灾往往具有一定持续性，会涉及夜间灭火工作，可以在无人机设备上安装强光照明系统，尽量避免与其他功能产生影响，这样在夜间也能参与灭火救援工作，并提供清晰的拍摄画面，为森林火灾救援工作创造有利条件。

3.5 加强人才培养和森林消防无人机推广

现阶段我国应加强无人机专业人才培养，尤其是森林防火领域中，由于无人机在森林防火工作中出现时间较短，不仅技术尚未成熟，同时缺乏相应的人才，因此我国应重点培养无人机专业技术人才。对于人才培养主要分为两个方面，首先是无人机制造领域的人才，主要加强无人机技术研发，不断拓展无人机的消防功能，以便在森林防火工作中发挥出更大价值，其次是操作、维护人才，主要由消防部门进行培养，在发生森林火灾事故后能够跟随队伍进入现场，利用无人机技术对火灾进行监控，或协助地面人员展开辅助救援工作，同时做好日常的维护管理，保障无人机正常运行。目前来看我国在无人机专业人才上仍然有着较大空缺，因此必须加强培养，推动我国消防事业健康发展。除此之外积极推广无人机技术，将无人机落实到森林防火工作中，由于应用时间不长，导致很多地区未能及时普及，在森林防火工作中的应用较少。未来应重视无人机技术推广，比如积极开展无人机森林防火试点工作，组织消防部门、林业部门进行学习，了解消防无人机特点与操作，切实发挥出无人机在森林防火工作中的作用与价值。

4.结束语

无人机大多借助无线通信技术进行远程操作，最早应用在侦查与拍摄等领域内，但是伴随着现代科技的突破，无人机也在朝着智能化方向发展，为应用到更多行业创造有利条件。当前我国森林防火可以借助无人机提高工作效率和水平，通过无人机远程操控的特点加强日常巡查，充分做到防患于未然，同时还能将无人机运用到火灾救援中，切实降低森林火灾损失。由此可见无人机对于森林防火工作有着重要意义，未来应针对性研究无人机的各项功能，不断扩大在森林防火中的实践范围，形成规模化的技术标准，为森林火灾监测提供帮助，切实增强我国的森林火灾监测管理水平，维护好珍贵的森林资源。