关于无人机在森林防火监测方面的探究

白磊

摘要：现阶段，我国借助无人机来进行监测和预警森林的火情工作还不够完善，正处于发展的初级阶段。运用无人机体系能够准确地监侧测到森林中发生的火灾情况，利用无人机自动化的功能，可以将现场的情况通过图像显示在计算机上，通过计算机来分辨是否出现了火灾，然后再找到精确的火灾地点。本文主要分析了无人机在森林防火监测工作中的情况，仅供参考。

关键词：无人机；森林防火；遥感技术

1无人机

1.1无人机发展简史

无人驾驶飞机又被称为无人机，它是一种有动力、可控制，由无线遥控设备或设定的自身程序进行操纵控制，能携带多种设备，执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。与有人驾驶飞机相比，它具有结构简单、飞行稳定、使用成本低、使用安全、对环境要求低等优点。1917年，英国人研制成功了世界上第一架无人机，此后的40年便发展缓慢，到20世纪60年代其研制的步伐又开始加快。迄今为止，世界上已研制出几百种型号的无人机，并不断加大对新兴无人机的投入力度。随着空气动力学、自动控制、自主导航、计算机技术、遥感技术等领域的发展，无人机的发展取得了重大突破。进入21世纪以来，随着无人机在军事方面的应用不断成熟和现代信息技术的J决速发展，无人机与现代信息技术相结合，在非军事领域的应用也越来越受到人们的关注。

1.2无人机技术

无人机的应用技术，即根据森林防火的需要搭载相应的设备，比如高清CCD数码相机、多光谱成像仪、红外扫描仪等，具有成本低、能源消耗少的特点，尤其是具备多功能可重复使用等技术优势，减轻了人员风险，节约了人力、物力。近年来，无人机遥感技术不断进步，并在多领域取得了突破性的发展。无人机遥感的高时效、高分辨率等性能优势备受使用者的青睐，这大大扩大了应用范围和用户群，具有广阔的应用前景。无人机遥感在森林调查中主要应用在林火监测工作中。无人机加载相应的遥感设备，可以实现对林区的全天候监测，及时进行火情预警、报告火情信息，以便及时展开行动，将财产损失和人员伤亡降到最低。用于森林监测的无人机可按地面控制人员划定的路线进行空中巡查，实时将空中获取的影像数据等传回地面控制站，地面控制站进行处理分析后传给林火消防部门。对于可疑区域，地面控制人员通过遥控无人机的飞行状态和改变飞行轨迹，对目标区域进行详细侦查。对已经发现火情的地区，要部署无人机进行实时监控，森林消防部门迅速组织灭火队伍，提高灭火效率，减少人员伤亡，减少财产损失。例如作为微型无人机的多轴飞行器，它利用多个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行，它的重量较轻，不受较大机翼的限制，具备自主起飞和降落的优势。多轴飞行器利用相应的机载遥感设备使图像显示在计算机上，通过识别系统确定是否为火点，并进行精确的火点定位。多轴飞行器技术迅速发展，不存在过多技术壁垒和限制，将它应用于森林防火中，可以及时获取火场信息，将林火的发展动态实时传回地面控制系统中，为地面扑火指挥提供可靠信息。

2我国森林防火的形势和市场需求

2.1我国森林防火的形势

森林在生长发育过程中常遇到各种自然灾害，而林火带来的危害是最严重的。森林是人类不可缺少的一部分，它不仅为人类的生存提供了必要的木材和各种林副产品，同时，还为人类和野生动物的生存提供了良好的环境保障。目前，我国拥有森林面积约2.08X10'hm'，森林蓄积量为1.5137X109m3，森林覆盖率为21.63%，平均每年发生森林火灾一万多次，年均受害森林面积有几十万至上百万公顷。我国地大物博，拥有丰富的林业资源，但与丰富的森林资源形成对比的还有多发、频发的森林火灾，给我国宝贵的森林资源造成了巨大的损失。从小处着眼，森林火灾严重影响了人民群众的生命、财产安全，影响生态环境，影响我国可持续发展战略的实施；从大处来看，林火救援不力将严重影响我国社会的和谐、稳定，影响我国在国际社会中的声誉。

因此，国家向来十分重视森林防火工作。森林防火事关人民群众身体健康和财产安全，事关森林安全和社会稳定，事关林业发展和社会主义现代化建设。森林火灾是一种易造成巨大损失、扑救难度大的自然灾害，所以，我们必须要未雨绸缪，防患于未然。

如果进行实地调查，一般要花费大量的人力和物力，尤其在经济发达地区的南方集体林区，如果要进行调查，劳动强度极大。特别是在有火源的地方进行传统的调查、监测更是一项危险的工作。而有人驾驶飞机拍摄的航空图像，大多数时候不能满足高精度、高分辨率的要求，尤其是易受环境影响，不容易获取高分辨率图像。有人驾驶飞机只能满足大面积监测的需要，对小区域林区来说，极易造成资源的浪费，有时也不能满足定点观测的需要。而无人机遥感技术解决了这方面的需求，可根据地面控制人员的要求，按预先设计的飞行路线和飞行高度，对目标区域进行中低空侦察，如果有需要，还可进行近距离抵近观测。由于在多数情况下可见光波段就可满足要求，无人机只需装载相应设备即可，这样做既减轻了无人机的载荷，又便于在环境复杂的林区起降。

2.2我国森林防火的市场需求

中国地域辽阔，地形复杂，气候多样，森林火灾时有发生，如何解决森林防火的问题，已成为林业工作的当务之急。现代森林防火是以科学发展观为目标保护林业资源和森林生态系统，以实现林区的生态管理和森林的高效可持续发展，使社会、经济与生态、环境相协调。因此，将无人机应用于森林防火监测中，有助于及时发现林火（特别是初火和引火），做到早发现、早预报，迅速组织防火队伍，变有灾为无灾，变大灾为小灾。

从20世纪50年代起，我国无人机发展距今已有几十年的历史，先后研制出多种无人机。从市场总体需求分析，根据美国等先进国家的经验，按数量计算，民用无人机的市场需求占总需求的12%微小型无人机占69.5%；按价值量计算，中长空航时、高长空航时无人机的市场需求总量占总需求量的60%.因此，立足于我国的防火形势和建设节约型社会的基本要求，中空长航时无人机和微小型无人机是较为合适的产品对象一一上述产品的无人机平台技术不仅简单、成本较低，还可装载满足多样化需求的设备。

无人机在高空作业所以就算在乌云的条件下依旧可以使用，相比较飞机和卫星测绘，容易受到云层的干扰，低空作业的无人机较为方便，同时低空能够从建筑的多个角度进行拍摄，能够拍摄到很多倍建筑物遮挡的一部分情况。电子摄像技术相位方便，按照防抖装置后，利用连拍可以拍摄长距离的样片，資料整体性较好。

对于面积较小的大比例尺地形测量任务（10～100km2，受天气和空域管理的限制较多，大飞机航空摄影测量成本高；而采用全野外数据采集方法成图，作业量大，成本也比较高。而将无人机遥感系统进行工程化、实用化开发，则可以利用它机动、快速、经济等优势，在阴天、轻雾天也能获取合格的影像，从而将大量的野外工作转入内业，既能减轻劳动强度，又能提高作业的效率和精度。

3结束语

总之，将无人机部署到人、车无法到达的偏远地区，这样可以及时发现森林火情，迅速掌握林火态势和各种需要的信息。作为现有林业监测手段的有力补充，无人机能做到“快、全、细”，以争取侦查工作的主动权。无人机显示出有人机无法比拟的优越性，在森林防火监测中必将被广泛应用。

参考文献

[1]赵伟，于芳芳，范晓婧，张南楠.无人机森林防火系统的火灾图像识别仿真[J].计算机仿真，2018，35（09）：459-464.

[2]齐贺.关于无人机在森林防火监测方面的应用[J].农民致富之友，2018（17）：175.

（作者单位：武安市自然资源和规划局非金属开发服务中心）