無人機在森林草原防火預警中的實踐應(yīng)用

甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)管護中心隆暢河自然保護站 李海軍

隨著森林草原防火意識的增強，各地開始逐步采用現(xiàn)代技術(shù)手段來提高防火能力。無人機技術(shù)的快速發(fā)展為森林草原防火預警提供了新的解決方案。然而，無人機防火預警技術(shù)的應(yīng)用還面臨一些挑戰(zhàn)。相關(guān)部門針對甘肅地區(qū)森林草原防火現(xiàn)狀，探討無人機在防火預警中的必要性，并提出了一些無人機防火預警應(yīng)用技術(shù)方案。

一、甘肅森林草原防火簡析

（一）防火現(xiàn)狀

近年，甘肅省森林草原防火工作已經(jīng)取得了一定的成效。通過落實林長制和地方政府行政首長負責制，明確各級各部門的防火責任，建立了跨區(qū)域森林草原防火聯(lián)防聯(lián)控工作機制，協(xié)同做好森林草原防火工作，加強對高火險區(qū)的巡邏管控，廣泛開展防火全民宣傳教育等措施，有效預防和減少了火災(zāi)事故的發(fā)生。然而，仍然存在一些有待改進的問題。在傳統(tǒng)民俗節(jié)日、假期及森林草原火險氣象等級高危時段，要加大禁火命令的發(fā)布和執(zhí)行力度，嚴厲打擊違規(guī)用火行為，避免因人為因素引發(fā)的森林草原火災(zāi)。此外，要加強對森林草原消防專業(yè)隊伍的建設(shè)和管理，提高其專業(yè)化水平和應(yīng)急能力，及時靠前駐防，遇有火情隨時出動。同時，應(yīng)建立會商研判機制，協(xié)調(diào)做好氣象預警、林牧區(qū)治安維護、交通暢通等保障工作，科學防范應(yīng)對各類復雜森林草原火災(zāi)情況。因此，相關(guān)部門應(yīng)該進一步加強森林草原防火工作，完善防火措施，提高預警能力和應(yīng)急處置能力，增強公眾的防火意識，確保森林草原的生態(tài)環(huán)境和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。只有不斷加強防火工作，才能有效減少森林草原火災(zāi)的發(fā)生，保護甘肅省的生態(tài)環(huán)境。

（二）無人機應(yīng)用的必要性

隨著氣候變化和人類活動的增加，森林草原火災(zāi)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的重大環(huán)境問題。甘肅省是一個林業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)達的省份，防火工作的重要性不言而喻。在這種情況下，應(yīng)用無人機進行防火預警已經(jīng)變得越來越重要。

1.無人機可以在空中監(jiān)視和檢測煙霧、溫度和濕度等信息，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的蔓延情況。與傳統(tǒng)的森林防火觀測相比，無人機具有更高的空中視野和更廣的覆蓋面積，可以實現(xiàn)對森林草原防火的實時監(jiān)控。

2.無人機的應(yīng)用可以減輕森林草原防火工作人員的工作負擔，提高工作效率。在甘肅省應(yīng)用無人機進行防火預警還有其他好處。例如，無人機可以快速響應(yīng)緊急情況，并向防火指揮中心傳遞實時圖像和數(shù)據(jù)。這可以幫助指揮人員及時采取措施，避免火災(zāi)的蔓延和擴大。無人機還可以幫助指揮中心快速確定火災(zāi)的位置和范圍，提高應(yīng)對火災(zāi)的準確性和效率。

雖然無人機現(xiàn)階段仍然屬于有待發(fā)展的階段，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，無人機在防火預警中的應(yīng)用將變得越來越普遍和必要。它將為森林草原防火工作提供更準確和實時的信息，幫助我們更好地預防和控制火災(zāi)，保護甘肅森林草原的環(huán)境和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

二、無人機防火預警應(yīng)用技術(shù)探索

（一）技術(shù)模式

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機在防火預警方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實。在防火工作中，無人機可以采用巡查、預警、偵察和滅火四種模式，以提高防火工作的效率和準確性。

1.無人機可以采用巡查模式，通過無人機的航拍，對防火區(qū)域進行全面、細致的巡查。這種模式可以快速發(fā)現(xiàn)火點、火線等火災(zāi)跡象，及時報警，使火災(zāi)得到更快速的響應(yīng)和處置。

2.無人機可以采用預警模式，利用其高度、速度等優(yōu)勢，實現(xiàn)對防火區(qū)域的快速監(jiān)測和實時預警。預警模式可以實現(xiàn)對火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和快速報警，減少火災(zāi)的發(fā)生和擴散，更好地保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

3.無人機可以采用偵察模式，通過無人機搭載的高清攝像機、熱成像攝像機等設(shè)備，對火災(zāi)現(xiàn)場進行精細化、高清晰度的圖像和視頻采集。這種模式可以更準確地確定火源、火勢、火線等情況，為滅火工作提供更精準的信息。

4.無人機可以采用滅火模式，在確定了火源、火勢、火線等信息后，可以搭載滅火裝備、消防泡沫等工具對火災(zāi)進行滅火作業(yè)。這種模式可以在不暴露消防員生命安全的前提下，將滅火作業(yè)進行到底，有效遏制火災(zāi)的發(fā)生和擴散。

（二）技術(shù)方案

1.紅外熱成像。無人機防火預警可以為我們提供一種高效的災(zāi)害監(jiān)測和預警手段。其中，紅外熱成像技術(shù)是應(yīng)用技術(shù)的重要組成部分。紅外熱成像技術(shù)利用紅外線傳感器來捕捉熱輻射，并將其轉(zhuǎn)換成可視化圖像。因此，它可以幫助我們在大范圍內(nèi)檢測火災(zāi)或潛在的火災(zāi)危險。這種技術(shù)不僅可以在林區(qū)等野外環(huán)境中使用，也可以在城市建筑物中使用。在無人機防火預警應(yīng)用技術(shù)中，紅外熱成像技術(shù)可以幫助我們快速發(fā)現(xiàn)潛在的火災(zāi)危險。例如，在林區(qū)，紅外熱成像技術(shù)可以檢測樹木枯死或者熱點異常的區(qū)域，這些都可能是林火的征兆。在城市建筑物中，紅外熱成像技術(shù)可以檢測電氣線路、機器設(shè)備等潛在的火災(zāi)危險。通過使用無人機，我們可以快速覆蓋大范圍區(qū)域，提高預警的準確性和時間效率。

2.可見光攝影。無人機防火預警是當前火災(zāi)監(jiān)測和預警領(lǐng)域的重要方案之一，可見光攝影技術(shù)是應(yīng)用技術(shù)中的重要組成部分。第一，可見光攝影技術(shù)利用相機捕捉可見光譜范圍內(nèi)的光線并轉(zhuǎn)換成可視化圖像，可以為火災(zāi)監(jiān)測和預警提供重要信息。在無人機防火預警應(yīng)用技術(shù)中，可見光攝影技術(shù)可以通過捕捉火災(zāi)現(xiàn)場的照片和視頻來快速確定火災(zāi)的位置和規(guī)模。無人機搭載的高清相機可以捕捉到高分辨率的圖像和視頻，這些圖像和視頻可以為救援人員提供火場情況的詳細信息，幫助他們更好地了解火災(zāi)現(xiàn)場的情況，提高滅火救援的效率和準確性。第二，可見光攝影技術(shù)可以捕捉火災(zāi)現(xiàn)場的煙霧和火焰等信息，這些信息可以幫助救援人員評估火勢的發(fā)展情況，采取更加有效的滅火措施。第三，可見光攝影技術(shù)可以為后續(xù)的火災(zāi)調(diào)查提供重要的證據(jù)，幫助相關(guān)部門更好地了解火災(zāi)原因和防范措施。

3.激光測距。激光測距技術(shù)是無人機防火預警中的一項重要技術(shù)，主要利用激光傳感器進行測距，可以實時準確地獲取火災(zāi)現(xiàn)場的距離信息，從而提供更加精準的火災(zāi)預警信息。激光測距技術(shù)在無人機防火預警中的應(yīng)用具有很多優(yōu)點。第一，它可以在短時間內(nèi)對火災(zāi)現(xiàn)場進行快速準確的距離測量，為滅火救援提供重要的參考信息。第二，激光測距技術(shù)具有非接觸式測量的特點，可以在不影響火場的情況下進行距離測量，保障了滅火救援人員的安全。第三，激光測距技術(shù)可以適應(yīng)不同環(huán)境條件下的測量需求，如在夜間、低能見度等特殊條件下進行測量。第四，激光測距技術(shù)在無人機防火預警中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)多目標距離測量和距離信息的可視化展示，幫助救援人員更好地了解火場情況，提高滅火救援的效率和準確性。第五，激光測距技術(shù)可以與其他傳感器相結(jié)合，如紅外成像、氣體傳感等，形成多源數(shù)據(jù)融合，從而進一步提高火災(zāi)預警和救援的準確性和可靠性。

三、無人機在森林草原防火預警中的實踐

（一）無人機巡護預警

將甘肅省森林和草原火災(zāi)風險普查的分析評估結(jié)果作為依據(jù)，在對各項機制深入落實的基礎(chǔ)上，合理劃分森林草原火災(zāi)風險區(qū)域，讓其形成標準方形網(wǎng)格，對無人機合理利用，完善網(wǎng)絡(luò)評估機制。通過使用無人機搭載專用攝像機，依照預定的飛行航線，將巡護監(jiān)測任務(wù)高效完成，快速找出區(qū)域內(nèi)的火情險情、違法焚燒等情況，并對所獲取的影像信息實時傳送，讓火情得到智能化識別和預警，以便應(yīng)急指揮中心在制定相應(yīng)決策時，能夠有可靠的數(shù)據(jù)作為支撐，使林火撲救工作順利推進，節(jié)約時間和人力。無人機除了能減少巡航盲區(qū)，還能提高巡航效率與效果，提高森林草原的防火安全性，逐步朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。

（二）森林草原火情和動態(tài)監(jiān)控

無人機具有攜帶便利、起飛降落要求低的特點，不會被氣象等因素干擾，可以實現(xiàn)全天候飛行。無人機發(fā)現(xiàn)火情后，可以在第一時間切換到半自動人工操作模式，對火場定點盤旋偵查，快速獲取火點的具體位置及風力風向氣象等各方面信息，然后利用5G 網(wǎng)絡(luò)等將信息傳送到護林員移動端及各級部門，通過數(shù)據(jù)的分析及影像識別，讓火情位置精準確定，幫助相關(guān)部門及人員了解火情發(fā)展情況，為指揮部門決策的制定提供依據(jù)。森林草原火災(zāi)撲滅后，余火復燃的情況較為常見。在無人機的支持下，可以對余火復燃開展動態(tài)化監(jiān)測和預警，通過搭載紅外熱成像儀，對火場范圍內(nèi)展開全方位檢測，依照回傳的火力熱力值，精準判斷復燃的位置，及時安排消防人員全面清理余火，保證余火復燃的情況能夠得到有效控制。

（三）森林草原違法行為警示

在利用無人機過程中，巡護半徑大，可以通過搭載語音傳輸及擴音模塊，在巡航期間，倘若出現(xiàn)人為焚燒等違法行為，可以第一時間通過語音制止，并對其展開相應(yīng)的防火防控教育，增強工作人員的思想意識。無人機在應(yīng)用過程中，可以定期播放森林草原防火相關(guān)知識，讓防火宣傳的效率和覆蓋面擴大。同時，在無人機的支持下，可以采取不定點飛行的方式，及時找出違法行為并拍照取證，以便后續(xù)執(zhí)法部門的執(zhí)法工作能夠有序推進。

四、應(yīng)用無人機進行森林草原防火預警的發(fā)展趨勢與建議

（一）發(fā)展趨勢

1.自動化作業(yè)。隨著科技的不斷發(fā)展，無人機的應(yīng)用越來越廣泛。其中，應(yīng)用無人機進行森林草原防火預警是一個重要的應(yīng)用場景。未來，這一應(yīng)用場景的發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在自動化作業(yè)上。傳統(tǒng)的森林草原防火預警需要人力巡查，工作量大，效率低；利用無人機進行巡查則可以大幅提高工作效率和準確性。自動化作業(yè)是無人機應(yīng)用的一個重要發(fā)展趨勢。未來，隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機將可以實現(xiàn)自主飛行、自主任務(wù)執(zhí)行、自主充電等自動化操作，從而進一步提高工作效率，減少人力投入。同時，自動化作業(yè)也可以提高防火預警的準確性。利用機器學習算法對無人機采集的數(shù)據(jù)進行處理，可以識別潛在的火源，提前進行預警。無人機的應(yīng)用可以在保障森林草原防火安全的同時，減少人為因素的影響，更好地保護自然環(huán)境。

2.智能化管理。無人機在森林草原防火預警中的應(yīng)用越來越普遍，未來的發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在智能化管理方面。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機可以通過智能化管理系統(tǒng)實現(xiàn)更加高效的防火預警。智能化管理的實現(xiàn)需要依靠無人機技術(shù)的不斷升級，從傳統(tǒng)的遙控操作到自主飛行、自主任務(wù)執(zhí)行等自主化操作，無人機的智能化程度將會不斷提高。同時，隨著數(shù)據(jù)處理和算法的不斷優(yōu)化，無人機可以通過搭載高清相機和傳感器等設(shè)備，獲取更加精準的數(shù)據(jù)，幫助智能化管理系統(tǒng)更好地識別火源，提前進行預警。

3.多元化功能。無人機在森林草原防火預警中的應(yīng)用越來越廣泛，未來的發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在多元化功能方面。隨著無人機技術(shù)的不斷升級，無人機將具備更加多樣化的功能，不僅可以用于防火預警，還可以用于其他領(lǐng)域。第一，隨著數(shù)據(jù)處理和算法的不斷提高，無人機可以通過搭載高精度的傳感器和相機，實現(xiàn)更加全面的數(shù)據(jù)采集。除了火源預警，無人機還可以用于環(huán)境監(jiān)測、植被分析、災(zāi)害評估等領(lǐng)域，為生態(tài)環(huán)境保護和自然災(zāi)害預警提供支持。第二，無人機可以與其他技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮更多的應(yīng)用價值。例如，無人機與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)更加智能化的防火預警和管理，提高防火預警的準確性和工作效率。第三，無人機可以與機器人、衛(wèi)星等技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)多模態(tài)、全球覆蓋的數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用。第四，無人機的多元化功能可以通過不同的載荷和附件進行擴展。例如，無人機可以通過搭載熱成像相機、氣象儀器等設(shè)備，為防火預警提供更加豐富的數(shù)據(jù)支持。

（二）建議

1.提高森林草原防火水平和能力。森林草原火災(zāi)頻發(fā)，給生態(tài)環(huán)境和人民生命財產(chǎn)造成了極大的損失。無人機防火預警應(yīng)用作為一種新型的防火手段，具有重要的應(yīng)用價值。第一，無人機防火預警應(yīng)用可以通過搭載高精度傳感器和設(shè)備，實時監(jiān)測森林草原的火災(zāi)情況，并及時將信息傳輸至指揮中心。與傳統(tǒng)的人力防火和飛機巡邏相比，無人機防火預警應(yīng)用更加高效和實時，可以大幅減少火災(zāi)發(fā)生后的撲救難度和損失。第二，為了提高無人機防火預警應(yīng)用的效果，還可以加強對其技術(shù)能力的培訓和改進。通過對防火無人機進行升級和改進，使其能夠更加準確、快速地探測到火源，提高防火預警的準確性和及時性。第三，建立更加完善的防火監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將多個無人機進行聯(lián)網(wǎng)，形成覆蓋面更廣、響應(yīng)更迅速的無人機防火預警體系。因此，通過提升森林草原防火水平和能力，加強無人機防火預警應(yīng)用效果，可以更好地保護生態(tài)環(huán)境和人民的生命財產(chǎn)，實現(xiàn)森林草原可持續(xù)發(fā)展的目標。

2.促進森林草原可持續(xù)發(fā)展。森林草原的保護和可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為成為人們越來越重視的問題，防火作為森林草原保護的重要環(huán)節(jié)，無人機防火預警應(yīng)用成為其中的重要手段。通過加強無人機防火預警應(yīng)用效果，可以更好地促進森林草原的可持續(xù)發(fā)展。第一，無人機防火預警應(yīng)用作為一種高效、實時的防火手段，可以更加準確地發(fā)現(xiàn)火源，有效減少火災(zāi)發(fā)生后的撲救難度和損失。第二，無人機防火預警應(yīng)用可以提高防火預警的準確性和及時性，有效避免火災(zāi)擴散和蔓延。第三，加強無人機防火預警應(yīng)用效果還可以帶來其他的積極影響。例如，可以提高森林草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，保護生物多樣性和生態(tài)環(huán)境。第四，無人機防火預警應(yīng)用可以降低森林草原火災(zāi)對經(jīng)濟社會的影響，保障人民的生命財產(chǎn)安全，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，通過加強無人機防火預警應(yīng)用效果，可以更好地促進森林草原的可持續(xù)發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境和人民的生命財產(chǎn)安全，實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的目標。

五、結(jié)語

綜上所述，無人機技術(shù)在森林草原防火預警中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的意義。通過不斷完善技術(shù)和管理機制，我們相信，無人機防火預警技術(shù)將為森林草原防火工作提供更加高效和可靠的保障，也將為我國生態(tài)文明建設(shè)做出積極的貢獻。