无人机系统在森林防火方面的具体应用

无人机系统在森林防火方面的具体应用

郭昭滨王丽娜

关键词：森林防火；无人机系统；生态系统

森林在维系生态系统平衡中起到重要的作用，森林的覆盖面积对气候调节和保持水土的意义重大，同时还能为社会生产活动提供一些基础材料，兼具一定的经济价值。但是，森林火灾问题时有发生，对生态环境造成严重影响。因其具备蔓延速度快和较大破坏性的特点，在发生森林火灾之后很难控制，如果不能在火灾发生的第一时间发现，并且采取有效的救助措施，就会在短时间内扩展成大型火灾，对我国经济带来一定影响。这就要求引进先进技术提升森林防火的应急能力，将森林火灾的危害降至最低。

一、无人机技术在森林防火中的应用

1、无人机在空中巡视中的应用

无人机系统主要由飞行器和控制系统两个部分构成，无人机中应用的远程遥感技术、GPS定位技术、数据传输技术和通信技术可以实现对特定区域的信息采集。无人机在飞行的过程中会对路过区域的各项数据信息进行采集，无人机中安装的高清摄像机还可以实现高清图像采集的工作，同时利用数据传输功能将采取到的数据信息传输给地面控制站。无人机在森林巡视中发挥出显著的作用，可以全面取代人工巡视工作，无人机既支持自动巡视又支持半自动巡视，可以在短时间内完成对整片林地的巡视工作。

无人机在森林防火中的应用可以有效降低森林火灾的发生几率，进而保证生态环境和人们的生命财产安全。无人机上的图像采集装置便于森林防火控制中心及时掌握森林的火灾情况，制定合理的灭火措施，将森林火灾对生态环境产生的影响降至最低，将火情控制在一定范围。除此之外，无人机的发射和回收操作都相对简单，并且能够带来人工巡视工作，有效减少了森林巡视工作的工作量，降低森林防火的难度，为森林防火人员提供可靠的森林防火信息。

2、无人机在火灾扑救中的应用

由于森林火灾具有蔓延速度快、破坏性大的特点，一旦发生很难控制，如果无法在第一时间发现火情，放任火情蔓延就会在短时间内形成大型火灾，致使森林周边的生态环境受到严重影响。而采用地面观测的方式很难了解实际的火情，火灾扑救工作也就无法顺利开展。使用载人飞机进行高空巡视时，会因为高度限制无法清晰了解火情，同样不能达到合理控制火情的目的，同时在火灾上空飞行还会存在极大的安全隐患，威胁观测人员的人身安全。

无人机系统在森林防火中的应用可以有效改善上述问题，既可以保证观测人员的人身安全，又可以通过高分辨率的摄像功能对火灾现场的图像进行获取，使地面的森林防火控制中心详尽的了解火情，以便于制定合理的灭火措施。通过无人机对火情信息的有效获取可以为地面森林防火控制中心的灭火工作提供可靠的依据，同时合理安排相关人员的逃生路线，保证救火工作的有序开展。

3、无人机在循环监测中的应用

无人机还可以在森林防火监测工作中起到重要作用，在对无人机的飞行轨迹进行设定之后即可实现对森林特定区域全体的监测工作，这要比人工监测更加可靠，有效避免因人工监测不到位导致的森林火灾问题。在森林火灾发生之后，无人机可以在第一时间发现火灾并将收集到的火情信息和图片信息传送到地面控制站，因无人机中设有GPS定位系统，可以实现对火灾现场的准确定位，此时，地面控制站可以快速制定救火方案，将森林火灾的影响控制在一定范围，有效提升森林火灾控制中心的应急反应能力。

工作人员只需要对无人机的运行参数进行设置既可以自动完成对森林区域的全方面监测。无人机在飞行的过程中会将收集到的资料信息和图像信息传输到地面控制站，同时可以借助计算机系统的相关功能对森林的火灾隐患问题进行分析。一旦发现存在火灾隐患的问题，工作人员可以通过远程遥感技术控制无人机到达指定位置进行细致勘查，争取在最快的时间内发现火情，控制火情，排除火灾隐患，降低森林火灾发生的几率。

二、无人机系统的应用发展趋势

1、在数据资源处理方面的发展

无人机系统在森林防火中的应用表现出良好的应用效果，应用无人机系统之后森林防火能力达到显著提升，鉴于此，相关专家对无人机技术给予了足够的关注，相关学者也不断参与到无人机系统的研究工作中，他们认为无人机系统还具备更好的发展空间。无人机系统的数据资源处理能力对森林防火工作的意义重大，数据资源处理的效率与森林防火的应急反应能力密切相关，也就是说数据资源的处理能力和处理速度直接影响森林防火的能力，为此，有必要加强对无人机系统数据资源处理能力的研究，通过提升数据处理能力和数据传输的效率来提高森林防火工作的效率，保证生态稳定。

2、无人机指挥系统的应用发展

就现阶段的发展而言，无人机系统的指挥体系已经逐渐成熟，但是数据资源与指挥系统的适应性并不强。主要表现在对图像资料的智能筛选方面，无人机在飞行的过程中会收集大量的图像资料，如果全部传输到地面控制站则需要大量的数据传输时间，如果存在火灾隐患可能会措施控制森林火灾的最佳时机，为此，可以在无人机中添加智能筛选功能，将图像信息中的无用信息进行剔除，仅将有价值的信息传输到地面控制站，这种模式下可以有效接触无用资源对传输数据的占用，进而提升信息传输的速度，为指挥系统提供可靠的信息支持。

在无人机系统的参数设计和应用过程中，操作人员应结合森林资源特点对其进行设计，保证无人机能够活动在需要监测的范围内，避免出现技术资源浪费。同时结合森林地理环境特点与气候特点，找准无人机的应用要点，使其能够满足森林防火业务需求。通过对无人机指挥系统和控制策略的调整，提升无人机的应用水平。

3、无人机监测功能的整合发展

目前无人机在森林防火工作中的应用主要存在以下几方面问题，一是在任务执行过程中，如果无人机出现故障，不能自行调整，容易出现坠机现象，从而导致监测中断。二是无人机的升降技术还不够完善，特别是抗风能力较差，因此还难以实现长时间续航。三是目前的数据采集精度还有待提高。因此，应针对这些问题，对无人机基础飞行功能和监测功能加以完善。目前无人机在军事领域的应用及研究发展较快，应积极借鉴军事领域的研究成果，解决无人机续航时间短的问题。积极研发新的机身材料，降低无人机自重，提高无人机升降能力及飞行安全性。此外，应对目前的无人机监测功能加以整合，针对森林防火工作特点，制定合理的监控方案，充分发挥无人机监测技术的优势，降低森林火灾风险。

结语：无人机系统在森林防火中的应用有效提升了森林防火的能力，对维系生态系统平衡起到积极的作用。无人机系统可以实现对森林区域全体的巡视和监测工作，可以对发生的森林火灾情况进行实时反馈，便于地面控制站做出正确的部署，采取有效的灭火措施，将森林火情控制在一定范围，降低森林火灾的危害，这也是森林防火工作的主要职能能力。可见，无人机系统在森林防火工作中的重要作用。

参考文献：

[1]杜建华,高仲亮,舒立福.森林火灾探测扑救中的无人机技术及其应用[J].森林防火,2013(4):52-54;

[2]李滨,杨笑天,王宏宇,等.森林防火中无人机的应用现状及发展趋势[J].科技创新导报,2015,12(5):252-253;

[3]张庆杰,郑二功,徐亮,等.森林防火无人机系统设计与林火识别算法研究[J].电子测量技术,2017,40(1):145-150.