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摘要：为了提升森林防火工作效果，本文主要对无人机在森林防火领域的应用及发展进行研究，文中先分析了无人机应用在森林防火工作中的背景与森林防火工作难点，之后分析了无人机在森林防火领域的应用价值，并提出了应用策略，包括全天候火灾监测；实时监督控制火灾情况；为应急救援提供辅助；远程中继通信，希望可以为有关人员提供参考。

关键词：无人机；森林；防火

森林资源的重要性不言而喻，而火灾对于森林资源具有严重的危害。为了预防火灾的产生，就要做好防火工作，传统的工作方法存在一些问题，无法适应工作发展要求，而无人机的运用，能够及时的发现火情并且定位发生位置，实时掌握火情信息，便于工作人员快速的采取应对措施，及时控制火灾的蔓延，减少火灾对于森林资源的影响，减少人员伤亡问题。因此，有关人员需要充分认识到无人机技术的优势，加强其在森林防火工作中的运用，全面监测森林火情，强化防火及救灾能力，并且不断的更新升级无人机系统，有效的在森林防火领域中的运用。

1、无人机应用在森林防火工作中的背景

以往在森林防火工作中，常见的方法包括塔观测、飞机巡逻、地面巡逻以及卫星遥感。每种方法都有不足，首先，塔俯瞰方式。通过人员在塔上观察，探测火灾，因为视野范围有限，劳动力密集。其次，地面巡逻。需要人工巡逻检查火灾，浪费较多的时间和精力，且效率不高。再次，卫星遥感。需要通过地球卫星遥感图像检测以及分析森林火灾，投入较多的资金，且卫星遥感图像尺寸宏观，无法及时、准确地找到火灾点，易错过报告，影响灭火时机。最后，飞机巡逻。需要聘用专业飞行员或直升机飞行员，费用较高，无法在日常巡查工作中应用。

无人机技术的发展，体现出较多的特点，比如直观、准确度更高、可以全面分析火场数据，这也让其在森林防火工作中得到了有效的运用。基于无人机项目规划，利用其开展巡检工作，包括抵近侦察、往返型侦查、折线型侦查方式。由于无人机荷载侦查范围较大、航程时间较长、侦查图像质量较高，可以减少人力资源投入，节省工作成本，提升工作的高效性[1]。当前各个国家都将无人机技术运用到火灾监控及救火工作中，且应用效果较好。

2、森林防火工作难点

第一，火情很难控制。通常林区地势比较崎岖，人员及设备进入存在不便，如果出现火灾，很难控制火情。春季是火灾高发季节，由于森林内部较为干燥，风力较大，出现火灾后，火源会通过风力快速蔓延，强风加上干燥的林木，使得火情很难控制。森林火情初始阶段容易控制，然而因为检测工作不到位，出现火情后，有关人员不能及时获取信息，导致灭火时间被延误。如果火势形成规模，灭火工作难度会进一步提升。且火灾问题的产生，对于森林资源具有严重的影响，因此，森林防火部门需要加强监测工作，最大程度减少火灾问题的产生及其带来的影响[2]。第二，火灾隐患很难发现。首先，巡查路线不够全面。为了预防森林火灾问题，需要日常做好巡检工作，确保及时发现火情并且进行处理。而路线规划属于工作中的重点内容，由于森林面积较大，林区中缺乏能够行进的道路，导致使用设备不便，工作开展效率较低。在对巡检路线进行规划时，应该结合森林情况，然而一些森林在规划工作路线时，有关人员没有到实地考察，使得规划缺乏合理性，限制了工作的开展。除此之外，长时间没有更新巡查路线，巡检工作区域形式化，影响了防火工作的效果。在森林防火检查工作中，应该全面检查森林，充分发挥出这项工作的价值。然而实际情况是，受到较多因素影响，如技术、管理机制、路线、人员工作能力、设备等，导致工作开展难度较大。其次，巡检时间有限。因为无法确定火灾产生时间，需要坚持做好防火检查工作，防止火灾产生后森林消防系统无法及时采取应对策略。一些森林保护区对于巡检工作缺乏足够的重视，导致时间不足，无法及时发现火情，不利于防火工作。长期开展巡检工作，会提升森林消防系统压力，由于一些因素影响，很难持续的开展安全巡检工作。

3、无人机在森林防火领域的应用价值

首先，能够减少人员伤亡。在森林防火工作中运用无人机，能够减少人员在防火工作中的参与度，有利于减少人员伤亡问题。无人机系统在不断地发展，除了可以监测森林火情之外，还能参与到灭火工作中。在森林防火工作中加强无人机的运用，能够减少人工灭火或者是巡检工作危险性。火情的产生是无法控制的，火灾具有较强的危险性，当火势达到相应程度，需要工作人员撤出现场，防止产生伤亡问题，若是人员不能及时撤出，就会威胁到生命财产安全。之所以没有及时撤出，主要是因为对火情发展的监控不到位，通过应用无人机，可以预判火情，有利于灭火工作的开展，降低危险性。其次，可以更好地控制火情。应用无人机，其在高空中飞行，可以直观判断火情，在灭火工作中运用无人机，可以更好地控制火情。森林火灾产生后，通常火势较大，想要直接扑灭火源难度较高，通过判断火灾走势，在安全区域建立防火带，能够缓解火灾蔓延，有利于灭火工作的开展[3]。通过运用无人机，可以准确判断火势，为工作人员的灭火工作提供依据，加强对火情的控制。最后，有利于经济发展。在森林防火监测中运用无人机，除了可以保护林业安全，还会促进经济和社会发展。通过使用多轴飞行器，能够节省费用，减少火灾产生概率，更好地保护森林资源，惠及百姓。提升林木安全性，减少防火成本，促进经济发展。

4、无人机在森林防火领域的具体应用

4.1全天候火灾监测

通过运用固定翼无人机，其具有飞行距离长、速度快的优势。基于配置红外摄像机、高分辨率可见光及有关侦察设备，能够结合预先设置的航行轨迹在森林上空巡查。我场有近30万亩山场。大多数在山顶上，半山以下基本是村集体或农村用地，导致我场防灭火工作难度较大，通过利用无人机，能够缓解这一问题。如果发现火情，可以通过可见光与红外相机同时比较与识别，在发现火灾之后，向地面站传递识别结果。基于定位法实施3D展示，做到实时检测，结合拍摄到的火情能够找到发生位置，同时在三维地球上显示位置结果，估算火场面积，利用拼接算法建成大面积火场态势。可见，无人机的运用，可以及时找出火情，并且实施预警和报告，方便工作人员及时采取应对措施，最大程度地减少火情带来的损失[4]。针对可疑区域，地面控制人员可以调整无人机的飞行轨迹，进一步检查特定区域。从下面的图1中可以看到，运用无人机监测森林火情，发现异常情况后及时传递识别结果。冬天下大雪，林区大面积雪压材，虽然无人机可以飞行，但是性能可能会受到一些影响。因此，需要注意一些事项，比如多带两块电池、配置偏振镜、做好电池预热工作、不要猛打杆、起飞后不要超视距飞行、在空中及时活动云台、起飞降落时选择合适平台、降落后及时清洁干燥。

4.2实时监督控制火灾情况

为多旋翼无人侦察机安装红外探测器或是彩色CCD任务负载，能够在距离地面500米的高度悬停观察地面火场，尤其是人员与车辆不能到达侦查位置时，可以通过无人机飞到现场，实时了解火灾信息，为工作人员规划灭火行进路线提供参考。通过在无人机背上配置风速仪及风向等设备，能够更好地收集火场的相关信息，包括火场风向、区域、风速、火灾燃烧情况等等，为指挥员明确过火范围、蔓延方向、发展趋势提供依据[5]。旋翼无人机一般应用在近距离火灾探测工作中，能够采集及传输信息，具有较强的稳定性。

4.3为应急救援提供辅助

在无人机上搭载航拍测绘模块，可以对火灾现场，应急测绘地形，为工作开展提供依据。在无人机上配置扩音和语音功能，能够在火灾环境中进行空中呼叫，及时传输指令，通知人员快速撤离危险区域，为其提供疏散路线。无人机可以为携带关键设备或抛绳提供帮助，为消防员提供救生通道。近些年来，无人机技术在快速的发展中，已经从空中侦察火情发展到火灾抢险。现阶段，我国已经有三种物流无人机能够载重超过1.5吨，可在空中洒水或灭火剂，加强航空消防灭火能力。

4.4远程中继通信

通常森林的地理环境比较复杂，林木茂密，会影响到信号的通畅性。通过运用带有中继通信设备的飞行平台，能够确保通讯链路通畅，高效构建涵盖任务区域范围的通信及指挥系统。

构建的信息平台，除了可以适应各级指挥员获取火场信息的要求，还能做到现场单兵携带Pad共享林火信息。因为无人机的搭载功能受限，在一些方面还需要提升，加大开发力度，如语音中继设备技术、轻小型远距离图传、数传。无人机数据资源处理能力，会直接影响到火灾检测及扑灭工作，只有这方面能力较强，才能提升灭火效率。数据资源处理要涵盖全部数据，这就对终端设备性能提出了更高的要求，需要对其进行升级，分析机载效果，依据无人机配件特点，有效处理防火业务[6]。引擎固定的情况下，优化传输数据应用技术，加强无人机数据处理能力，促进数据的高效传输。5G时代下，无人机出现了新的应用场景。5G技术的产生和应用，影响了无人机领域发展，主要表现在高宽带及低时延技术上，符合5G无人机实时操控要求，能够实时回传4K/8K视频，同时支持AR/VR技术，能够优化用户体验，确保高清。

4.5其它使用形式

在森林防火工作中，无人机常用在侦查火场及搜集情报上，此外，还做出了新的尝试，例如在指挥员操作下利用无人机发射灭火弹、喷洒化学灭火剂、携带增雨焰条实施人工增雨。结合现有的技术能力及应用手段，可以将无人机和其它监测法进行组合应用，如载人飞机巡航、人工巡逻防护、卫星遥感以及地面瞭望塔等，建设综合监测网络。此外，我场长期以来都是造纯林，速生丯产杉木林，很少造混交林，大大增加了病虫害的发生率，如松毛线虫病，－旦成灾成片危害非常大。利用无人机应该也可以观察一、二。

5、无人机在森林防火领域应用的发展趋势

在森林防火中运用无人机，虽然其具有较多的优势，但是也存在较多的不足，如精度问题、续航时间、抗风性能及升降稳定性等。因此，有关技术人员应该积极探索专用化无人机发展。首先，高效化。这是无人机在森林防火中运用的一个发展趋势，也就是加强数据信息获取能力，健全采集功能，提升巡查效率，准确地识别火灾隐患，并且正确定位火灾发生位置，及时采取应对措施，防止火情进一步加重，影响到森林资源。其次，精确性。未来会建设无人机指挥系统，加强火情分析及判断能力，减少没有意义信息的传输，确保其采集到的信息数据具有价值，提升利用率。最后，统一化。在森林防火中运用无人机，应该继续提升集成性与统一化，做到监管功能模块相结合，全面整合无人机系统，体现出无人机在各方面的重要作用，提升森林防火工作水平。

结语：

综上所述，森林防火工作具有重要的意义，通过在工作中应用无人机技术，能够提升工作的高效性，节省成本，更好的保护森林资源。因此，有关部门和人员需要积极的在森林防火中应用无人机，充分发挥出其优势。

参考文献

[1]毛润科，胡勐鸿，张宏生，郭赞，贾军，薛娜娜.基于多旋翼无人机森林防火巡护航路最佳三维模型规划[J].绿色科技，2021，23（17）：158-160+163.

[2]孟航宇，王永源，陈春宇，戴淑笛，费琳清.无人机在森林防火中的分布模型研究——以维多利亚州为例[J].中国高新科技，2021（12）：69-71+74.

[3]曾鹏，姚强强.无人机巡山喊话 消防员携装督导 四川空地联防 筑牢森林防火墙[J].消防界（电子版），2021，7（07）：16.

[4]向子军，赵德缙，瞿万学，陈绍林.无人机技术在自然保护区森林防火中的应用[J].农技服务，2021，38（02）：111-112.

[5]余淑婷，沈学海，谢秀齐，何晓昀.基于NB-IoT的无人机森林防火气象实时监测系统[J].计算机与网络，2021，47（03）：40.

[6]杨锁刚， “天空地”一体化森林防火智能空间指挥管理系统. 云南省，云南这里信息技术有限公司，2020-12-23.

作者简介：黄更强（1968.2-），男，本科，工程师，研究反向：森林防火。