王秋華， 舒立福， 何 誠(chéng)， 單保君， 江西軍， 李世友

(1.西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224； 2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091； 3.南京森林警察學(xué)院林火研究中心，江蘇 南京 210023； 4.廣東省航空護(hù)林站廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510520)

無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用探討

王秋華， 舒立福2， 何 誠(chéng)3， 單保君1， 江西軍4， 李世友1

(1.西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224； 2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091； 3.南京森林警察學(xué)院林火研究中心，江蘇 南京 210023； 4.廣東省航空護(hù)林站廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510520)

闡述了無(wú)人機(jī)的概念、特征和發(fā)展過(guò)程，以及無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用及其局限性等。無(wú)人機(jī)在森林消防領(lǐng)域的林火監(jiān)測(cè)，可燃物動(dòng)態(tài)變化跟蹤，一般火行為及飛火等特殊火行為的監(jiān)控，火災(zāi)損失評(píng)估和火后更新、重建等方面應(yīng)用廣泛，尤其適用于山高、谷深、林密的西南高原林區(qū)的森林消防。在現(xiàn)有條件下，無(wú)人機(jī)在林業(yè)消防方面的大規(guī)模應(yīng)用，尚需在升降技術(shù)、載荷攜帶、數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存等方面做進(jìn)一步改進(jìn)。

無(wú)人機(jī)；森林消防；林火監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

1917 年，英國(guó)研制成功了世界上第一架無(wú)人機(jī)，并用于對(duì)敵方目標(biāo)的偵查[1]。早期的無(wú)人機(jī)主要運(yùn)用于軍事領(lǐng)域中，20 世紀(jì)80年代得到廣泛應(yīng)用并在幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用，80年代中后期，各國(guó)制造的無(wú)人機(jī)已有近百種，起飛質(zhì)量從幾千克到一百千克以上，航程從幾千米到幾千千米，飛行速度從大于100 km/h 到超音速。美國(guó)國(guó)家宇航局和林務(wù)局開發(fā)了無(wú)人機(jī)熱傳感圖像及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，其能夠及時(shí)傳輸火場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮[2]。2007年，我國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)首次應(yīng)用到黑龍江省大興安嶺地區(qū)的森林滅火演練中。隨著全球氣候變化，特別是變暖趨勢(shì)明顯，人為干擾活動(dòng)增加，森林主要分布地區(qū)極有可能發(fā)生嚴(yán)重的森林火災(zāi)。2016年5月，加拿大西部阿爾伯塔省麥克默里堡發(fā)生了罕見的森林大火，過(guò)火面積近50萬(wàn)hm2，撤離8萬(wàn)多人。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)只能運(yùn)用于一般或較大森林火災(zāi)中，而在重大及特別重大森林火災(zāi)中的應(yīng)用還有其技術(shù)局限性，因?yàn)橹卮蠹疤貏e重大的森林火災(zāi)往往伴隨著特殊火行為，包括典型的火旋風(fēng)(能量大)、對(duì)流柱(使林火更激烈)、飛火(火災(zāi)蔓延的另一種主要途徑)、火爆和高溫?zé)崃?灼傷動(dòng)植物和人體，使其全面燃燒)等，極易影響無(wú)人機(jī)的性能，甚至損毀無(wú)人機(jī)。然而，隨著科技的進(jìn)步和撲火安全意識(shí)的提高，無(wú)人機(jī)將更廣泛地應(yīng)用到森林消防中。

1 無(wú)人機(jī)的定義及特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱，其是利用無(wú)線電遙控設(shè)備或自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，是一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、無(wú)人駕駛、可重復(fù)使用的航空器。一架典型的無(wú)人機(jī)由飛行器、控制站、起飛(發(fā)射)和回收裝置以及檢測(cè)系統(tǒng)等組成，是能夠按指令飛行的空中機(jī)器人。無(wú)人機(jī)通?？沙暰嘧灾黠w行，能攜帶一定的有效載荷，執(zhí)行偵察、航拍、監(jiān)控等任務(wù)。還能夠根據(jù)當(dāng)時(shí)天氣、地面環(huán)境變化，乃至空中障礙物的位置等各種復(fù)雜情況計(jì)算完成任務(wù)的可能性，并自動(dòng)執(zhí)行或放棄任務(wù)。

由無(wú)人機(jī)和監(jiān)測(cè)設(shè)備構(gòu)成的微型空中林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)航空護(hù)林的部分功能，具有良好的煙火探測(cè)能力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)林區(qū)異常并做出報(bào)警提示，是一種全新的航空護(hù)林技術(shù)裝備。主要用于日常的森林巡護(hù)作業(yè)并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，為撲火的指揮和調(diào)度工作提供決策參考。在正常情況下，可根據(jù)目標(biāo)林區(qū)的面積大小、地形情況和植被特點(diǎn)等進(jìn)行飛行規(guī)劃，包括飛行頻次、飛行目的、飛行航線等[3]。

無(wú)人機(jī)易操作，機(jī)動(dòng)靈活，便于拆裝，機(jī)動(dòng)快速，使用成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，具有對(duì)地快速實(shí)時(shí)巡查監(jiān)測(cè)能力。無(wú)人機(jī)能迅速部署、快速反應(yīng)、全天候執(zhí)勤；能自主完成飛行、無(wú)需人工干預(yù)；航時(shí)長(zhǎng)(可達(dá)5～20 h)，有足夠時(shí)間巡邏和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，單架次作業(yè)面積可達(dá)700 km2以上；能自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤、實(shí)時(shí)傳輸林火數(shù)據(jù)；能空中無(wú)障礙巡邏，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)地面監(jiān)控可能出現(xiàn)的盲點(diǎn)；購(gòu)置、運(yùn)行、維護(hù)成本低；對(duì)場(chǎng)地要求低，在車、人無(wú)法達(dá)到地帶，如山區(qū)、溝壑、河流等地域，可采用多種起飛、降落方式；操作相對(duì)簡(jiǎn)單，便于維修，能積極有效地處理現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題；能高質(zhì)量自動(dòng)獲取高分辨率的航拍圖片和遙感影像，由于無(wú)人機(jī)飛行高度一般為幾百米，有時(shí)甚至可以低至 100 m，故能在小區(qū)域上獲取高精度、大比例尺圖像[4]；能快速應(yīng)用于突發(fā)情況，機(jī)動(dòng)性能好，作業(yè)方式快速靈活[5]。

2 無(wú)人機(jī)在森林消防中的應(yīng)用

2.1 森林火災(zāi)的特征

第八次全國(guó)森林資源清查(2009-2013年)結(jié)果顯示，全國(guó)森林面積2.08億hm2，森林覆蓋率21.63%，森林蓄積151.37億m3。其中，人工林面積0.69億hm2，蓄積24.83億m3，每公頃蓄積量89.79 m3，雖然森林生態(tài)功能進(jìn)一步增強(qiáng)，但我國(guó)目前仍然是缺林少綠、生態(tài)脆弱的國(guó)家，森林覆蓋率也遠(yuǎn)低于全球31%的平均水平，人均森林面積僅是世界人均水平的1/4，人均森林蓄積也只有世界人均水平的1/7。我國(guó)森林資源總量大，但人均森林覆蓋率較低且類型繁雜。森林火災(zāi)是常發(fā)性災(zāi)害中發(fā)生頻率和危害程度較高的災(zāi)害之一，具有突發(fā)性強(qiáng)、撲救困難、極易成災(zāi)，以及一旦發(fā)生損失巨大等特點(diǎn)。森林防火既要面臨不利的氣候、地理環(huán)境等惡劣條件，也要面臨火源難以掌控、可燃物超載、防控能力不足等實(shí)際困難，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。森林火災(zāi)將直接影響我國(guó)森林資源及國(guó)土生態(tài)的保護(hù)，影響社會(huì)的和諧與穩(wěn)定。積極利用無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，能夠提高森林防火的科技水平，實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早撲救。

2.2 無(wú)人機(jī)在森林消防領(lǐng)域的應(yīng)用

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到森林消防中，有利于提早發(fā)現(xiàn)森林火情，及時(shí)掌握火災(zāi)動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警，全面監(jiān)測(cè)；有利于迅速部署防火力量，提高防火、滅火的能力。

2.2.1 火災(zāi)前的可燃物預(yù)警、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

無(wú)人機(jī)林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本質(zhì)上是由無(wú)人機(jī)搭載攝像頭構(gòu)成空對(duì)地實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，包括自動(dòng)探測(cè)和定位系統(tǒng)等[6]。

無(wú)人機(jī)可監(jiān)測(cè)森林中的可燃物狀況，包括可燃物的類型、載量、濕度變化等。對(duì)可燃物進(jìn)行預(yù)警和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，匹配搭載溫濕度傳感器以獲取林區(qū)的氣象資料，能監(jiān)測(cè)林區(qū)的可疑火源等。這些信息都將有效地提高森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

使用無(wú)人機(jī)有助于森林消防“預(yù)防為主，積極消滅”工作方針的貫徹實(shí)施。在森林消防中“預(yù)防為主”極其重要，如果森林火災(zāi)在發(fā)生初期能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并撲滅，可將損失降到最低。無(wú)人機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控中小尺度的火災(zāi)，彌補(bǔ)衛(wèi)星林火監(jiān)測(cè)及航空護(hù)林的死角，特別是在重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)的防火緊要期能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控火源，預(yù)防火災(zāi)。一旦發(fā)生火災(zāi)也能夠“積極消滅”。無(wú)人機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，輔助科學(xué)撲救指揮。在火場(chǎng)上空進(jìn)行火情態(tài)勢(shì)觀察，將火場(chǎng)資料及時(shí)反饋給撲救指揮部門，使其能夠迅速有效地組織和部署隊(duì)伍進(jìn)行滅火，提高作戰(zhàn)效率，并根據(jù)火場(chǎng)圖像資料提供撤離路徑，及時(shí)通知消防人員撤離危險(xiǎn)地區(qū)，避免救火人員傷亡，做到科學(xué)指揮撲救[7]。

2.2.2 火災(zāi)中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

無(wú)人機(jī)可準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)林火，為林火監(jiān)測(cè)提供了一種新的技術(shù)平臺(tái)與工具，是獲取火災(zāi)撲救指揮決策依據(jù)的重要手段[8]。目前，林火監(jiān)測(cè)手段主要有衛(wèi)星遙感、地面瞭望塔、護(hù)林員巡護(hù)和飛機(jī)巡護(hù)等。衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)林火覆蓋面積大，但受自身軌道周期和天氣影響，實(shí)時(shí)性和分辨率欠佳。防火瞭望塔監(jiān)測(cè)林火的實(shí)時(shí)性最好，但每個(gè)塔的覆蓋范圍有限，若形成網(wǎng)絡(luò)需要人員和設(shè)備成本極大，且近地面受地形影響大，有視覺盲點(diǎn)。人工地面巡護(hù)工作量大，由于人員處于森林底層，視線遮擋嚴(yán)重，觀察范圍有限，效率較低。飛機(jī)巡護(hù)實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性俱佳，但其保有和使用成本高，難以大規(guī)模、常態(tài)化運(yùn)行。多數(shù)林區(qū)只能在重點(diǎn)防火時(shí)期租用飛機(jī)開展相關(guān)護(hù)林作業(yè)。

無(wú)人機(jī)是現(xiàn)有森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)手段的有力補(bǔ)充，可開展全方位監(jiān)控，彌補(bǔ)護(hù)林員、瞭望塔的缺陷，能夠在早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)林火隱患，且運(yùn)行成本低、機(jī)動(dòng)靈活。微型無(wú)人機(jī)林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還有助于提高森林火情的監(jiān)測(cè)、預(yù)警能力和森林安全管理工作的自動(dòng)化、信息化水平。

護(hù)林員定位管理系統(tǒng)與無(wú)人機(jī)匹配及銜接能夠提高巡護(hù)效率，護(hù)林員可根據(jù)巡護(hù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況啟動(dòng)一鍵報(bào)警，回傳現(xiàn)場(chǎng)照片和視頻到指揮中心，防火指揮部門即可按照就近、快速原則處置火情，這樣方便、簡(jiǎn)潔和高效，為森林防火“打早、打小、打了” 提供技術(shù)支撐。

無(wú)人機(jī)搭載普通相機(jī)可識(shí)別林火，借助無(wú)人機(jī)定位技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人機(jī)林火識(shí)別并精確定位[9]。無(wú)人機(jī)遙感的高清圖像有利于更好地監(jiān)視人員無(wú)法抵達(dá)區(qū)域的災(zāi)情發(fā)展，制定有效的應(yīng)急方案[10-12]。當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大時(shí)，無(wú)人機(jī)可在最短時(shí)間內(nèi)、最大限度地接近現(xiàn)場(chǎng)，提供最直接、最真實(shí)的數(shù)據(jù)，以便制定應(yīng)急作戰(zhàn)方案。

2006年10月，在加利福尼亞州，美國(guó)航空航天局(NASA)和林務(wù)局利用“牽牛星(Altair)”無(wú)人機(jī)進(jìn)行林火監(jiān)測(cè)，標(biāo)志著美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)首次準(zhǔn)許在國(guó)家空域內(nèi)應(yīng)用民用無(wú)人機(jī)?，F(xiàn)在，技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家無(wú)人機(jī)已普遍應(yīng)用到森林防火等領(lǐng)域。我國(guó)無(wú)人機(jī)在森林火災(zāi)中的應(yīng)用還處于起步階段，2013年6月3日，在內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)根河航空護(hù)林站，Z5型無(wú)人直升機(jī)首航成功，這也是我國(guó)中型無(wú)人機(jī)首次應(yīng)用于林業(yè)系統(tǒng)。

無(wú)人機(jī)可在空中全天候執(zhí)行林區(qū)監(jiān)測(cè)任務(wù)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，定位火場(chǎng)，及時(shí)采取行動(dòng)，撲滅初期火災(zāi)。無(wú)人機(jī)在實(shí)時(shí)林火監(jiān)測(cè)中可及時(shí)監(jiān)控火行為的發(fā)展，如大火中可能出現(xiàn)的特殊火行為，利用攝像系統(tǒng)(加裝熱傳感器)跟蹤、測(cè)量對(duì)流柱(大小、形狀及溫度的梯度變化等)；測(cè)算飛火飛遷的距離、預(yù)防飛火的危害；在特殊地形(陡峭或盆狀峽谷)，可及時(shí)關(guān)注火旋風(fēng)的形態(tài)、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)軌跡；跟蹤火爆的形成；測(cè)算高溫?zé)崃鞯倪w移等。

2.2.3 林火撲救和火災(zāi)后的損失評(píng)估

使用無(wú)人機(jī)撲救森林火災(zāi)，體現(xiàn)了“以人為本，科學(xué)撲救”的理念。通過(guò)火場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，能及時(shí)預(yù)警，調(diào)整撲火戰(zhàn)術(shù)，減少人員傷亡，安全滅火。無(wú)人機(jī)結(jié)合GPS 和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法，能迅速、準(zhǔn)確、自動(dòng)判斷森林著火位置，便于決策和指揮撲救[13]。能及時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)火災(zāi)變化，結(jié)合現(xiàn)有植被圖和地形圖能預(yù)測(cè)林火蔓延方向和強(qiáng)度，合理評(píng)估滅火力量和效果。能實(shí)時(shí)監(jiān)控生土隔離帶的開設(shè)長(zhǎng)度、寬度和進(jìn)度并評(píng)估阻火效果。

無(wú)人機(jī)可及時(shí)傳輸火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的影像、圖片，對(duì)比火災(zāi)前后的相關(guān)影像，參考評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能更準(zhǔn)確地評(píng)估火災(zāi)性質(zhì)，劃分火災(zāi)類型。能合理評(píng)估一般、較大及重大森林火災(zāi)的火災(zāi)損失(燒死木、燒傷木)、火后植被的更新、變化以及煉山造林的效果。

無(wú)人機(jī)能連續(xù)獲取高分辨率圖像，結(jié)合樣地調(diào)查可更精確地評(píng)估災(zāi)后損失，為法院審判森林縱火案提供科學(xué)依據(jù)，也有利于開展火災(zāi)后的林地更新、植被恢復(fù)等工作。

無(wú)人機(jī)配備相關(guān)裝置能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)火燒前的可燃物狀態(tài)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶鞖鉅顩r，及時(shí)開展計(jì)劃燒除。在煉山造林時(shí)能及時(shí)跟蹤火燒狀態(tài)，監(jiān)控火的發(fā)展，評(píng)估火行為和火燒效果。也能評(píng)估火災(zāi)后期雨季對(duì)生土帶的影響(泥石流、植被更新及外來(lái)物種入侵的影響)，為南方開展大面積煉山造林評(píng)估提供依據(jù)。

2.2.4 余火清理及火災(zāi)后評(píng)估、更新監(jiān)測(cè)

余火探測(cè)對(duì)森林火災(zāi)災(zāi)后清理工作至關(guān)重要[14]，世界上有許多損失巨大的重大火災(zāi)都是由于小火之后的余火未徹底撲滅，造成死灰復(fù)燃。無(wú)人機(jī)加裝紅外掃描裝置，掃描撲救工作結(jié)束后的火場(chǎng)，可探測(cè)并徹底清理余火。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)南方傳統(tǒng)煉山造林、火燒改良牧場(chǎng)等計(jì)劃燒除工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如燒除前可燃物狀況、安全措施等；燒除時(shí)的火行為發(fā)展態(tài)勢(shì)，防止跑火；火燒后余火的清理和燒除效果(花臉率等)評(píng)估等。能提出建議，即時(shí)終止可能釀成大火的計(jì)劃燒除工作。

能跟蹤森林火災(zāi)與景觀動(dòng)態(tài)變化，為景觀研究提供中小尺度格局、動(dòng)態(tài)變化的跟蹤、監(jiān)測(cè)。通過(guò)多架次的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)，得到火情在不同高度、角度和時(shí)間的數(shù)據(jù)，能更好地評(píng)估火災(zāi)的影響[15]。

3 無(wú)人機(jī)在森林消防中應(yīng)用的局限性

(1)無(wú)人機(jī)易受火場(chǎng)環(huán)境限制：高溫、風(fēng)速及風(fēng)向變化、煙霧(溫度、碳粒子、焦油、水汽等)、各種離子等干擾，高原典型小氣候特征(湍流、亂流明顯，天氣變化快)等均影響飛行安全。我國(guó)高原、山區(qū)面積約占國(guó)土總面積的70%，森林資源多集中在山區(qū)，地形復(fù)雜，氣候多樣，交通條件差，人、車到達(dá)困難。尤其是西南地區(qū)，林業(yè)用地面積廣，植物種類繁多，森林覆蓋率大，屬森林火災(zāi)多發(fā)地帶。2000—2009年，云南、四川、貴州、西藏、重慶西南5省區(qū)年平均發(fā)生火災(zāi)2 460多起，年均傷亡29人，防火形勢(shì)異常嚴(yán)峻[16]。在高原地區(qū)，影響無(wú)人機(jī)起降的天氣條件更是突出，如霧氣過(guò)重、多云陰天、云霧流動(dòng)過(guò)快、飛機(jī)姿態(tài)不穩(wěn)定、航拍圖片清晰度不夠、圖像不連續(xù)及不重疊影響后期圖像合成，大風(fēng)可能導(dǎo)致飛機(jī)起降失敗[17]。

(2)當(dāng)前無(wú)人機(jī)技術(shù)及性能存在不足：滯空時(shí)間短，飛行高度不夠(西南林區(qū)的海拔較高、缺氧、小氣候明顯、不同林型火災(zāi)特征不一樣)，起降困難，甚至存在損毀的可能等。

4 在森林消防中應(yīng)用無(wú)人機(jī)需解決的問(wèn)題

4.1 適應(yīng)性

研制高性能、能主動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜火場(chǎng)狀況，克服火場(chǎng)綜合癥狀(高溫、煙霧干擾、風(fēng)變化、亂流或湍流、小地形影響等)，具有高海拔適航性、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)臒o(wú)人機(jī)；開發(fā)能適合各種地形，包括典型的低海拔東北丘陵林區(qū)，華北一般山地林區(qū)，以及西南高山林區(qū)，尤其是具有山高谷深、小氣候變化快、森林植被豐富等特征的高寒、高海拔林區(qū)，能充分發(fā)揮其靈活、機(jī)動(dòng)、實(shí)時(shí)傳輸火場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化參數(shù)特征的無(wú)人機(jī)；開發(fā)適用于高原地區(qū)載重量大的無(wú)人機(jī)。

4.2 升降技術(shù)

解決好升降技術(shù)難點(diǎn)，降低大型無(wú)人機(jī)對(duì)升降平臺(tái)的要求，提高飛行控制技術(shù)，提升抗風(fēng)性能，保證山區(qū)飛行的穩(wěn)定性[18-19]。保證飛行器的安全應(yīng)急返航，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，及時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)圖像和數(shù)據(jù)[20]。

4.3 續(xù)航時(shí)間

延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間，提高巡航速度，巡航距離、大幅降低使用成本[21-22]。提高無(wú)人機(jī)的安全可靠性，在意外情況下避免機(jī)身及其設(shè)備起火，讓無(wú)人機(jī)能大規(guī)模用于林區(qū)作業(yè)。提升無(wú)人機(jī)在森林火情監(jiān)控、指揮、救援中的綜合應(yīng)用技術(shù)。加強(qiáng)航時(shí)改造，提升火情探測(cè)軟件的功能。提高后勤裝備保障水平。

4.4 空中管制

在相應(yīng)空域內(nèi)安裝必要的顯示和識(shí)別裝置，解決無(wú)人機(jī)的防撞、異地起降和迫降等難題，用其他技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)空域內(nèi)的探測(cè)和主動(dòng)規(guī)避[23]。在政策方面，應(yīng)積極吸取國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在確保地面人員安全的情況下，進(jìn)一步加快并明確中低空無(wú)人遙感業(yè)務(wù)飛行的指導(dǎo)性法規(guī)、健全飛行保障從業(yè)人員的職業(yè)能力評(píng)價(jià)體系和監(jiān)管體制機(jī)制。

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(責(zé)任編輯 王琦)

Study on the Application of UAVs in Forest Fire Prevention

WANG Qiu-hua1， SHU Li-fu2， HE Cheng3， SHAN Bao-jun1， JIANG Xi-jun4， LI Shi-you1

(1.Yunnan Key Laboratory of Forest Disaster Pre-warning and Control，College of Civil Engineering，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；2.Institute of Forest Ecology Environment and Protection，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China；3.Forest Fire Research Center，Nanjing Forest Police College， Nanjiang Jiangsu 210023，China；4.Guangdong Forest Fire Monitoring Satellite Center，Guangdong Aerial Forest Fire Protection Station，Guangzhou Guangdong 510520，China)

The concept，features，development history，application in forest fire protection and limitations of UAVs are stated.UAVs are widely used in forest fire monitoring，dynamic change tracking of combustible material and monitoring of general fire behavior and special fire behavior like jump fire，fire loss evaluation，forest reconstruction after fire in the forest fire prevention field，especially suitable for forest fire prevention in the forest areas in southwest plateau featuring high mountains，deep valleys and dense forests.Under the current existing conditions，UAVs can not be used on a large scale in forest fire prevention and it is necessary to make further improvement in terms of lifting technology，load carrying，data transmission and storage.

UAV；forest fire prevention；forest fire monitoring；application

2016-12-07

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31300553)

王秋華(1978-)，福建長(zhǎng)汀人，西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，博士，主要從事森林消防教學(xué)、科研工作，E-mail:qhwang2010@swfu.edu.cn。

S762

A

2095-2953(2017)03-0004-05

綜 述