吳玉雪

(廣西大明山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，廣西 武鳴 530114)

1 引言

廣西大明山森林消防項(xiàng)目主要根據(jù)國家林業(yè)局的《林業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》以及《廣西大明山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃(2014～2023年)》等相關(guān)文件建設(shè)要求展開。它專門圍繞大明山現(xiàn)有的國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)保護(hù)管理政策方法、科研監(jiān)測(cè)成果以及生態(tài)旅游發(fā)展現(xiàn)狀展開，深度探究了當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施信息化建設(shè)的可行性，希望結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，再結(jié)合物聯(lián)化、感知化、智能化相關(guān)手段爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)對(duì)自然保護(hù)區(qū)中森林資源的立體化感知、精細(xì)化保護(hù)與動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)及智慧保護(hù)創(chuàng)新模式應(yīng)用要求，確保當(dāng)?shù)刈匀槐Ｗo(hù)區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)集約化與智能化發(fā)展，特別是有效控制森林火災(zāi)的肆意發(fā)生，做到對(duì)自然保護(hù)區(qū)的安全可持續(xù)經(jīng)營。

2 自然保護(hù)區(qū)基本概況

大明山山脈位于廣西地區(qū)中南部，總面積達(dá)到15萬hm2，其中林區(qū)最低海拔200 m，最高1760 m，是周邊33條河流的發(fā)源地。大明山山區(qū)及周圍有62座水電站，灌溉450萬畝農(nóng)田，直接保證300萬人受益。大明山保護(hù)區(qū)就位于林區(qū)的中部位置，占地達(dá)到1.7萬 hm2，自2002年升級(jí)為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)以后，其保護(hù)區(qū)內(nèi)的常綠闊葉林、松林與八角經(jīng)濟(jì)林建設(shè)也初見規(guī)模，已經(jīng)建成了典型的亞熱帶特征森林生態(tài)系統(tǒng)，也成為了廣西著名的風(fēng)景區(qū)，每年接待游客超過10萬人以上。

(1)森林消防隊(duì)伍建設(shè)：經(jīng)過多年的建設(shè)，目前保護(hù)區(qū)已擁有一支120人規(guī)模的森林消防隊(duì)伍，在此基礎(chǔ)上，2010年又在保護(hù)區(qū)周邊招聘兼職護(hù)林員，保護(hù)區(qū)周邊的防火安全，減少周邊社區(qū)對(duì)保護(hù)區(qū)的火災(zāi)威脅。為強(qiáng)化護(hù)林員的撲火知識(shí)和撲火實(shí)戰(zhàn)技能，每年組織管理局所有護(hù)林員，分3批進(jìn)行森林防火培訓(xùn)，并派員參加全國性森林防火工作培訓(xùn)3～5期，有效提高森林撲火指揮員的指揮作戰(zhàn)能力以及提高護(hù)林員的撲火技能和火災(zāi)安全自救技能。

(2)森林防火設(shè)施建設(shè)：森林防火設(shè)施設(shè)備不斷得到完善，擁有的設(shè)施設(shè)備有：防火指揮車、防火運(yùn)兵車、巡護(hù)摩托車、望火樓、差轉(zhuǎn)臺(tái)、中繼臺(tái)、衛(wèi)星電話、手持對(duì)講機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、GPS、滅火機(jī)、撲火服、二號(hào)工具、發(fā)電機(jī)、油鋸、帳篷、睡袋、TOSHIBA投影機(jī)、相機(jī)、24 km的防火林帶、120 km的巡護(hù)林道、防火宣傳牌。

(3)林區(qū)巡護(hù)，確保林區(qū)安全：森林防火指揮部辦公室實(shí)行24 h值班制度的同時(shí)，加強(qiáng)林區(qū)日常巡護(hù)，并合理規(guī)劃巡護(hù)路線，在林區(qū)內(nèi)不留死角；針對(duì)清明節(jié)、端午節(jié)等傳統(tǒng)節(jié)日期間，強(qiáng)化特別期間的林區(qū)巡護(hù)；根據(jù)每年冬季農(nóng)閑季節(jié)是村民上山打獵的高峰期，于每年11、12月份組織4組護(hù)林員，每組約20人次，有針對(duì)性地進(jìn)山巡護(hù)，有效打擊各種林區(qū)違法行為，有效消除由此帶來的各種火災(zāi)隱患。

(4) 森林防火宣傳：根據(jù)保護(hù)區(qū)冬春干旱季節(jié)和各個(gè)節(jié)假日上山游客增多的特點(diǎn)，每年有針對(duì)性地強(qiáng)化森林防火宣傳工作，組織護(hù)林員在保護(hù)區(qū)周邊主要路口和人員集中地張貼森林防火標(biāo)語，在保護(hù)區(qū)周邊集市等人員集中地發(fā)放新《森林防火條例》等各種傳單，在進(jìn)山主要路口懸掛橫幅，粉刷保護(hù)區(qū)所屬的森林防火宣傳牌。四級(jí)以上森林火險(xiǎn)等級(jí)和各旅游旺季，在檢查站設(shè)卡，對(duì)游客進(jìn)行森林防火宣傳，嚴(yán)禁游客攜帶火種進(jìn)入林區(qū)。

2 存在的問題

2.1 森林火災(zāi)隱患大

由于大明山保護(hù)區(qū)集體林區(qū)多為人工林，林內(nèi)易燃物大量堆積，增加了發(fā)生森林火險(xiǎn)的機(jī)率，再加上周邊村民防火意識(shí)淡薄，在集體林區(qū)內(nèi)燒荒開墾、生火取暖煮飯、掃墓等是導(dǎo)致集體林區(qū)火災(zāi)發(fā)生的原因。一旦發(fā)生森林火災(zāi)，會(huì)對(duì)保護(hù)區(qū)的森林面積產(chǎn)生最直接的危害。

2.2 砍伐及占用林木的行為時(shí)有發(fā)生

由于社區(qū)部分村民對(duì)野生植物的保護(hù)意識(shí)不夠強(qiáng)，部分村民會(huì)偷入進(jìn)山砍伐林木，使大明山保護(hù)區(qū)集體林區(qū)在底山丘陵區(qū)的植物明顯減少，森林生態(tài)系統(tǒng)全面退化，；同時(shí)因?yàn)樯鐓^(qū)村民其他的經(jīng)濟(jì)收入來源不高，種植八角可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，部分村民會(huì)偷偷越界擴(kuò)大種植面積，占地種植和經(jīng)營八角經(jīng)濟(jì)林增加了保護(hù)區(qū)內(nèi)人為活動(dòng)，火災(zāi)隱患增多，動(dòng)物棲息受干擾。

3 自然保護(hù)區(qū)森林消防項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

大明山自然保護(hù)區(qū)周邊擁有218個(gè)村屯，其保護(hù)區(qū)管理區(qū)對(duì)于保護(hù)區(qū)的管理工作非常重視，一方面希望加大宣傳教育力度，強(qiáng)化群眾生態(tài)保護(hù)意識(shí)，一方面也希望成立半專業(yè)森林消防隊(duì)，隨時(shí)隨地參與到林區(qū)保護(hù)與森林消防工作當(dāng)中。從建設(shè)目標(biāo)來看，首先要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)，全面提高火險(xiǎn)等級(jí)的預(yù)測(cè)預(yù)警能力，保證森林消防過程的指揮順暢。具體來講，大明山自然保護(hù)區(qū)森林消防項(xiàng)目就應(yīng)用了以智慧分析、GIS視頻監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)為核心的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)配合多項(xiàng)分支技術(shù)，希望最快、最準(zhǔn)確、最及時(shí)、最有效地實(shí)現(xiàn)森林防火預(yù)警保障，通過森林消防系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化建設(shè)來實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)有效管理，優(yōu)化巡檢、自動(dòng)識(shí)別及火災(zāi)快速定位過程，達(dá)成森林火災(zāi)高效防控目標(biāo)[1]。

4 大明山自然保護(hù)區(qū)的森林消防有效防控策略

大明山自然保護(hù)區(qū)為優(yōu)化森林消防項(xiàng)目專門建設(shè)了六大平臺(tái)，即智慧保護(hù)平臺(tái)、智慧監(jiān)測(cè)平臺(tái)、智慧科普平臺(tái)、生態(tài)旅游平臺(tái)、數(shù)據(jù)資源平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。這六大平臺(tái)中涵蓋了多項(xiàng)森林消防智慧化防控策略內(nèi)容，這里主要介紹其中兩點(diǎn)。

4.1 基于智慧分析的森林火災(zāi)防控策略

智慧分析技術(shù)是智慧消防管理模式中的重要分支技術(shù)，它作為整個(gè)管理模式的核心存在，可實(shí)現(xiàn)對(duì)火情地點(diǎn)的精確定位，模擬林火蔓延范圍，并分析周邊應(yīng)急資源及撲火作戰(zhàn)路徑。

4.1.1 對(duì)火情地點(diǎn)的精確定位

對(duì)火情地點(diǎn)的精確定位是自然保護(hù)區(qū)中智慧分析系統(tǒng)的重要技術(shù)內(nèi)容，它能夠精確確定林火發(fā)生的地理位置，并引導(dǎo)森林火情的撲救指揮工作，實(shí)現(xiàn)火點(diǎn)定位背景下的多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，結(jié)合不同視角觀察、核實(shí)火情，并深入分析撲救位置的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。比如說基于智慧分析的單點(diǎn)測(cè)量方法就擁有較高實(shí)用價(jià)值，如圖1。

如圖1，圖中A(XA，YA，ZA)為已知坐標(biāo)點(diǎn)，B(XB，YB，ZB)為未知坐標(biāo)點(diǎn)，α為坐標(biāo)方位角，β為垂直角，另外AB的投影距離應(yīng)該為SAC，所以可計(jì)算出B點(diǎn)的具體位置，即對(duì)火情地點(diǎn)的精確定位，計(jì)算式如下：

XB=XA+SAC×cosα

YB=YA+SAC×sinα

ZB=ZA+SAC×tanβ

結(jié)合上述計(jì)算進(jìn)行單站點(diǎn)的火情地圖精確定位，配合數(shù)字云平臺(tái)進(jìn)行參數(shù)分析，主要針對(duì)林區(qū)中火情的具體地理位置坐標(biāo)、坐標(biāo)方位角、垂直角，圍繞這些指標(biāo)參數(shù)建立數(shù)字化高程模型，再利用地理信息系統(tǒng)中的空間分析技術(shù)對(duì)森林火情中的坐標(biāo)以及海拔高度進(jìn)行綜合分析，為隨后的多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)核實(shí)火情工作打好基礎(chǔ)。

4.1.2 多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)核實(shí)火點(diǎn)定位

多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)核實(shí)火情應(yīng)該結(jié)合不同視角展開，精確定位森林火情，考慮是否要出動(dòng)撲救。在智慧分析系統(tǒng)中，其系統(tǒng)界面會(huì)直接觀察火情核實(shí)地點(diǎn)，通過地理信息系統(tǒng)中的緩沖區(qū)與疊加分析方法對(duì)火情進(jìn)行第一時(shí)間監(jiān)測(cè)。這里會(huì)采用到前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大明山自然保護(hù)區(qū)就設(shè)置了多個(gè)前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)都會(huì)將火情所面向的方向夾角、仰俯角以及火情到監(jiān)測(cè)塔的距離反饋給系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠時(shí)刻以不同視角核實(shí)火情，滿足對(duì)火情的準(zhǔn)確定位條件。

如圖2，對(duì)火情的準(zhǔn)確火點(diǎn)定位應(yīng)該成為大明山自然保護(hù)區(qū)森林火災(zāi)防控工作的核心內(nèi)容，它能夠滿足當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)森林防火的打早、打小和打了基本需求，是森林防火智慧管理模式中的重要功能[2]。

圖2智慧分析中的單點(diǎn)火情地理信息計(jì)算示意

4.2 基于GIS視頻定位的森林火災(zāi)防控策略

GIS視頻定位技術(shù)能夠?yàn)榇竺魃阶匀槐Ｗo(hù)區(qū)提供森林火災(zāi)防控空間位置，也能劃分特殊目標(biāo)區(qū)域，特別是它的現(xiàn)場(chǎng)定位搜索技術(shù)能力突出，是當(dāng)?shù)厣只馂?zāi)智能化防控的得力技術(shù)。從對(duì)GIS視頻定位設(shè)備的應(yīng)用來看，它的便于攜帶保證了森林現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)防控的便捷性與快速性。該設(shè)備能夠準(zhǔn)確反映出火情地點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)值，確定坐標(biāo)值地理信息，以便于第一時(shí)間實(shí)施火災(zāi)撲救。以下主要從GIS視頻定位的技術(shù)條件與技術(shù)算法兩方面展開分析。

4.2.1 對(duì)GIS視頻定位條件的明確

在使用GIS視頻定位技術(shù)之前，當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員首先明確了它的視頻定位條件。首先，是視頻監(jiān)測(cè)圖像的觀測(cè)角度，它基于攝像機(jī)水平方位角與垂直方位角展開，將視頻系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)結(jié)合到一起，通過對(duì)視頻的監(jiān)控觀察來發(fā)現(xiàn)突發(fā)火情，鎖定火情點(diǎn)位，并將所監(jiān)測(cè)到的所有現(xiàn)場(chǎng)圖像信息都回傳反饋到監(jiān)控中心。此時(shí)，GIS平臺(tái)也會(huì)為視頻監(jiān)控目標(biāo)位置提供簡(jiǎn)易有效的搜索條件。

其次，是對(duì)GIS視頻定位的觀測(cè)范圍與地形圖確定，它主要通過GIS來分析當(dāng)前的視頻監(jiān)控目標(biāo)位置，然后結(jié)合攝像頭位置與基本地形圖進(jìn)行兩個(gè)圖層的綜合化分析。這里要首先利用GIS明確攝像頭觀測(cè)方向，然后給出地形圖的大體概述，根據(jù)地形圖所要求的觀測(cè)方向進(jìn)行剖面分析，求解獲得GIS視頻定位目標(biāo)與攝像頭監(jiān)測(cè)位置的剖面圖。最后，再根據(jù)視頻身相投的垂直方位角度進(jìn)行分析，對(duì)視頻監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行最終定位。

4.2.2 對(duì)GIS視頻定位的算法分析

(1)結(jié)合災(zāi)情監(jiān)控圖像首先定位攝像頭位置，鎖定攝像頭的監(jiān)測(cè)方位與范圍。

(2)利用計(jì)算機(jī)串口接收到攝像頭，對(duì)攝像頭的水平偏轉(zhuǎn)及垂直偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整控制。

(3)建立GIS臨時(shí)圖層，主要用于火情定點(diǎn)分析。此處結(jié)合攝像頭的水平偏轉(zhuǎn)角度明確圖層水平方向，劃定中心監(jiān)測(cè)線。

(4)將地形圖層按照中心監(jiān)測(cè)線的方向進(jìn)行剖面分析。

(5)標(biāo)明方向監(jiān)測(cè)線的剖面曲線與垂直方向交點(diǎn)位置。

(6)進(jìn)行判斷，如果上一步?jīng)]有產(chǎn)生任何交點(diǎn)位置，要重新對(duì)攝像頭拍攝角度值進(jìn)行調(diào)整，以保證對(duì)火點(diǎn)進(jìn)行重新定位。

(7)在火點(diǎn)定位成功以后，要在定位線的末端位置標(biāo)出視頻定位點(diǎn)，確定視頻的定位點(diǎn)位置及地名。

在大明山自然保護(hù)區(qū)的森林消防工作中，準(zhǔn)確定位火點(diǎn)是關(guān)鍵，但除判斷火點(diǎn)位置以外，還要判斷火點(diǎn)樹種、林種等等以保證找到森林火災(zāi)撲救的最佳路徑，特別是對(duì)著火點(diǎn)的生態(tài)資源分布尤其是水源分布進(jìn)行分析，以保證有效組織救援工作[3]。

除上述兩項(xiàng)重要技術(shù)外，大明山自然保護(hù)區(qū)在森林消防方面還應(yīng)用到了保護(hù)區(qū)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)施在線地圖規(guī)劃應(yīng)用，優(yōu)化檔案管理工作，保證林區(qū)內(nèi)的所有動(dòng)植物資源都被有效管理。同時(shí)也提出了災(zāi)害損失管理與車載GPS管理內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了對(duì)保護(hù)區(qū)森林資源的全面管理過程，有效防控了森林火災(zāi)的發(fā)生。

5 結(jié)語

本文著重分析了廣西大明山自然保護(hù)區(qū)對(duì)自身森林資源的有效保護(hù)措施，特別是針對(duì)森林火災(zāi)的各項(xiàng)智能化防控技術(shù)應(yīng)用到位，減少了傳統(tǒng)森林消防手段中所存在的盲目性與不確定性，為地方林業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。