鄧勇春

摘 要：森林是世界上最重要的自然資源，其不僅能夠涵養(yǎng)水源，還能夠調(diào)節(jié)氣候。森林火災(zāi)的發(fā)生不僅會(huì)嚴(yán)重破壞陸地生態(tài)系統(tǒng)，還會(huì)污染大氣環(huán)境，威脅到自然萬(wàn)物的生存。隨著科技的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用為森林火災(zāi)調(diào)查帶來(lái)了更多優(yōu)勢(shì)，文章就其具體應(yīng)用展開(kāi)探討，旨在為相關(guān)工作人員提供參考借鑒，由此降低工作難度，提升工作效率。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);遙感技術(shù);森林火災(zāi);調(diào)查

中圖分類號(hào)：S762.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.046

森林火災(zāi)的發(fā)生，具有破壞性大、救助難度高的特點(diǎn)。森林火災(zāi)往往是突發(fā)性的，依據(jù)實(shí)際受災(zāi)面積，通常將其分為一般森林火災(zāi)、較大森林火災(zāi)、重大森林火災(zāi)和特別重大森林火災(zāi)?；谛聲r(shí)代背景下，越來(lái)越多的高科技被應(yīng)用于森林火災(zāi)調(diào)查之中。無(wú)人機(jī)作為其中的一個(gè)重要智能工具，其是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，由操作人員在地面通過(guò)地面站等設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行追蹤、定位、遙控和數(shù)字傳輸?shù)?。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為森林火災(zāi)調(diào)查帶來(lái)了更多便捷，使得森林火災(zāi)防治工作變得更有效率、難度更低。

1 森林火災(zāi)及森林火災(zāi)調(diào)查發(fā)展現(xiàn)狀概述

森林火災(zāi)主要是指失去人為控制，在林地中自由蔓延和不斷擴(kuò)展，對(duì)森林、森林生態(tài)系統(tǒng)、生存環(huán)境等帶來(lái)一定危害和損失的林火行為。由于森林火災(zāi)突發(fā)性較強(qiáng)、破壞性也很大，對(duì)消防滅火工作來(lái)說(shuō)具有一定難度。尤其是在森林火災(zāi)發(fā)生之后，必須要對(duì)火災(zāi)撲滅之后的森林資源損害情況展開(kāi)第一時(shí)間的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，對(duì)森林資源損害情況展開(kāi)評(píng)估。這項(xiàng)工作本身就十分危險(xiǎn)而艱巨，所以有必要借助一些設(shè)備設(shè)施，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作。與此同時(shí)，在森林火災(zāi)發(fā)生之后，工作人員必須要以最快速度搞清楚森林過(guò)火的面積、受災(zāi)面積、蓄積以及受害林木種類等基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)，這也是能夠在短時(shí)間內(nèi)快速恢復(fù)森林生態(tài)環(huán)境的首要工作。

2009年，我國(guó)國(guó)家林業(yè)局頒布了《森林火災(zāi)成因和森林資源損失調(diào)查方法》，其中明確提出了：火燒跡地的受害森林面積采用羅盤儀、經(jīng)緯儀、GPS接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量，特別重大森林火災(zāi)可以借助飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量[1]。由此可見(jiàn)，我國(guó)在森林火災(zāi)調(diào)查方面積極倡導(dǎo)應(yīng)用先進(jìn)的科技技術(shù)。雖然飛機(jī)在森林火災(zāi)大面積測(cè)量中工作效率較高，也較為精準(zhǔn)，但是由于飛機(jī)租賃費(fèi)用昂貴，空中申請(qǐng)流程較為復(fù)雜，再加上對(duì)火燒跡地上空云層厚度的要求也相對(duì)較高，所以應(yīng)用頻率較低。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)又被稱為無(wú)人駕駛飛機(jī)，其具備了體積小、造價(jià)低、使用方便的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，如快遞包裹收送、電影航拍、自然災(zāi)害救援等，測(cè)量測(cè)繪行業(yè)也是如此[2]。在以往的測(cè)繪測(cè)量工作中，通常是人為操作進(jìn)行，其不僅需要大量人員展開(kāi)地面測(cè)量，還需要人員精準(zhǔn)獲得數(shù)據(jù)，降低測(cè)量結(jié)果偏差。在整個(gè)人為測(cè)量過(guò)程中，耗費(fèi)時(shí)間和精力，同時(shí)測(cè)量時(shí)的溫度、天氣、衛(wèi)星信號(hào)等，都會(huì)對(duì)結(jié)果造成不同程度的影響。而且森林火災(zāi)多發(fā)于植被蓋度大、枯枝落葉層厚的山地和丘陵地區(qū)，消防人員需要隨身攜帶一定的測(cè)量設(shè)備，并在這些陡峭惡劣的環(huán)境中行進(jìn)，所以安全風(fēng)險(xiǎn)隱患較高。所以，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)調(diào)查工作中，恰好能發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)森林火災(zāi)調(diào)查工作中的不足，進(jìn)一步提升調(diào)查工作的效率和質(zhì)量。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的工作原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 工作原理

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，主要是以無(wú)人機(jī)為空中平臺(tái)，借助機(jī)載航空取景器獲取現(xiàn)場(chǎng)一定的影像信息，而后上傳到計(jì)算機(jī)，對(duì)獲得的影像信息展開(kāi)高效處理，并結(jié)合實(shí)際需求制作成高精度的圖像。將圖像上傳到地理信息軟件中，由其展開(kāi)矢量化解釋，最終得出準(zhǔn)確的測(cè)量面積、體積等各個(gè)數(shù)據(jù)。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

性價(jià)比高。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的無(wú)人機(jī)價(jià)格從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)元不等，其主要是依據(jù)不同無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力、成像效果等決定價(jià)格的高低。但是，相對(duì)于國(guó)外無(wú)人機(jī)設(shè)備來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)性價(jià)比較為出色。排除極個(gè)別不可抗力因素，無(wú)人機(jī)在正常使用過(guò)程中不容易損害，并且也沒(méi)有其他方面的必須費(fèi)用。一部分保險(xiǎn)公司也針對(duì)無(wú)人機(jī)開(kāi)設(shè)了專門的保險(xiǎn)業(yè)務(wù)，能夠降低用戶的購(gòu)買風(fēng)險(xiǎn)。

方便運(yùn)輸攜帶。無(wú)人機(jī)體積較小，其翼展或長(zhǎng)邊長(zhǎng)度通常都低于3 m，并且還能夠十分方便地拆卸和安裝。在實(shí)際測(cè)繪測(cè)量工作中，工作人員將拆卸之后的無(wú)人機(jī)裝入到常用車輛中，就可以在第一時(shí)間由消防人員運(yùn)送到森林火災(zāi)周邊。同時(shí)，待無(wú)人機(jī)到達(dá)之后就可以直接被運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，最終由消防人員對(duì)其進(jìn)行組裝和調(diào)試，使無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠順利使用。

無(wú)場(chǎng)地要求。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用對(duì)于起飛場(chǎng)地要求較低，其僅僅需要極小的一個(gè)平坦場(chǎng)地就能夠完成起降作業(yè)，個(gè)別無(wú)人機(jī)甚至可以直接在汽車車頂起降，這充分凸顯了無(wú)人機(jī)測(cè)量森林火災(zāi)受害面積的方便程度。

成像清晰。無(wú)人機(jī)采集圖像的分辨率在取景器確定的情況下，由飛行高度決定。依據(jù)不同森林火災(zāi)的受災(zāi)面積，飛行相對(duì)高度一般采用100 m～300 m，成像精度最高可達(dá)5 cm/px。同時(shí)，在不同的天氣環(huán)境下，云層厚度并不會(huì)影響成像質(zhì)量。將圖像進(jìn)行后期的矢量化處理之后，結(jié)合地理信息軟件就可以將相關(guān)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)計(jì)算出來(lái)，以此滿足調(diào)查需求。

4 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用

4.1 調(diào)查內(nèi)容

通常情況下，森林火災(zāi)的調(diào)查內(nèi)容包含了其遭受影響的全部林地，需要使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)統(tǒng)計(jì)受損面積、林木資源的受損類型和程度，依據(jù)不同的損失成因分別展開(kāi)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，如自然過(guò)火區(qū)、控制點(diǎn)燒區(qū)、人工隔離帶等。而林地及林木資源的受損程度，也可以依據(jù)燒毀、燒傷、未傷進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。對(duì)于林地調(diào)查來(lái)說(shuō)，主要?jiǎng)澐譃樯趾头巧謨纱箢悺Ｆ渲?，森林主要是指有林地，非森林則主要是指疏林地、灌木林地等。

4.2 應(yīng)用步驟

4.2.1 遙感影像采集

區(qū)域確定。首先由工作人員收集森林火災(zāi)過(guò)火區(qū)域的圖象資料及地形地貌，充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件以及周邊的軍事設(shè)施等信息，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否具備空域條件，而后再結(jié)合實(shí)際選擇合理的無(wú)人機(jī)型號(hào)。

現(xiàn)場(chǎng)勘查。工作人員需要勘察現(xiàn)場(chǎng)的空域環(huán)境是否存在強(qiáng)電磁干擾情況，周邊是否有機(jī)場(chǎng)或軍事設(shè)施等。并結(jié)合對(duì)應(yīng)的作業(yè)區(qū)域選擇無(wú)人機(jī)的起降場(chǎng)地，進(jìn)行飛行作業(yè)。

任務(wù)規(guī)劃。向相關(guān)部門申請(qǐng)空域資格，標(biāo)注好飛行范圍，應(yīng)用飛控軟件對(duì)調(diào)查任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，合理計(jì)劃處航高、重疊及地面分辨率。

入場(chǎng)作業(yè)。做好前期準(zhǔn)備工作，具體包含組裝無(wú)人機(jī)，架設(shè)地面站，并對(duì)所有的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行飛行前的全方位檢查，確保各個(gè)設(shè)備處于良好狀態(tài)。展開(kāi)起飛作業(yè)，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，工作人員需要保持對(duì)飛行狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)控，以免出現(xiàn)意外情況，并做好應(yīng)急保障措施。

檢查數(shù)據(jù)。待無(wú)人機(jī)著陸之后，操作人員需要取出相機(jī)等載荷設(shè)備，具體需要檢查的內(nèi)容包含了荷載數(shù)量、實(shí)際作業(yè)區(qū)域、數(shù)據(jù)質(zhì)量、POS數(shù)據(jù)下載結(jié)果等。若出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏、丟失，出現(xiàn)虛焦、陰影等情況，則表示數(shù)據(jù)接收質(zhì)量不高。

轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)。操作人員需要對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行斷電檢查，查看無(wú)人機(jī)是否出現(xiàn)零部件損傷、舵機(jī)舵面及螺絲是否松動(dòng)等，以能夠順利進(jìn)行下一步作業(yè)。

內(nèi)業(yè)處理。利用Pix4mapper軟件處理已經(jīng)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，并制作森林火災(zāi)影響范圍內(nèi)的高清數(shù)字正射影像圖[3]。

4.2.2 遙感影像判讀

操作人員需要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、樹(shù)種和林木受災(zāi)程度建立解譯標(biāo)志，具體涵蓋了色調(diào)、紋理、圖案、陰影、形狀等影像特征。結(jié)合林地變更調(diào)查成果，結(jié)合森林火災(zāi)發(fā)生之前的影響，判斷小班區(qū)域的林木受害程度，并重新劃分小班。針對(duì)影像特征十分清晰的，直接確定;針對(duì)影像特征不夠清晰的，展開(kāi)前后對(duì)比，并參考林地變更調(diào)查成果進(jìn)行現(xiàn)地核實(shí)，以此確定受災(zāi)種類和程度。

4.2.3 森林火災(zāi)面積計(jì)算

結(jié)合影像資料，操作人員需要描繪出火場(chǎng)四周的邊界線，并以影像判讀小班為基礎(chǔ)，勾繪出火場(chǎng)中有林地、非林地的界線，而后采用Arc GIS軟件計(jì)算不同的面積、統(tǒng)計(jì)分類[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，在森林火災(zāi)調(diào)查過(guò)程中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，能夠顯著提升工作效率，降低工作難度。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)和傳統(tǒng)的調(diào)查技術(shù)相比，主要具備了如下優(yōu)勢(shì)：一是能夠及時(shí)獲取森林火災(zāi)發(fā)生之后的高清數(shù)字正射影像，并且分辨率能夠達(dá)到8 cm～10 cm，具有較高的時(shí)效性、地類識(shí)別精度和區(qū)劃精度;二是無(wú)人機(jī)具備了快速高效的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的主流固定翼無(wú)人機(jī)航拍效率可達(dá)30 km2/d～40 km2/d，不僅節(jié)約了人力，縮減了調(diào)查時(shí)間，還優(yōu)化了調(diào)查質(zhì)量。值得注意的是，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)于地面操作人員的綜合水平要求較高，操作人員必須要熟練掌握其多項(xiàng)知識(shí)和技能，由此最大程度發(fā)揮出無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林火災(zāi)調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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