甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心隆暢河自然保護(hù)站 李海軍

隨著森林草原防火意識(shí)的增強(qiáng)，各地開始逐步采用現(xiàn)代技術(shù)手段來提高防火能力。無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展為森林草原防火預(yù)警提供了新的解決方案。然而，無人機(jī)防火預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用還面臨一些挑戰(zhàn)。相關(guān)部門針對(duì)甘肅地區(qū)森林草原防火現(xiàn)狀，探討無人機(jī)在防火預(yù)警中的必要性，并提出了一些無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用技術(shù)方案。

一、甘肅森林草原防火簡(jiǎn)析

（一）防火現(xiàn)狀

近年，甘肅省森林草原防火工作已經(jīng)取得了一定的成效。通過落實(shí)林長(zhǎng)制和地方政府行政首長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，明確各級(jí)各部門的防火責(zé)任，建立了跨區(qū)域森林草原防火聯(lián)防聯(lián)控工作機(jī)制，協(xié)同做好森林草原防火工作，加強(qiáng)對(duì)高火險(xiǎn)區(qū)的巡邏管控，廣泛開展防火全民宣傳教育等措施，有效預(yù)防和減少了火災(zāi)事故的發(fā)生。然而，仍然存在一些有待改進(jìn)的問題。在傳統(tǒng)民俗節(jié)日、假期及森林草原火險(xiǎn)氣象等級(jí)高危時(shí)段，要加大禁火命令的發(fā)布和執(zhí)行力度，嚴(yán)厲打擊違規(guī)用火行為，避免因人為因素引發(fā)的森林草原火災(zāi)。此外，要加強(qiáng)對(duì)森林草原消防專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)和管理，提高其專業(yè)化水平和應(yīng)急能力，及時(shí)靠前駐防，遇有火情隨時(shí)出動(dòng)。同時(shí)，應(yīng)建立會(huì)商研判機(jī)制，協(xié)調(diào)做好氣象預(yù)警、林牧區(qū)治安維護(hù)、交通暢通等保障工作，科學(xué)防范應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜森林草原火災(zāi)情況。因此，相關(guān)部門應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)森林草原防火工作，完善防火措施，提高預(yù)警能力和應(yīng)急處置能力，增強(qiáng)公眾的防火意識(shí)，確保森林草原的生態(tài)環(huán)境和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。只有不斷加強(qiáng)防火工作，才能有效減少森林草原火災(zāi)的發(fā)生，保護(hù)甘肅省的生態(tài)環(huán)境。

（二）無人機(jī)應(yīng)用的必要性

隨著氣候變化和人類活動(dòng)的增加，森林草原火災(zāi)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的重大環(huán)境問題。甘肅省是一個(gè)林業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的省份，防火工作的重要性不言而喻。在這種情況下，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行防火預(yù)警已經(jīng)變得越來越重要。

1.無人機(jī)可以在空中監(jiān)視和檢測(cè)煙霧、溫度和濕度等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的蔓延情況。與傳統(tǒng)的森林防火觀測(cè)相比，無人機(jī)具有更高的空中視野和更廣的覆蓋面積，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林草原防火的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.無人機(jī)的應(yīng)用可以減輕森林草原防火工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。在甘肅省應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行防火預(yù)警還有其他好處。例如，無人機(jī)可以快速響應(yīng)緊急情況，并向防火指揮中心傳遞實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)。這可以幫助指揮人員及時(shí)采取措施，避免火災(zāi)的蔓延和擴(kuò)大。無人機(jī)還可以幫助指揮中心快速確定火災(zāi)的位置和范圍，提高應(yīng)對(duì)火災(zāi)的準(zhǔn)確性和效率。

雖然無人機(jī)現(xiàn)階段仍然屬于有待發(fā)展的階段，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，無人機(jī)在防火預(yù)警中的應(yīng)用將變得越來越普遍和必要。它將為森林草原防火工作提供更準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的信息，幫助我們更好地預(yù)防和控制火災(zāi)，保護(hù)甘肅森林草原的環(huán)境和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用技術(shù)探索

（一）技術(shù)模式

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)在防火預(yù)警方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。在防火工作中，無人機(jī)可以采用巡查、預(yù)警、偵察和滅火四種模式，以提高防火工作的效率和準(zhǔn)確性。

1.無人機(jī)可以采用巡查模式，通過無人機(jī)的航拍，對(duì)防火區(qū)域進(jìn)行全面、細(xì)致的巡查。這種模式可以快速發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)、火線等火災(zāi)跡象，及時(shí)報(bào)警，使火災(zāi)得到更快速的響應(yīng)和處置。

2.無人機(jī)可以采用預(yù)警模式，利用其高度、速度等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火區(qū)域的快速監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)警。預(yù)警模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和快速報(bào)警，減少火災(zāi)的發(fā)生和擴(kuò)散，更好地保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.無人機(jī)可以采用偵察模式，通過無人機(jī)搭載的高清攝像機(jī)、熱成像攝像機(jī)等設(shè)備，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)化、高清晰度的圖像和視頻采集。這種模式可以更準(zhǔn)確地確定火源、火勢(shì)、火線等情況，為滅火工作提供更精準(zhǔn)的信息。

4.無人機(jī)可以采用滅火模式，在確定了火源、火勢(shì)、火線等信息后，可以搭載滅火裝備、消防泡沫等工具對(duì)火災(zāi)進(jìn)行滅火作業(yè)。這種模式可以在不暴露消防員生命安全的前提下，將滅火作業(yè)進(jìn)行到底，有效遏制火災(zāi)的發(fā)生和擴(kuò)散。

（二）技術(shù)方案

1.紅外熱成像。無人機(jī)防火預(yù)警可以為我們提供一種高效的災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警手段。其中，紅外熱成像技術(shù)是應(yīng)用技術(shù)的重要組成部分。紅外熱成像技術(shù)利用紅外線傳感器來捕捉熱輻射，并將其轉(zhuǎn)換成可視化圖像。因此，它可以幫助我們?cè)诖蠓秶鷥?nèi)檢測(cè)火災(zāi)或潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。這種技術(shù)不僅可以在林區(qū)等野外環(huán)境中使用，也可以在城市建筑物中使用。在無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用技術(shù)中，紅外熱成像技術(shù)可以幫助我們快速發(fā)現(xiàn)潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。例如，在林區(qū)，紅外熱成像技術(shù)可以檢測(cè)樹木枯死或者熱點(diǎn)異常的區(qū)域，這些都可能是林火的征兆。在城市建筑物中，紅外熱成像技術(shù)可以檢測(cè)電氣線路、機(jī)器設(shè)備等潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。通過使用無人機(jī)，我們可以快速覆蓋大范圍區(qū)域，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和時(shí)間效率。

2.可見光攝影。無人機(jī)防火預(yù)警是當(dāng)前火災(zāi)監(jiān)測(cè)和預(yù)警領(lǐng)域的重要方案之一，可見光攝影技術(shù)是應(yīng)用技術(shù)中的重要組成部分。第一，可見光攝影技術(shù)利用相機(jī)捕捉可見光譜范圍內(nèi)的光線并轉(zhuǎn)換成可視化圖像，可以為火災(zāi)監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供重要信息。在無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用技術(shù)中，可見光攝影技術(shù)可以通過捕捉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的照片和視頻來快速確定火災(zāi)的位置和規(guī)模。無人機(jī)搭載的高清相機(jī)可以捕捉到高分辨率的圖像和視頻，這些圖像和視頻可以為救援人員提供火場(chǎng)情況的詳細(xì)信息，幫助他們更好地了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況，提高滅火救援的效率和準(zhǔn)確性。第二，可見光攝影技術(shù)可以捕捉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的煙霧和火焰等信息，這些信息可以幫助救援人員評(píng)估火勢(shì)的發(fā)展情況，采取更加有效的滅火措施。第三，可見光攝影技術(shù)可以為后續(xù)的火災(zāi)調(diào)查提供重要的證據(jù)，幫助相關(guān)部門更好地了解火災(zāi)原因和防范措施。

3.激光測(cè)距。激光測(cè)距技術(shù)是無人機(jī)防火預(yù)警中的一項(xiàng)重要技術(shù)，主要利用激光傳感器進(jìn)行測(cè)距，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的距離信息，從而提供更加精準(zhǔn)的火災(zāi)預(yù)警信息。激光測(cè)距技術(shù)在無人機(jī)防火預(yù)警中的應(yīng)用具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，它可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的距離測(cè)量，為滅火救援提供重要的參考信息。第二，激光測(cè)距技術(shù)具有非接觸式測(cè)量的特點(diǎn)，可以在不影響火場(chǎng)的情況下進(jìn)行距離測(cè)量，保障了滅火救援人員的安全。第三，激光測(cè)距技術(shù)可以適應(yīng)不同環(huán)境條件下的測(cè)量需求，如在夜間、低能見度等特殊條件下進(jìn)行測(cè)量。第四，激光測(cè)距技術(shù)在無人機(jī)防火預(yù)警中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)距離測(cè)量和距離信息的可視化展示，幫助救援人員更好地了解火場(chǎng)情況，提高滅火救援的效率和準(zhǔn)確性。第五，激光測(cè)距技術(shù)可以與其他傳感器相結(jié)合，如紅外成像、氣體傳感等，形成多源數(shù)據(jù)融合，從而進(jìn)一步提高火災(zāi)預(yù)警和救援的準(zhǔn)確性和可靠性。

三、無人機(jī)在森林草原防火預(yù)警中的實(shí)踐

（一）無人機(jī)巡護(hù)預(yù)警

將甘肅省森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查的分析評(píng)估結(jié)果作為依據(jù)，在對(duì)各項(xiàng)機(jī)制深入落實(shí)的基礎(chǔ)上，合理劃分森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，讓其形成標(biāo)準(zhǔn)方形網(wǎng)格，對(duì)無人機(jī)合理利用，完善網(wǎng)絡(luò)評(píng)估機(jī)制。通過使用無人機(jī)搭載專用攝像機(jī)，依照預(yù)定的飛行航線，將巡護(hù)監(jiān)測(cè)任務(wù)高效完成，快速找出區(qū)域內(nèi)的火情險(xiǎn)情、違法焚燒等情況，并對(duì)所獲取的影像信息實(shí)時(shí)傳送，讓火情得到智能化識(shí)別和預(yù)警，以便應(yīng)急指揮中心在制定相應(yīng)決策時(shí)，能夠有可靠的數(shù)據(jù)作為支撐，使林火撲救工作順利推進(jìn)，節(jié)約時(shí)間和人力。無人機(jī)除了能減少巡航盲區(qū)，還能提高巡航效率與效果，提高森林草原的防火安全性，逐步朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。

（二）森林草原火情和動(dòng)態(tài)監(jiān)控

無人機(jī)具有攜帶便利、起飛降落要求低的特點(diǎn)，不會(huì)被氣象等因素干擾，可以實(shí)現(xiàn)全天候飛行。無人機(jī)發(fā)現(xiàn)火情后，可以在第一時(shí)間切換到半自動(dòng)人工操作模式，對(duì)火場(chǎng)定點(diǎn)盤旋偵查，快速獲取火點(diǎn)的具體位置及風(fēng)力風(fēng)向氣象等各方面信息，然后利用5G 網(wǎng)絡(luò)等將信息傳送到護(hù)林員移動(dòng)端及各級(jí)部門，通過數(shù)據(jù)的分析及影像識(shí)別，讓火情位置精準(zhǔn)確定，幫助相關(guān)部門及人員了解火情發(fā)展情況，為指揮部門決策的制定提供依據(jù)。森林草原火災(zāi)撲滅后，余火復(fù)燃的情況較為常見。在無人機(jī)的支持下，可以對(duì)余火復(fù)燃開展動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)和預(yù)警，通過搭載紅外熱成像儀，對(duì)火場(chǎng)范圍內(nèi)展開全方位檢測(cè)，依照回傳的火力熱力值，精準(zhǔn)判斷復(fù)燃的位置，及時(shí)安排消防人員全面清理余火，保證余火復(fù)燃的情況能夠得到有效控制。

（三）森林草原違法行為警示

在利用無人機(jī)過程中，巡護(hù)半徑大，可以通過搭載語音傳輸及擴(kuò)音模塊，在巡航期間，倘若出現(xiàn)人為焚燒等違法行為，可以第一時(shí)間通過語音制止，并對(duì)其展開相應(yīng)的防火防控教育，增強(qiáng)工作人員的思想意識(shí)。無人機(jī)在應(yīng)用過程中，可以定期播放森林草原防火相關(guān)知識(shí)，讓防火宣傳的效率和覆蓋面擴(kuò)大。同時(shí)，在無人機(jī)的支持下，可以采取不定點(diǎn)飛行的方式，及時(shí)找出違法行為并拍照取證，以便后續(xù)執(zhí)法部門的執(zhí)法工作能夠有序推進(jìn)。

四、應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行森林草原防火預(yù)警的發(fā)展趨勢(shì)與建議

（一）發(fā)展趨勢(shì)

1.自動(dòng)化作業(yè)。隨著科技的不斷發(fā)展，無人機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。其中，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行森林草原防火預(yù)警是一個(gè)重要的應(yīng)用場(chǎng)景。未來，這一應(yīng)用場(chǎng)景的發(fā)展趨勢(shì)將主要體現(xiàn)在自動(dòng)化作業(yè)上。傳統(tǒng)的森林草原防火預(yù)警需要人力巡查，工作量大，效率低；利用無人機(jī)進(jìn)行巡查則可以大幅提高工作效率和準(zhǔn)確性。自動(dòng)化作業(yè)是無人機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。未來，隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)將可以實(shí)現(xiàn)自主飛行、自主任務(wù)執(zhí)行、自主充電等自動(dòng)化操作，從而進(jìn)一步提高工作效率，減少人力投入。同時(shí)，自動(dòng)化作業(yè)也可以提高防火預(yù)警的準(zhǔn)確性。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以識(shí)別潛在的火源，提前進(jìn)行預(yù)警。無人機(jī)的應(yīng)用可以在保障森林草原防火安全的同時(shí)，減少人為因素的影響，更好地保護(hù)自然環(huán)境。

2.智能化管理。無人機(jī)在森林草原防火預(yù)警中的應(yīng)用越來越普遍，未來的發(fā)展趨勢(shì)將主要體現(xiàn)在智能化管理方面。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)可以通過智能化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加高效的防火預(yù)警。智能化管理的實(shí)現(xiàn)需要依靠無人機(jī)技術(shù)的不斷升級(jí)，從傳統(tǒng)的遙控操作到自主飛行、自主任務(wù)執(zhí)行等自主化操作，無人機(jī)的智能化程度將會(huì)不斷提高。同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)處理和算法的不斷優(yōu)化，無人機(jī)可以通過搭載高清相機(jī)和傳感器等設(shè)備，獲取更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，幫助智能化管理系統(tǒng)更好地識(shí)別火源，提前進(jìn)行預(yù)警。

3.多元化功能。無人機(jī)在森林草原防火預(yù)警中的應(yīng)用越來越廣泛，未來的發(fā)展趨勢(shì)將主要體現(xiàn)在多元化功能方面。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷升級(jí)，無人機(jī)將具備更加多樣化的功能，不僅可以用于防火預(yù)警，還可以用于其他領(lǐng)域。第一，隨著數(shù)據(jù)處理和算法的不斷提高，無人機(jī)可以通過搭載高精度的傳感器和相機(jī)，實(shí)現(xiàn)更加全面的數(shù)據(jù)采集。除了火源預(yù)警，無人機(jī)還可以用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、植被分析、災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)害預(yù)警提供支持。第二，無人機(jī)可以與其他技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮更多的應(yīng)用價(jià)值。例如，無人機(jī)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更加智能化的防火預(yù)警和管理，提高防火預(yù)警的準(zhǔn)確性和工作效率。第三，無人機(jī)可以與機(jī)器人、衛(wèi)星等技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)、全球覆蓋的數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用。第四，無人機(jī)的多元化功能可以通過不同的載荷和附件進(jìn)行擴(kuò)展。例如，無人機(jī)可以通過搭載熱成像相機(jī)、氣象儀器等設(shè)備，為防火預(yù)警提供更加豐富的數(shù)據(jù)支持。

（二）建議

1.提高森林草原防火水平和能力。森林草原火災(zāi)頻發(fā)，給生態(tài)環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了極大的損失。無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用作為一種新型的防火手段，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。第一，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用可以通過搭載高精度傳感器和設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林草原的火災(zāi)情況，并及時(shí)將信息傳輸至指揮中心。與傳統(tǒng)的人力防火和飛機(jī)巡邏相比，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用更加高效和實(shí)時(shí)，可以大幅減少火災(zāi)發(fā)生后的撲救難度和損失。第二，為了提高無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用的效果，還可以加強(qiáng)對(duì)其技術(shù)能力的培訓(xùn)和改進(jìn)。通過對(duì)防火無人機(jī)進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，使其能夠更加準(zhǔn)確、快速地探測(cè)到火源，提高防火預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。第三，建立更加完善的防火監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，將多個(gè)無人機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，形成覆蓋面更廣、響應(yīng)更迅速的無人機(jī)防火預(yù)警體系。因此，通過提升森林草原防火水平和能力，加強(qiáng)無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用效果，可以更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人民的生命財(cái)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)森林草原可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

2.促進(jìn)森林草原可持續(xù)發(fā)展。森林草原的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為成為人們?cè)絹碓街匾暤膯栴}，防火作為森林草原保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用成為其中的重要手段。通過加強(qiáng)無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用效果，可以更好地促進(jìn)森林草原的可持續(xù)發(fā)展。第一，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用作為一種高效、實(shí)時(shí)的防火手段，可以更加準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火源，有效減少火災(zāi)發(fā)生后的撲救難度和損失。第二，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用可以提高防火預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，有效避免火災(zāi)擴(kuò)散和蔓延。第三，加強(qiáng)無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用效果還可以帶來其他的積極影響。例如，可以提高森林草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，保護(hù)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境。第四，無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用可以降低森林草原火災(zāi)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，通過加強(qiáng)無人機(jī)防火預(yù)警應(yīng)用效果，可以更好地促進(jìn)森林草原的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

五、結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)技術(shù)在森林草原防火預(yù)警中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的意義。通過不斷完善技術(shù)和管理機(jī)制，我們相信，無人機(jī)防火預(yù)警技術(shù)將為森林草原防火工作提供更加高效和可靠的保障，也將為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)做出積極的貢獻(xiàn)。