森林防火中无人机的应用现状及发展趋势

李加生

【摘要】：越来越多的高新科技加入到了森林防火工作中，这些前沿科技产物让森林防火事业焕然一新。其中无人机运用对森林防火起到了巨大的效果。本次课题主要研究无人机对森林防火起到了哪些作用。在未来，无人机又将给森林防火带来哪些影响。

【关键词】：森林防火；无人机；发展趋势

20世纪90年代，无人机技术得到了迅速发展，直到今日，无人机已经进入到了寻常百姓家中。那么，在森林防火中无人机又是如何发挥其作用的，无人机为森林防火带来了什么变化，这些都值得我们去总结学习。可以预料到，在未来以无人机为代表的高新科技产物将不断渗透到森林防火工作中，它们会对森林防火工作起到颠覆性的改善，这对于森林防火，乃至生态建设都将是一个巨大的福音。

1无人机的发展历史

在很多人看来无人机是一个新兴事物，然而无人机的发展已经经历了漫长的历史。无人机，即无人驾驶飞机，其构想最早是在20世纪20年代由英国人提出。到40年代，无人机的雏形无人靶机才正式出现，它主要作用是训练防空炮手。第二次世界大战之后，有很多退役的飞机被改装成靶机或用作特殊研究，同时伴随着电子科技的深入应用，无人机开始在侦察领域崭露头角。

在20世纪90年代之前，无人机因为成本相对较低，且不存在飞行员死亡的风险，主要在军事领域发挥效用，它能够进行侦察监视、情报收集、跟踪通信、定位校射等[1]。90年代，美军研发出新型无人机，用来敌方欺骗雷达系统，这类诱饵无人机的出现，极大地启发了人们对无人机研究的兴趣。

时至今日，无人机已经不仅仅适用于军事领域，而在其他领域一样大有作为。例如在民用中，无人机可以在交通巡逻、治安监控、城市管理、农业林业、地质、气象、电力、抢险救灾、航空探矿等方面发挥作用。比如我国在2011年3月的云南盈江地震灾害发生后，搭载有无人机监测系统的无人机奔赴灾区，收集了最新的影像数据资料，为应急指挥救援，灾情监控与侦察以及灾后调查与评估等提供了宝贵的科学依据。

2森林防火中无人机的应用

森林是地球上最大的陆地生态系统，是地球上的基因库、碳贮库、蓄水库和能源库，在维系地球生态平衡中起着至关重要的作用，是人类赖以生存和发展的资源和环境。这些植物群落分布在地球的绝大多数地区，对调节水文湍流、降低二氧化碳、改善空气质量、维系动物群落和巩固土壤起着决定性作用，是地球生物圈中最重要的组成部分。无人机的兴起对森林防火工作而言，无异于开辟新天地。

2.1森林防火中无人机发挥的作用

据统计中国每年平均发生森林火灾约1万多次，烧毁森林几十万至上百万公顷，约占整个中国森林总面积的4～8‰。森林火灾对森林生态环境的破坏主要体现在：烧毁林木，烧毁林下植物资源，危害野生动物，破坏土质结构，引发水土流失，污染下游河流水质，污染空气等，这些破坏会致使整个森林的生态平衡，使生物量锐减，生产力下降。部分森林特大火灾甚至会造成土地理化性质改变，形成极端生态环境，导致整片森林成为荒地。综上所述，森林火灾对森林的危害性可见一斑。而无人机在巡护、监控以及火情侦察等方面天然具有的优势对森林防火工作的实行有很大的帮助。

2.1.1无人机的防火作用

由于中国山区面积占国土总面积的69%，然而绝大多数森林资源集中分布在广袤的山区地带，这些山区交通出行条件较差[2]，存在人、车到達困难，饮食、燃料补给困难等情况，对于森林防火工作的展开造成了很大的限制。而无人机可以对此类地区进行有效的巡护、巡逻以及火情侦察，充分满足山区的森林防火需求。

在森林防火中，最关键的任务便是防火，从根源上杜绝森林火灾发生。首先，对于要防护的林区，要做好充足的实地调查，收集准确的林区资料，有人驾驶飞机在大区域林区确实更方便一些，但对于小区域林区成本实在是太高，反观无人机，它具有得天独厚的优势。无人机成本较低，操作简单，可以广泛应用于大小林区，搭载摄影设备的无人机通过预定线路，展开高空巡逻，在巡护期间还能对可疑地带采取降落检查，达到收集林区资料、准确排除火源的效果。

其次，无人机可以满足大范围监控，这种高密度的巡护、巡逻、火情侦察，有助于及时发现林火，做到早发现、早预报，迅速组织防火救援队伍，变有灾为无灾，变大灾为小灾。

最后，与有人机相比，无人机还具备克服恶劣的天气和复杂的起降地点等优势，不存在人员安全问题，而且无人机可以实时巡护、不间断侦察火情，让森林24小时处于监控状态，使森林火险的发生率降到最低。

2.1.2无人机的扑火作用

无人机的出现可以有效提高森林火险信息收集的速度和精确度，大大缩短森林火灾扑救的时间，降低人民财产损失，节约人力物力资源的投入。

在扑火救灾过程中，无人机能发挥如下作用：①在火灾上空作业[3]。森林火灾发生时，使用有人机受限于火势很难低空飞行，获取准确的火险资料，而且火灾也严重威胁者飞行的安全。无人机则没有此方面的限制，它利用配备的摄像和影像传输设备侦察森林火灾，将火情第一时间反馈给地面工作者，最大限度减少森林火灾造成的损失。②全天监测火情。森林火灾一旦发生，绝不是短时间内可以完全扑灭的，只有对火情24小时监测，掌握火势发展的动向，才能使扑救工作高效开展。③科学辅助扑救指挥。无人机具有高空监控火情动态的条件，应急指挥部门利用无人机第一时间反馈回的火险资料，可以制定合理的扑救线路，扑救方法，最大限度的保障消防人员的生命安全，使应急指挥工作及时、有序、合理、科学地实行。

2.2无人机对森林防火工作的改善

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。自从无人机加入森林防火工作以后，对森林防火做出了极大的改善。

第一，无人机让森林防火的难度有所下降。因为地形、自然条件等原因，云南的很多地区交通不便，难以进行森林防火工作，而无人机成本低，操作简单，适用于复杂地形的优势使得这些森林防火的困难地区也有能力去开展防火工作。第二，无人机在巡护、侦察火情上的优势，使得林区时刻处于可控范围内，令森林火灾的发生率大大降低。而且一旦有火情出现，无人机也可以第一时间将火源控制，将火灾消灭在初期，让大火变小火，让小火变无火。第三，无人机让扑救人员更加安全。无人机对火情实时监测，让扑救指挥部能够及时有效的做出正确的决定，让扑救人员掌握最新的火险信息，选择更为安全的线路，让扑救工作的安全系数大大提高。

3无人机在森林防火中的发展趋势

立足当下，放眼未来。无人机会在森林防火中发挥越来越重的作用，因此对于无人机开发，我们要大力支持。

3.1推进无人机技术研发

在森林防火工作中，我国无人机系统仍存在不足之处。例如：抗风能力稍弱，低能见度条件飞行能力不足，续航时间不长[4]，搭载能力较差，缺乏夜航能力，无人机在飞行期间发生故障容易坠落损坏。面对我国广袤的森林，无人机的数量也有不足，在实行无人机森林防火监测时，因为无人机系统的不完善，使得无人机工作效率难以达到理想效果。这一系列问题，都需要引起有关部门的高度重视。

除了加大无人机的研发力度，还要对无人机机型进行专业化分类，比如在特殊环境下（低温，高原，暴风，暴雨）专用的无人机，抢险救灾专用无人机等。因为森林火灾本来便是极端环境，如果平时使用的无人机无法在火灾发生时发挥作用，那对于扑火救援行动无疑是雪上加霜，所以专用无人机的研发不容忽视。

3.2加强无人机应用教育

在我国虽然也有无人机与森林防火相结合的案例，但无人机还未大范围普及使用。特别是我国森林防火中的无人机系统应用还处在初级阶段，没有形成规模，许多地方没有认识到无人机在森林防火中的前瞻性，还有许多地方没有足够的财政支持，这些都问题需要逐步解决。当务之急，是举行无人机推广教育，不仅要用实际案例宣传无人机的优势，还要指导消防人员掌握无人机的操作與维护，合法合理使用无人机，建立一支以无人机系统为基础的现代化、专业化森林防火救援队伍。无人机在巡逻、侦察火情等方面具有的天然优势可以在森林防火中发挥关键作用。因此，必须有效利用它的这一优势，才能让森林防火工作得以进一步发展。

结语

无人机能在高空收集大范围的森林火险实时影像数据，让森林防火，扑火行动更加专业化，高效化。现阶段无人机在巡山护林，林火扑救中还有更大的潜力等着我们去发掘。无人机的发展任重而道远，对其我们需要予以足够的重视。如今正是无人机研发的黄金时代，如果不能抓住这个机会，在不久的将来，我们只能望其项背。

【参考文献】

[1]李滨，王宏宇，杨笑天.无人机系统在森林防火方面的应用及其发展[J].数码世界，2016（7）：32-34.

[2]崔新宇，刘艳萍.关于无人机在森林防火监测方面的探究[J].科技与创新，2014（7）：128-130.

[3]吴敏高，刘甫兴，陆克宇.无人机系统在森林防火方面的应用分析[J].南方农业，2016，10（36）：38-39.

[4]王振师，周宇飞，李小川，等.无人机在森林防火中的应用分析[J].林业与环境科学，2016，32（1）：31-35.