大明山森林消防智慧信息化防控策略探讨

吴玉雪

(广西大明山国家级自然保护区管理局，广西 武鸣 530114)

1 引言

广西大明山森林消防项目主要根据国家林业局的《林业发展“十三五”规划》、《中国智慧林业发展指导意见》以及《广西大明山国家级自然保护区总体规划(2014～2023年)》等相关文件建设要求展开。它专门围绕大明山现有的国家级自然保护区保护管理政策方法、科研监测成果以及生态旅游发展现状展开，深度探究了当地基础设施信息化建设的可行性，希望结合云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，再结合物联化、感知化、智能化相关手段争取实现对自然保护区中森林资源的立体化感知、精细化保护与动态化监管，满足业务系统及智慧保护创新模式应用要求，确保当地自然保护区能够实现集约化与智能化发展，特别是有效控制森林火灾的肆意发生，做到对自然保护区的安全可持续经营。

2 自然保护区基本概况

大明山山脉位于广西地区中南部，总面积达到15万hm2，其中林区最低海拔200 m，最高1760 m，是周边33条河流的发源地。大明山山区及周围有62座水电站，灌溉450万亩农田，直接保证300万人受益。大明山保护区就位于林区的中部位置，占地达到1.7万 hm2，自2002年升级为国家级自然保护区以后，其保护区内的常绿阔叶林、松林与八角经济林建设也初见规模，已经建成了典型的亚热带特征森林生态系统，也成为了广西著名的风景区，每年接待游客超过10万人以上。

(1)森林消防队伍建设：经过多年的建设，目前保护区已拥有一支120人规模的森林消防队伍，在此基础上，2010年又在保护区周边招聘兼职护林员，保护区周边的防火安全，减少周边社区对保护区的火灾威胁。为强化护林员的扑火知识和扑火实战技能，每年组织管理局所有护林员，分3批进行森林防火培训，并派员参加全国性森林防火工作培训3～5期，有效提高森林扑火指挥员的指挥作战能力以及提高护林员的扑火技能和火灾安全自救技能。

(2)森林防火设施建设：森林防火设施设备不断得到完善，拥有的设施设备有：防火指挥车、防火运兵车、巡护摩托车、望火楼、差转台、中继台、卫星电话、手持对讲机、望远镜、GPS、灭火机、扑火服、二号工具、发电机、油锯、帐篷、睡袋、TOSHIBA投影机、相机、24 km的防火林带、120 km的巡护林道、防火宣传牌。

(3)林区巡护，确保林区安全：森林防火指挥部办公室实行24 h值班制度的同时，加强林区日常巡护，并合理规划巡护路线，在林区内不留死角；针对清明节、端午节等传统节日期间，强化特别期间的林区巡护；根据每年冬季农闲季节是村民上山打猎的高峰期，于每年11、12月份组织4组护林员，每组约20人次，有针对性地进山巡护，有效打击各种林区违法行为，有效消除由此带来的各种火灾隐患。

(4) 森林防火宣传：根据保护区冬春干旱季节和各个节假日上山游客增多的特点，每年有针对性地强化森林防火宣传工作，组织护林员在保护区周边主要路口和人员集中地张贴森林防火标语，在保护区周边集市等人员集中地发放新《森林防火条例》等各种传单，在进山主要路口悬挂横幅，粉刷保护区所属的森林防火宣传牌。四级以上森林火险等级和各旅游旺季，在检查站设卡，对游客进行森林防火宣传，严禁游客携带火种进入林区。

2 存在的问题

2.1 森林火灾隐患大

由于大明山保护区集体林区多为人工林，林内易燃物大量堆积，增加了发生森林火险的机率，再加上周边村民防火意识淡薄，在集体林区内烧荒开垦、生火取暖煮饭、扫墓等是导致集体林区火灾发生的原因。一旦发生森林火灾，会对保护区的森林面积产生最直接的危害。

2.2 砍伐及占用林木的行为时有发生

由于社区部分村民对野生植物的保护意识不够强，部分村民会偷入进山砍伐林木，使大明山保护区集体林区在底山丘陵区的植物明显减少，森林生态系统全面退化，；同时因为社区村民其他的经济收入来源不高，种植八角可以获得较高的经济效益，部分村民会偷偷越界扩大种植面积，占地种植和经营八角经济林增加了保护区内人为活动，火灾隐患增多，动物栖息受干扰。

3 自然保护区森林消防项目建设目标

大明山自然保护区周边拥有218个村屯，其保护区管理区对于保护区的管理工作非常重视，一方面希望加大宣传教育力度，强化群众生态保护意识，一方面也希望成立半专业森林消防队，随时随地参与到林区保护与森林消防工作当中。从建设目标来看，首先要实现系统建设，全面提高火险等级的预测预警能力，保证森林消防过程的指挥顺畅。具体来讲，大明山自然保护区森林消防项目就应用了以智慧分析、GIS视频监测网络为核心的两项关键技术，同时配合多项分支技术，希望最快、最准确、最及时、最有效地实现森林防火预警保障，通过森林消防系统技术的优化建设来实现自然保护区有效管理，优化巡检、自动识别及火灾快速定位过程，达成森林火灾高效防控目标[1]。

4 大明山自然保护区的森林消防有效防控策略

大明山自然保护区为优化森林消防项目专门建设了六大平台，即智慧保护平台、智慧监测平台、智慧科普平台、生态旅游平台、数据资源平台和基础设施平台。这六大平台中涵盖了多项森林消防智慧化防控策略内容，这里主要介绍其中两点。

4.1 基于智慧分析的森林火灾防控策略

智慧分析技术是智慧消防管理模式中的重要分支技术，它作为整个管理模式的核心存在，可实现对火情地点的精确定位，模拟林火蔓延范围，并分析周边应急资源及扑火作战路径。

4.1.1 对火情地点的精确定位

对火情地点的精确定位是自然保护区中智慧分析系统的重要技术内容，它能够精确确定林火发生的地理位置，并引导森林火情的扑救指挥工作，实现火点定位背景下的多点联动，结合不同视角观察、核实火情，并深入分析扑救位置的实际应用价值。比如说基于智慧分析的单点测量方法就拥有较高实用价值，如图1。

如图1，图中A(XA，YA，ZA)为已知坐标点，B(XB，YB，ZB)为未知坐标点，α为坐标方位角，β为垂直角，另外AB的投影距离应该为SAC，所以可计算出B点的具体位置，即对火情地点的精确定位，计算式如下：

XB=XA+SAC×cosα

YB=YA+SAC×sinα

ZB=ZA+SAC×tanβ

结合上述计算进行单站点的火情地图精确定位，配合数字云平台进行参数分析，主要针对林区中火情的具体地理位置坐标、坐标方位角、垂直角，围绕这些指标参数建立数字化高程模型，再利用地理信息系统中的空间分析技术对森林火情中的坐标以及海拔高度进行综合分析，为随后的多点联动核实火情工作打好基础。

4.1.2 多点联动核实火点定位

多点联动核实火情应该结合不同视角展开，精确定位森林火情，考虑是否要出动扑救。在智慧分析系统中，其系统界面会直接观察火情核实地点，通过地理信息系统中的缓冲区与叠加分析方法对火情进行第一时间监测。这里会采用到前端监测系统，大明山自然保护区就设置了多个前端监测系统，每一个系统都会将火情所面向的方向夹角、仰俯角以及火情到监测塔的距离反馈给系统，使得系统能够时刻以不同视角核实火情，满足对火情的准确定位条件。

如图2，对火情的准确火点定位应该成为大明山自然保护区森林火灾防控工作的核心内容，它能够满足当地区域内森林防火的打早、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]。

图2智慧分析中的单点火情地理信息计算示意

4.2 基于GIS视频定位的森林火灾防控策略

GIS视频定位技术能够为大明山自然保护区提供森林火灾防控空间位置，也能划分特殊目标区域，特别是它的现场定位搜索技术能力突出，是当地森林火灾智能化防控的得力技术。从对GIS视频定位设备的应用来看，它的便于携带保证了森林现场火灾防控的便捷性与快速性。该设备能够准确反映出火情地点的经纬度坐标值，确定坐标值地理信息，以便于第一时间实施火灾扑救。以下主要从GIS视频定位的技术条件与技术算法两方面展开分析。

4.2.1 对GIS视频定位条件的明确

在使用GIS视频定位技术之前，当地技术人员首先明确了它的视频定位条件。首先，是视频监测图像的观测角度，它基于摄像机水平方位角与垂直方位角展开，将视频系统与GIS系统结合到一起，通过对视频的监控观察来发现突发火情，锁定火情点位，并将所监测到的所有现场图像信息都回传反馈到监控中心。此时，GIS平台也会为视频监控目标位置提供简易有效的搜索条件。

其次，是对GIS视频定位的观测范围与地形图确定，它主要通过GIS来分析当前的视频监控目标位置，然后结合摄像头位置与基本地形图进行两个图层的综合化分析。这里要首先利用GIS明确摄像头观测方向，然后给出地形图的大体概述，根据地形图所要求的观测方向进行剖面分析，求解获得GIS视频定位目标与摄像头监测位置的剖面图。最后，再根据视频身相投的垂直方位角度进行分析，对视频监控目标进行最终定位。

4.2.2 对GIS视频定位的算法分析

(1)结合灾情监控图像首先定位摄像头位置，锁定摄像头的监测方位与范围。

(2)利用计算机串口接收到摄像头，对摄像头的水平偏转及垂直偏转角度进行调整控制。

(3)建立GIS临时图层，主要用于火情定点分析。此处结合摄像头的水平偏转角度明确图层水平方向，划定中心监测线。

(4)将地形图层按照中心监测线的方向进行剖面分析。

(5)标明方向监测线的剖面曲线与垂直方向交点位置。

(6)进行判断，如果上一步没有产生任何交点位置，要重新对摄像头拍摄角度值进行调整，以保证对火点进行重新定位。

(7)在火点定位成功以后，要在定位线的末端位置标出视频定位点，确定视频的定位点位置及地名。

在大明山自然保护区的森林消防工作中，准确定位火点是关键，但除判断火点位置以外，还要判断火点树种、林种等等以保证找到森林火灾扑救的最佳路径，特别是对着火点的生态资源分布尤其是水源分布进行分析，以保证有效组织救援工作[3]。

除上述两项重要技术外，大明山自然保护区在森林消防方面还应用到了保护区资源动态监管系统，实施在线地图规划应用，优化档案管理工作，保证林区内的所有动植物资源都被有效管理。同时也提出了灾害损失管理与车载GPS管理内容，实现了对保护区森林资源的全面管理过程，有效防控了森林火灾的发生。

5 结语

本文着重分析了广西大明山自然保护区对自身森林资源的有效保护措施，特别是针对森林火灾的各项智能化防控技术应用到位，减少了传统森林消防手段中所存在的盲目性与不确定性，为地方林业健康可持续发展奠定扎实基础。