浅谈森林防火空地预警系统的设计及应用

曹 然，景艳斌

（河北省木兰围场国有林场，河北 承德 068450）

目前我国人均森林面积小、资源质量不高且地区分布不均，每年发生森林火灾近一万次，因此保护现有的森林资源显得非常重要。随着国家对保护森林资源立法的完善和保护力度加强，破坏森林资源的情况得到有效遏制，但是因人类生活生产活动和自然灾害等原因引发森林火灾造成森林资源的损失的情况仍频频发生。目前国外一般采用遥感卫星监测、护林飞机巡视等先进的科技预警手段，这是适应其森林连片面积大并且人员活动稀少的一种监测方式，而我国尤其是南方省份则是森林面积零散而人员活动频繁，森林火灾多是因人为活动引起的，遥感卫星监测和护林飞机巡护较难满足我国的森林防火需求。依照传统的人工巡查技术或者瞭望塔监控技术耗时费力，且效果不好。所以想要林业发展保持长期性，需要在森林防火技术中不断创新，给予深林防火高度重视，应用空地预警系统进行防火检测，并以此来保证园林建设的可持续发展。

1 空地预警系统在森林防火中的优势

1.1 提高森林预防火灾管理效率

森林是由多种树种和其他植物种类组成，资源比较丰富，在维护生态平衡中发挥着极其重要的作用。我国森林面积分布较广，各地区的气候变化差异较大，这样的基础导致了森林的火灾发生几率大大增加。同时，森林中不光存在植被，其中还有很多动物及微生物的存在，这样整个森林系统都呈现了十分复杂的态势，如发生火灾将会严重破坏生态平衡。基于此背景，在森林防火中应用空地预警系统对于森林整体管理是十分重要的。除此之外，空地预警系统的功能性较为多样，例如，空地预警系统可以进行森林实时监控，如出现任何异常将会技术发出警报，有效避免了森林火灾的发生。空地预警系统，是森林防火监控的主要措施，在整体森林管理方面有着极强的辅助作用。因此，合理应用空地预警系统对于森林的生态发展和经济效益具有着重大的意义。

1.2 有利于我国森林建设的发展

在全球范围来看，森林是不可缺少的一部分，森林的功能性关乎着人们的日常生活。空地预警系统在森林防火中其功能具体包括：森林防火预警、森林火灾监控、实时对讲通讯、森林突发情况警报等。基于这些要的功能可以看出，在整体森林管理中，空地预警系统是无法被替代的，其功能性保证了我国森林建设的可持续发展，所以在森林经营管理中应当加强对空地预警系统应用的重视。

2 森林防火空地预警系统的设计及应用

2.1 固定视频预警

固定视频预警点位，以双光谱探测预警一体机为主要预警手段，由可见光识别系统、红外热成像识别系统、运动补偿模块、电子稳像模块、动力与防护系统组成，完成视频信息采集工作。在现有通过可见光监测烟雾、热成像监测火源的技术手段下，通过进一步优化烟火识别算法，结合 AI 技术，对采集的视频图像进行精细化单帧分析，匹配分析模型，提升视频图像及热成像监测林火的准确率及精度。通过大量的实际应用数据不断完善补充模型，形成“模型 - 实际应用 - 模型升级”的良性循环。采用双光融合技术，将细节清晰可辨的可将光视频与体现监测区域温度分布情况的热成像整合，为指挥中心或监控中心端甚至移动终端提供更加多样化的森林防火预警监测视频图像，为林火防范、指挥调度提供新的辅助手段。

2.2 无人机巡航预警

无人机作为近年来比较热门的产品，随着其技术的成熟度越来越高、飞行续航能力的增加、整体抗风能力性能的提升，已被应用到越来越多的行业领域，如勘察测绘、安保维稳、农田作业，等等。无人机在森林防火方面可应用在日常巡航预警及现场扑救指挥的图像采集。在日常巡航预警方面，借助无人机的灵活机动性，通过设置合理的巡航路线，拟补固定点位的双光谱探测预警一体机监测盲区，对视场范围的内林区同时进行可见光和热成像的林火监测，提升林区防火监测覆盖率。在现场扑救指挥方面，借助无人机高空飞行优势，可获得较好的俯瞰视野，对现场指挥提供有效助力。但根据实际应用情况，无人机的续航能力和面对林区山地内的无规则风向的抗风能力仍属于重点考虑的因素。

2.3 森林防火预警平台

森林防火预警平台以3D.GIS 引擎为核心，以公共基础数据、自然资源基础数据、专题数据、公众服务数据、档案资料数据等为基础，实现固定视频预警监控视频、无人机巡航预警视频、卫星热点数据图的数据统一接入，实现GIS 位置信息、森林资源、危险源、物资库、隔离带等基础信息的管理，通过数据采集、数据分析、数据清洗、数据挖掘构建森林防火“一张图”数据库，实现森林法防火及相关业务的一体化大数据管理，实现森林防火的精细化、定向化管理，从而辅助林区业务人员完成日常林火防范、现场应急指挥的相关工作。

3 结语

森林火灾破坏森林生态系统平衡，火烧后森林生态系统难以恢复，森林大火不仅无情毁灭森林中的各种生物，破坏陆地生态系统，而且其产生的巨大烟尘将严重污染大气环境，直接威胁人类生存条件，森林防火工作事关森林资源和生态安全，事关人民群众生命财产安全。

森林防火空地预警系统借助固定视频预警、无人机巡航预警、卫星热点预警三种方式，实现夜视监控、森林火灾无人值守报警、远程监控 7 乘24 小时不间断逐圈扫描，无论是监测精度、广度、时效性等方面，落实“早发现、早出动、早扑灭”的森林防火“三早”战略思想。而且依托立体预警体系的有效资源整合，能够在事前预防、事中处置、事后总结各个阶段发挥重要作用。