翡尼斯無人機森林防火應(yīng)用
uav xiaofang
翡尼斯
林業(yè)是全國生態(tài)建設(shè)的主體，在保持經(jīng)濟和社會發(fā)展中有著不可或缺的作用，在生物的進化過程中起著巨大的作用。我國擁有森林面積1.75億公頃，森林蓄積量為124.56億立方米，森林覆蓋率為18.21%，既是森林資源大國，又是森林火災(zāi)多發(fā)國家。國家林業(yè)局防火辦提供的資料表明，1950年-2007年，我國平均每年發(fā)生森林火災(zāi)22566次，年均受害森林面積近97.75萬公頃。為撲救林火耗費了大量人力、物力和財力，森林火災(zāi)對森林資源和生態(tài)環(huán)境的破壞所造成的損失難以估量。
目前，國外森林防火中應(yīng)用了較多的新技術(shù)和新設(shè)備，國內(nèi)在此方面的應(yīng)用需求也日益增加，對森林保護的投入逐漸加大，先后運用衛(wèi)星進行資源普查、森林火場監(jiān)視，而使用無人機系統(tǒng)對森林火情監(jiān)測則還是初始階段。
因此，如何將高科技手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測，對火情早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報、早撲救，變有災(zāi)為無災(zāi)、變大災(zāi)為小災(zāi)已成為森林防火工作的一項迫在眉睫、亟待解決的重大課題。
國際上的森林防火技術(shù)
德國投入使用的Fire-WatchSystem森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)是一種應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)的森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)，它能夠及時識別與定位森林火災(zāi)，是當(dāng)前全歐洲最新的技術(shù)。該系統(tǒng)經(jīng)過了多年的實地試驗。2002年在勃蘭登堡州、梅克倫堡-切波莫瑞州與薩克森州安裝了24套這種攝像系統(tǒng)以及7套第二代Fire-Watch裝置，此后該林區(qū)共發(fā)生了近120次森林火災(zāi)，沒有一次漏報。Fire-WatchSystem正常監(jiān)測半徑10公里，最遠可達40km，安裝該系統(tǒng)每套需7.5萬歐元。
美國利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉(zhuǎn)，探測地面上的高溫地區(qū)、濃煙地帶以及火災(zāi)遺址。美國使用駕駛林火預(yù)警飛機進行24小時監(jiān)測，雖獲得了成功，但耗費了巨額資金。
加拿大采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當(dāng)檢測出林區(qū)局部溫度上升到150℃~200℃，紅外線波長達3.7微米時，便是火災(zāi)前兆，立即測定具體溫度，采取措施及時防火。同時，加拿大林區(qū)采用多架配備先進的直升飛機輪流監(jiān)測森林火災(zāi)，飛行費每小時需5000-6000歐元。
2006年10月，美國航空航天局（NASA）和美國林業(yè)局在加州使用“牽牛星（Altair）”無人機在森林大火上空進行了兩次飛行。使用NASA艾姆斯研究中心提供的紅外掃描器查明了主要火災(zāi)點，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，大約每隔30分鐘就向地面中繼傳輸火災(zāi)圖像，幾乎實時為消防人員提供了態(tài)勢感知能力。此次任務(wù)的完成也標志著美國聯(lián)邦航空局（FAA）首次批準民用無人機在國家空域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。
國外的技術(shù)有的雖然可靠，但需要借助高空衛(wèi)星，且施工太復(fù)雜；有的技術(shù)方案基礎(chǔ)實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國森林資源監(jiān)測的實際需要。
國內(nèi)林業(yè)防火解決方案
解決方案，以國內(nèi)價格提供國際品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的森林防火無人機系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以森林火情監(jiān)測為主，將無人機技術(shù)、GPS技術(shù)、高清數(shù)字圖像傳輸技術(shù)等高新技術(shù)綜合應(yīng)用于森林資源管理中的高科技產(chǎn)品。
該無人機系統(tǒng)有如下特點：
1、巡查覆蓋面積大、精度高和超視距
無人機單次起降覆蓋范圍為20-80平方公里，巡查航線偏移小于5米，高度偏移小于10米。超視距觀測可達到15-60KM。
2、快速反應(yīng)，應(yīng)急機動性強
反應(yīng)快速：無人機從展開到執(zhí)行飛行任務(wù)，所需時間僅為5分鐘；
機動性強：既可按照固定航線執(zhí)行巡查任務(wù)，也可以在空中臨時變更飛行航線。
3、能夠高清晰度實時回傳巡查圖像
無人機可攜帶720P-1080P高清晰攝像設(shè)備，通過模擬及數(shù)字圖像傳輸設(shè)備，向地面回傳高清晰圖像，并實時記錄、錄制高清視頻資料。
4、險情現(xiàn)場回饋，輔助搶險救災(zāi)指揮決策
可以進行高精度火場定點盤旋，實時將火情傳回控制中心，通過高精度熱成像反饋，穿透煙霧發(fā)現(xiàn)高溫火點，對指揮撲滅并阻止蔓延有著極其重要的意義。
5、人機分離安全性高
飛行安全度高相比有人駕駛飛機而言，無人機飛行對人員是安全的，就算出現(xiàn)極端天氣造成飛行事故，飛行對地面所造成的二次災(zāi)害幾乎可降低到零。
6、飛機造價低，維護方便
無人飛機造價相對有人駕駛飛機而言，其生產(chǎn)成本僅為5-15%，飛行成本僅為1-5%，由于零部件使用規(guī)范化，標準化，其維護也非常簡單，定期更換即可滿足安全飛行要求。特別是在森林火災(zāi)發(fā)生時火場上空能見度極低，即使是有人飛機能達到火場上空，觀察員也無法詳細觀察到地面火場情況，而在這種情況下飛行又存在安全隱患。無人機能夠克服有人飛機的這一不足，通過搭載攝像設(shè)備和影像傳輸設(shè)備，可隨時執(zhí)行火警偵察和火場探測任務(wù)，地面人員通過接收來自無人機的微波信號，隨時掌握火場動態(tài)信息。
無人機還可配備彩色CCD任務(wù)載荷，按預(yù)定航跡對林區(qū)進行空中巡查，并將空中巡查獲取的圖像數(shù)據(jù)實時傳回地面測控站，地面測控站將實時圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳給防火值班部門。無人機可以全天候地在空中對林區(qū)進行勘查，及時發(fā)現(xiàn)火情、報告火場位置、采取行動將火災(zāi)消滅在初期；對于可疑點或區(qū)域，通過遙控指令可改變無人機飛行航跡及飛行高度進行詳查，詳查圖像通過無線鏈路實時傳回地面。對已出現(xiàn)火情的地區(qū)進行空中火情態(tài)勢觀察，使滅火指揮部門迅速有效地組織、布署滅火隊伍，提高滅火作戰(zhàn)效率，防止救火人員的傷亡。
無人機森林防火應(yīng)用方向
森林資源調(diào)查、荒漠化監(jiān)測，森林病蟲害檢測及防治、森林火災(zāi)監(jiān)測和動態(tài)管理，人工增雨。
無人機在對車、人無法到達地帶的林業(yè)資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境、森林防火、森林病蟲害防護等方面有其獨特的優(yōu)勢，其機動快速、單位時間內(nèi)觀察面積大，使用維護成本低，維護操作簡單等技術(shù)特點，具有對地快速實時巡察監(jiān)測能力，是林業(yè)系統(tǒng)綜合解決方案的高科技利器。
目前無人機在林業(yè)中的應(yīng)用尚處于初始階段，沒有形成規(guī)模，隨著無人機在林業(yè)不同領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，將為我國林業(yè)特別是森林防火工作，促進林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展作出積極的貢獻。
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