預警監測技術在森林草原防火工作中的應用與展望

馬 明

(山西省黑茶山國有林管理局，山西 呂梁 033500)

1 林火預警監測技術應用現狀

林火預警監測技術是防止森林草原火災發生及蔓延的重要技術手段，是實現森林草原火災“早發現、早撲滅”的關鍵。目前，國內森林草原防火工作中主要采用“天空地”預警監測體系來監測和預警熱點、火情，主要包括4種監測技術，即衛星預警監測技術、航空預警監測技術、近地面預警監測技術及人工地面巡護預警監測技術。

1.1 衛星預警監測技術

任何物體都具有熱紅外波段，溫度越高，輻射波長越短。衛星預警監測技術是利用人造衛星空間平臺上的傳感器，第一時間對地面上的物體熱源進行感知、檢測和跟蹤，并通過地面接收站對圖像進行處理，判斷是否為火源的一種方法。目前，該技術已成為林火熱點監測的一種重要手段。

1.2 航空預警監測技術

航空預警監測技術主要是利用航空飛機和無人機在林區上空進行巡護、定位和監測，并將監測結果及時報告飛行基地和防滅火指揮部。該技術主要應用于人煙稀少、交通不便的原始森林。目前，全國幾個重點林區都成立了航空護林站，航空預警監測技術已逐漸成為森林草原火災預警監測中最有效的作業手段之一。尤其是無人機技術，可實現半自主控制，在森林草原火災預警監測中應用較多，運行成本較低，安全性較高。

1.3 近地面預警監測技術

近地面預警監測包括瞭望塔監測與遠程視頻監測等。瞭望塔監測在國內廣大林區中應用普遍，是一種傳統的林火預警監測手段，指在連接成片的重點山頭修建瞭望塔，由瞭望人員利用觀測設備進行定點火情監測，運用觀察識別技術確定火點位置并及時報警。遠程視頻監測又叫“天眼”監測，是借助“鐵塔”等林區制高點載體安裝攝像頭(前端)，進行360°全方位監控，對被監控場景中的運動目標加以檢測、識別和跟蹤，將遠端的實時連續畫面通過微波傳輸到監測指揮中心，由監控人員對攝像頭所獲取的圖像序列進行分析，從而確定是否為火源的一種監測技術。

1.4 人工地面巡護預警監測技術

人工地面巡護預警監測技術是指護林員和林草防火專業人員采用步行或駕駛簡單交通工具的方式，在人煙密集的森林草原區域，通過分級包干、網格化管理和定點巡查等方法，進行不同時間、不同密度的巡護。

2 林火預警監測手段的優缺點分析

2.1 衛星預警監測技術

衛星預警監測技術的優勢為可以及時發現遠距離森林草原中可能出現的火災情況，其時間分辨率高、覆蓋范圍廣，基本可實現對全林區火情的每日監測，是森林草原防滅火指揮部掌握火情的重要手段之一。其缺點在于衛星監測常會受到高溫、裸地和強反射面等因素的干擾，出現錯判和漏判火點的現象。中國許多林區存在農林交錯、生活用火頻繁等情況，會導致監測精度和準確度的下降。

2.2 航空預警監測技術

航空預警監測技術的優點是視野寬、機動性大、速度快，可搭載一定的人員和滅火設備，發現火情后能及時采取有效的控制措施。但巡護成本高，存在安全隱患，容易受天氣情況影響，不能長時間連續監測。無人機巡護數據實時性較強、分辨率較高，能對復雜地形地貌進行快速有效的巡視，但由于續航問題，不能大規模、長時間使用。

2.3 近地面預警監測技術

瞭望塔監測的優點是投資少、維護成本低，其位于林區制高點，視野開闊，觀測范圍較廣，能及時發現火情；缺點是對監測人員工作經驗要求較高，且受瞭望塔數量和林區地形地勢的限制，存在監測盲區。遠程視頻監測既能確定明火方位，又能確定明火點至監控點的距離，而且監測范圍廣，能夠確保重點林區無死角；缺點是攝像頭維護更新費用較高，尤其在北方林區，受氣候條件影響，攝像頭需具備耐低溫特性，冬季還需進行特殊防護。

2.4 人工地面巡護預警監測技術

人工地面巡護預警監測技術是最原始的監測手段之一，其優點是識別率高、定位準確，能夠及時發現火災、火情，第一時間趕赴火場進行撲救。其缺點是巡護區域狹小、視野受限，人力、物力消耗巨大，受林區環境影響大，人煙稀少地區不易開展巡護，且存在人為疏漏。

3 林火網格化動態信息監管體系的建立

科技的不斷進步和圖像處理軟件的日益優化，為林火預警監測提供了新的思路和方法?？稍凇疤炜盏亍鳖A警監測體系基礎上，與林地“一張圖”結合，融入森林草原防火網格化信息，建立一套林火網格化動態信息監管體系。

1)以村為單位。將村組負責人、森林草原防火網格化巡查、定點責任看護、高山瞭望、村組應急隊伍(組織領導、人數、人員信息、機具物資)、秸稈禁燒監管(耕地面積、位置、秸稈存量和現狀、戶主和監管責任人)、墳頭地塊和山頭區域監管、重點對象監管(林區施工作業單位、重點人群、牧群等)、林區內防火通道(長度、位置、起始點)、林區內或附近水源地、林區內重要設施建設、通訊現狀等信息鑲嵌到圖層內。

2)以鄉鎮為單位。將鄉鎮森林草原防火組織領導框架、鄉鎮包村包片責任人、半專業森林草原消防分隊(駐地位置、組織領導、人數、人員信息、裝備)、森林草原防火物資儲備、日常巡查隊伍(巡查范圍、密度、時限)、重點林區景區等信息鑲嵌到圖層內。

3)以縣級為單位。將縣森林草原防火組織領導框架、成員單位組成、專業森林草原消防隊和其他林場防火應急隊伍(駐地位置、組織領導、人數、人員信息、裝備)、森林草原防火物資儲備等信息鑲嵌到圖層內。

最后，與現有的“天空地”監測圖傳系統疊加，形成一套完整的林火網格化動態信息監管體系，實現火情的早發現、早處置。

森林草原火災預警監測技術體系是一項復雜的系統工程，不僅涉及到多學科知識的綜合應用，而且需要多部門間、同部門各級間的協調配合。筆者對中國森林草原防火中常見預警監測技術的應用現狀和優缺點進行分析，并提出了林火網絡化動態信息監管體系的建立措施，對構建森林草原林火預警監測體系，維護生態安全具有較強的現實意義。