无人机在森林火灾中的应用
13
林学创新
3135405033
王兆?/p>
摘要?/p>
为探索林火监测的新手段,
提高森林安全管理水平?/p>
将实时视频传输和计算机技
术相结合?/p>
研制了林火监
测任务设备,
并与无人机飞行平台共同构成了微型无人机林?/p>
监测系统?/p>
以林区火场影像为样本?/p>
像素
RGB
值为
分类依据?/p>
使用统计产品与服务解
决方案软件进行聚类分析,
得到基于颜色特征的烟雾识别模型?/p>
该模型经过光
谱特性改
进和消噪处理后,
对于试验影像的烟雾识别率?/p>
77%
以上?/p>
利用该模型,
系统可在飞行
中实时完成对?/p>
面火情的探测并给出报警提示?/p>
在飞行试验的基础上,
提出无人机林?/p>
监测系统的飞行作业流程,
并讨论了系统
运行的经济性和目前存在的问题?/p>
无人机林?/p>
监测系统同样可用于林区气象探测?/p>
可燃物和病虫害调查等方面?/p>
切实提高林区管理的技
术水平?/p>
关键词:
森林保护
;
无人?/p>
;
森林火灾
;
监测
;
识别
;
模型
森林火险等级评估和重大火情监测一直是中国
气象局对外服务的主要内容之一
,
由于重大
火情往
往发生在偏远的原始林区和东北、西南等大林?/p>
,
?/p>
些地区都具有面积?/p>
,
交通不
便等特点
,
因此这一?/p>
务目前主要依赖于卫星遥感技?/p>
。但是由于平?/p>
本身有固定的?/p>
行周期且地面分辨率较?/p>
,
卫星?/p>
常难以及时发现火?/p>
,
在复杂天气情况下更是如此
,
往
往是火情已有相当发展的时候才能发?/p>
,
错过?/p>
林火控制的最佳阶?/p>
?/p>
相对于了望塔和卫
星而言
,
飞机巡护是目前林区火情监测最为有效的作业?/p>
?/p>
,
具有巡视面积大、作业效?/p>
?/p>
、反应速度快等?/p>
?/p>
,
搭载一定的人员和灭火设?/p>
,
还可以在发现火情
后就地实施扑?/p>
,
因而在国外已成为森林防火的
主力军之一
。我国早?/p>
1952
年就建立了东北航
空护林中
?/p>
, 1961
年又成立了西南航空护林总站
,
开展航空护林业?/p>
?/p>
但由于经费等原因
,
我国?/p>
空护林面临着飞机陈旧、设备老化
、飞行能力不足等
问题
。缺乏高?/p>
、经济、易维护?/p>
飞行平台成为制约
航空护林事业发展的瓶颈之一
?/p>
无人驾驶飞机
(
以下简称无人机
)
是当
今航空科
技发展的热点之一
,
相对于普通飞机而言
,
具有体积
?/p>
?/p>
重量轻?/p>
成本?/p>
?/p>
维护
简单、使用灵活等特点
。目
前国内外都在积极开展无人机的民用研?/p>
,
并且?/p>
资源遥感?/p>
环境评估?/p>
航空测绘?/p>
精准农业
?/p>
气象探测
和人工影响天气等领域内取得了一定的进展
?/p>
在森林防火方面也有相关工作开?/p>
,
?/p>
NASA
艾姆
斯中心研制了无人机用
AIRDAS(
机载?/p>
外灾害评
估系?/p>
)
组件
;
齐齐哈尔大学的李春林等研制了
林火监测无人飞艇。可见国内外
对无人机在森
林防火方面的应用潜力已有了相当的认识
,
如能开
发出实用?/p>
低成本的微型
无人机林火监测系统用?/p>
森林防火工作
,
不仅具有飞机巡护的诸多优?/p>
,
而且
能够大大?/p>
低运行成?/p>
,
为我国森林安全工作提?/p>
一种全新的低成?/p>
、高效作业工具?/p>
无人机林火监测系统的设计
1.1
系统功能设计
森林火灾是一种无组织的燃烧过程,
主要特点就是不完全燃烧,
其外
在表现为火灾发生时会有大?/p>
的烟气产生,
特别是在初期火势较小时,
这一现象尤为?/p>
出?/p>
大量的实际经验也表明?/p>
在林火发生时
烟与火往往是伴生的?/p>
特别是处?/p>
?/p>
暗燃
?nbsp;
?/p>
态的林火?/p>
烟的指示作用更加明显?/p>
且相对于明火而言?/p>
燃烧产生的烟雾在色彩和空?/p>
尺度上都具有更明显的特征?/p>
对传感器的要求更低,
也更容易被自动识
别?/p>
因此?/p>
?