林业人在行动:工欲善其事 必先利其器

  • 国家林业和草原科学数据中心
  • 2020/06/02

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  春天是生机盎然的时节,同时也是火灾高发的季节。森林火灾一旦发生,蔓延极快,除了国家财产损失,对人的生命也会造成很大威胁,因此,防火是重中之重。作为森林监管部门,更是使出十八般武艺对森林火灾严防死守,围追堵截,防患于未然就是对国家、人民财产的最大保护。

  然而,森林广袤,想要无死角监测并非易事,于是森林火险评估对于火灾的预防就显得尤为重要。




  森林如同林业工作者的孩子,孩子正在长身体,难免有个头疼脑热,早发现早预防是一项极其关键且对细致敏感度要求很高的工作,却也是“3S技术“的专长。

  3S其实算个“昵称”,它的全名是地理信息系统(Geographic Information System,简称 GIS)+全球定位系统 (Global Positioning System,简称 GPS)+遥感技术(Remote Sensing,简称 RS),三者相互结合同时各自独立,结合了网络通讯及通讯技术等,构成一个有机整体。

  其中,RS如同一台CT机,可以给森林做全身扫描,因为不受地形条件限制,它可以进行远距离无接触探测,不停监测设定范围,并实时生成区域投影数据集,及时发现火情。

  GIS在分析了RS传回来的图像后,马上开始寻找相关的地理空间数据和图像,展开地理空间分析,实时进行区域化管理,并锁定区域内的火灾常发地点做重点监测。

  GPS则能够精准定位,迅速发现火灾发生的具体位置,它灵敏度高、定位速度快、遮蔽性能强、不受地形因素的影响,能够实时提供导航信息。

  3S技术与通讯设备相结合,可以建立森林防火“信息高速公路”,进行地形、地貌、火场动态、灭火行为特征的信息传递。林业工作者+3S技术24小时无缝衔接,全面监测,大大降低了“森林失火,殃及隔壁”的概率。



  火灾可以监控,可以预测,却无法完全避免。近年来,气候变暖、人为干预等原因导致森林火灾频频发生。自2000年到2014年,中国共发生森林火灾119169次,其中特大森林火灾42次,重大森林火灾165次,平均每年发生7945次;伤亡人数达1747人,其中轻伤人数522人,重伤人数329人,死亡人数896人。损失林木蓄积量2179万m³,受害森林面积累计达到150万hm²,幼株损失259044万株,累计经济损失达539531万元。

  这些赤裸裸的数字无时无刻不在提醒人类,发生火灾时与时间赛跑有多重要。但森林火灾往往发生在人迹罕至的地方,相当隐蔽。监控难度大,偶然性强,一旦发生又蔓延极快,容易造成巨大损失。以前只能靠护林员不停巡逻,但地盘广人手有限,很难做到毫无遗漏。

  3S技术的诞生和进化,让火灾从此无所遁形,救火效率也空前提高。

  火灾发生初期,林业工作者指挥“CT机”RS进行扫描,实时接收、处理卫星发送的高分辨率图片,生成火灾图像、植被指数、地表亮度的图像等,真实且全面地记录了火灾“病灶”处的情况和数据。



  为了获得更高的图片精度,RS还利用无人机进行低空遥感。设置在无人机上面的机载遥感系统,可以在工作人员的操纵下进行各种角度的拍摄。还能够随时储存传送信息,拍摄范围从50米到4000米,速度范围从70km/h到160km/h,飞行平稳,垂直或者平飞均能拍摄出分米级的空间分辨率,便于林业工作者做出正确判断。

  接着,GIS用最快速度,通过地理信息系统实时发布火灾信息,帮助大家在第一时间做出火灾动态分析,包括火灾可能的走向和发展。

  虽然已经定位了着火的病灶,但想要迅速到达火灾地点,还得靠GPS。

  林业工作者在确定优先目标和扑救顺序后,开始利用GPS对火灾地点进行快速准确的定位,同时借助地理信息系统,找到点、线、面的精确三维坐标,从而能够获取最佳路线,掌握实时路况信息。GPS还将实时采集到的信息和数据导入电子地图,生成专题图,为火灾扑救提供依据。



  防控得力还要救灾有序,在GPS的精准导航下,人类迅速赶到起火点,开始扑救。

  火灾扑救中,3S技术三剑合璧,实时更新和火灾扑救相关的数据,如地形、植被、风速、风向、当日最高温度、中午风力、可燃物类型、坡度、最佳路线等多个维度,让林业工作者可以提前预测火势蔓延的方向,生成火场发展形势图。同时,还能提供水源位置、灭火人员分布、可能受损的建筑、需要保护的居民点等信息,供林业工作者参考。




  林业人在3S技术的配合下,及时判断风向和火势,轻松合围、避险,在最短时间内实现了遏制火灾蔓延的任务,最终顺利完成扑救任务。

  科技助力火灾防控与救护的同时,更着眼灾后。森林满血复活后,林业工作者则承担起另一项极具现实意义的“扫尾工作”,继续将有关资料录入数据库。借助3S技术对火灾原因进一步深度分析,测定受灾面积,进行损失测算,还能通过卫星通道的红外短波窗区检测火场地面的高温热源,总计分析火灾规律。同时,高效建立起一套火灾风险预警体系以及森林灾害数据库,为以后的火灾预防和扑救提供指导。

  林业工作者完成日常工作之余,还经常带着3S技术千里驰援,援助一些特殊项目,为保护自然环境尽一份力——通过遥感技术绘制林业专题图;监控野生动物数量、分布及其动态变化规律及栖息地保护管理;监测森林植被类型、植物季相节律、植被演化等;还能随时为森林“量体温”,研究森林调节温度的规律,科学评估森林生态系统调节温度的生态价值……



  各处森林分布广,地盘大,有些项目位于人迹罕至的地区,攻坚难度很大。林业工作者不畏困难,利用3S技术与实地勘察相结合,花两年时间确定了面积占全国的60%的“三北”地区林地、草地和其他可再生资源的数量;在常规方法难以应用的西藏自治区进行森林资源调查;帮助沿海地带建立防护林体系动态监测,并研究了防护林地带性规律与立地条件与生态特性件的关系。同时,林业工作者还兼任“设计师”,参与了兴安盟四旗市退耕还林工程的作业设计,设计质量好,工作效率高,广受好评。

  即便如此,林业工作者也并没有躺在自己的功劳簿上固步自封。他们将云计算、物联网、大数据等新一代信息技术概念吸纳到3S技术中,做了一番改进,贡献出了“森林眼”林火监测预警系统、基于GPS/北斗双模定位的移动智能终端、IPv6无线传感网网络协议一致性测试智能仪表、基于5G技术的林区无线覆盖等,硕果累累。

  在他们的辛勤劳动和改革创新下,2019年,全国共完成造林1.06亿亩、森林抚育1.14亿亩,退耕还林工程造林1284.89万亩。森林覆盖率从新中国成立之初的不到8.6%,到改革开放初期的12%,再到如今的22.96%,好成绩不断攀升,第九次森林资源清查的森林覆盖率比第八次提高了1.33个百分点,这意味着全国森林面积净增1266.14万公顷,比福建省的面积还要大。

  “70年播绿不辍,国土渐成丹青”,“绿色成绩单”是对林业工作者们70年不懈努力的回报与安慰,是林业工作者们对于“监护人”责任的深刻诠释。当科技与林业完美融合,“山峦层林尽染,平原蓝绿交融”的梦想就已不再遥远。


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