雖然經(jīng)濟價值有限，但森林的生態(tài)及社會效益巨大。近年來隨著國家環(huán)保意識的提升，出臺了一系列指導支持文件，政策及資金支持力度都顯著增長。此外，各級產(chǎn)品制造商、綜合方案解決商和軟件應用開發(fā)商的積極推廣，也在一定程度上推動了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如今各地都在大力建設森林防火系統(tǒng)，如山西、廣東、云南、福建、四川等省將在“十二五”期間逐步上馬相關大型項目，其中廣東僅在此期間投入在森林火險監(jiān)控系統(tǒng)上的資金就不少于5億元。

　　可預見，近五年相關領域還將處于投資高峰期，在此背景下，森林防火從前端負責數(shù)據(jù)采集的硬件設備到后端負責數(shù)據(jù)識別、處理并提供預案支持的軟件平臺都有所突破，實現(xiàn)了森林防火的全面升級。

　　關鍵第一步 更詳盡的數(shù)據(jù)采集

　　完全杜絕林火幾乎是不可能的，但是若能在林火發(fā)生初期就檢測到煙、火光、高溫等有規(guī)可循的燃燒現(xiàn)象，即實現(xiàn)精確及時的數(shù)據(jù)采集，再輔以有效的救火工作，便可大大降低災損，而這也是系統(tǒng)發(fā)揮功效的關鍵第一步。

　　傳統(tǒng)巡防手段穩(wěn)步發(fā)展

　　美國用無人機對監(jiān)測林區(qū)進行24小時監(jiān)測，加拿大則使用衛(wèi)星與直升機相結合的方式進行監(jiān)控，而我國在原始的望塔人工監(jiān)控及地面巡視之外，亦逐漸融入航空檢測及衛(wèi)星遙感，其中衛(wèi)星遙感技術已突破應急通信傳輸功能，其也是目前最精確的探測技術，優(yōu)點是覆蓋面廣、分辨率高，時效性強，可實現(xiàn)對多光譜頻段(可見光、近紅外、遠紅外)的識別，做到半徑1米內(nèi)區(qū)域的溫差識別，并精確定位。目前我國用于森林防火領域的衛(wèi)星主要包括風云1號、FY1C和FY1D、美國的NOAA系列，晝夜可以覆蓋全球十次以上。

　　深圳紫光積陽科技有限公司售工程師李輝瓊談到：“現(xiàn)在衛(wèi)星給出的地圖更細致精確，同時已有部分數(shù)據(jù)公開，安防廠家可據(jù)此進行二次開發(fā)，結合安防技術，提升系統(tǒng)精度，幫助林業(yè)局精確定位火情點并報警?！?/P>

　　雙視頻探測悄然興起

　　可見光視頻監(jiān)控早已進入相關領域，近年來不僅改善明顯，所占比亦持續(xù)增長。但是火災是一種復雜的燃燒現(xiàn)象，具有多種表征參數(shù)，通過單一參數(shù)很難準確探測出早期林火。因此從2011年開始，在資金允許的前提下，相關項目會額外為系統(tǒng)搭配紅外熱像儀，實現(xiàn)雙光譜探測。以獲取超越單一視頻檢測4-6倍的檢測視角，做到3公里內(nèi)分辨男女，5公里內(nèi)分辨出人或物，8公里內(nèi)分辨出車的進階效果。

　　1、可見光視頻監(jiān)控

　　應對野外惡劣的工作環(huán)境，攝像機需求具備極高的防護等級，以及透霧，低照度，防抖等性能。同時在攝像機實現(xiàn)百萬高清升級時，鏡頭也要達到高清，并具備自動對焦等功能，保證沒有人員干預的情況下不出現(xiàn)跑焦等現(xiàn)象。

　　2、被動紅外成像

　　紅外熱像儀被動接收觀測范圍內(nèi)所有物體自身的紅外熱輻射，反應目標的溫度場，故可完全屏蔽環(huán)境及氣候的影響，準確發(fā)現(xiàn)高溫著火點及初期隱火。根據(jù)輸出結果的不同，相關產(chǎn)品可分為觀察型及測溫型兩種。其中觀察型熱像儀忽略具體溫度數(shù)值，強調(diào)視覺效果，而為了提高圖像細節(jié)及畫面質(zhì)量，其會對畫面的對比度進行一定自動調(diào)整，可能導致溫差不同的兩張圖片成像效果相同。故后期需要靠人工或智能識別模塊，通過辨別灰度圖像的形狀來實現(xiàn)預警功能。測溫型熱像儀一般焦距固定，可直接給出觀測目標的溫度，并可根據(jù)環(huán)境溫度及氣候條件自行設置臨界報警溫度(設置時需考慮到著火點至測溫儀之間溫度的衰減)。

　　相較而言，測溫型產(chǎn)品具有更好的行業(yè)適用性，但是其處于價格劣勢(兩種產(chǎn)品價格可能相差一倍)，其次，不同于觀察型產(chǎn)品輸出普通視頻信號能與原有系統(tǒng)很好的兼容，其需要后端軟件平臺配合升級，增加相應模塊處理其得出的溫度值信息。故目前，構架比只占20—25%。

　　針對過去需額外投資架設電子羅盤以實現(xiàn)目標定位的模式，浙江大立科技股份有限公司技術工程師陳紅強介紹了紅外(場景)目標識別系統(tǒng)：“選址之后，監(jiān)測的范圍就已基本固定，故可在安裝時把需要監(jiān)控的場景都記錄在機器里，做成一套標準模板，在此基礎上做好需要的方位標示及距離測定，據(jù)此可輔助GIS系統(tǒng)實現(xiàn)準確的目標定位。同時可特別標注出關鍵或特征目標并實現(xiàn)命名，相應的也能剔除不需要監(jiān)控的場景(景區(qū)常有此需求)，做到某些部分不報警的同時實時輸出關鍵區(qū)域的溫度值，提高報警準確率。”

　　3、1+1>2

　　可見光監(jiān)控系統(tǒng)依賴煙火智能識別系統(tǒng)實現(xiàn)報警，其采用白天看煙晚上看火的模式，通過對煙、火的光譜特征、空間幾何特征等因素的分析實現(xiàn)智能識別。受限于建模的完整性，與某些狀況下光照條件及氣候條件的限制，其很難做到對火與霧，以及夜間燈光與火光的區(qū)別，更辨別不出隱火。而被動紅外成像產(chǎn)品，特別是測溫型產(chǎn)品，通過對識別目標溫度的準確判定，能有效彌補以上所有缺陷(雙光譜檢測準確率能做到90%以上)。

　　此外，區(qū)別過往靠后端軟件實現(xiàn)煙火識別的模式，可見光前置煙火識別技術直接把煙火智能識別處理器安裝在前端基站，對無任何耗損的原始圖像信息進行分析，也在一定程度上提升了識別的準確率。

　　更適用的氣象數(shù)據(jù)

　　一個地區(qū)的大氣象數(shù)據(jù)，常常并不適用于這個范圍內(nèi)森林防火的需求。故此某些項目會在視頻監(jiān)控范圍內(nèi)搭配建設一定數(shù)量的小型氣象站，用以準確記錄當?shù)販貪穸?，風速風向等氣象數(shù)據(jù)，豐富GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)需求生成火險預報圖、溫濕度圖等。管理人員可以此判定某刻某地是否容易著火，并進一步劃分出需重點防護的區(qū)域，調(diào)節(jié)監(jiān)控設備重點巡航。此外，這些數(shù)據(jù)還能幫助對火情進行蔓延分析與預測。

　　產(chǎn)品嚴要求方有好數(shù)據(jù)

　　潮濕、酸雨、高溫、低寒等環(huán)境因素對產(chǎn)品提出了嚴苛的質(zhì)量要求，其中，森林防火云臺承重大且需要常年不間斷運轉，最好采用特種合金及工藝處理加強云臺機械傳動部分的耐磨系數(shù)。技術上，云臺已能做到連續(xù)360度削蘋果皮旋轉以及自動巡航等，令監(jiān)控范圍覆蓋林區(qū)，并清晰獲取各區(qū)域的圖像。

　　包括傳輸及電源在內(nèi)的整套前端設備的防雷性能的好壞在一定程度上決定了系統(tǒng)的成敗，此外，還需做到普通的管理、設置，都可在中心進行遠程管理及調(diào)試，重慶市海普軟件產(chǎn)業(yè)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理王松進一步補充道：“冬季是高緯度、高海拔地區(qū)的森林防火期，為保證嚴寒時設備能正常運作，需做好加熱和保溫措施。選用針對低溫環(huán)境的專用低溫型設備，如低溫重型數(shù)字云臺、雙層保溫護罩等，并為蓄電池搭建專用保溫箱。同時，設備最好采用模塊化、板卡式這樣便于拆卸和更換的設計，做到在故障時無需整機下山維護。”

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　　難點所在：供電&傳輸

　　林業(yè)部門雖在地理信息軟件的應用上領先各行業(yè)，但地理的特殊性導致其硬件通信設施普遍落后，進而限制了整個系統(tǒng)的發(fā)展。近來各類通信技術的發(fā)展為行業(yè)升級帶來轉機，北京大陸康騰科技有限公司副總經(jīng)理張得翼就此表示：“從2011下半年開始，防火相關信息化建設在各省級單位全面鋪開，一些林業(yè)大省和資金充裕的省級單位紛紛對已有的應急指揮系統(tǒng)進行升級。目前全國近1/3的省區(qū)都已完成信息指揮系統(tǒng)建設或招標工作，預計其余省區(qū)也將在年內(nèi)開始建設。不夸張的說，這兩年相關投資規(guī)模幾乎超過過去20年的總和。”

　　目前，森林防火多采用有線搭配無線的方式使用，可減少維護與功耗。其中微波由于具有受空氣塵埃影響小、傳輸效果好、性價比高、工程施工量小等優(yōu)勢，在森林防火項目中被廣泛運用。需注意的是，在運用微波一對一傳輸時，因盡量選用大角度的天線產(chǎn)品，以減少產(chǎn)品受風力等環(huán)境因素影響產(chǎn)生方位偏差時對傳輸造成的影響。此外，3G技術雖不適用于深山大面積傳輸，但其通訊方式靈活性高，有助于信號覆蓋區(qū)的林火應急指揮，幫助實現(xiàn)指揮所、火場救援隊伍及至單兵的三級傳輸。

　　供電方面，出于成本及穩(wěn)定性考量，一般若三公里內(nèi)有穩(wěn)定供電點，會優(yōu)先選擇鋪設供電線路，否則只能建設風光互補發(fā)電組，深圳紫光積陽科技有限公司銷售工程師李輝瓊據(jù)此介紹道：“我國在風、光等自然資源的利用上具有技術優(yōu)勢，其中風光互補發(fā)電具有效果穩(wěn)定、資源利用率高且污染小等優(yōu)點。應用在森林防火，需注意不能盲目追求效果與功率，而選用未經(jīng)認證或風葉過大的產(chǎn)品，前者無法保證其穩(wěn)定性及壽命，后者容易受環(huán)境影響，如被大風毀損等?！迸c此同時，還可通過控制前端設備整體功耗來減輕供電系統(tǒng)的壓力，其中云臺、防護罩散熱/加熱及基站控制系統(tǒng)功耗較大，建議采用高集成、模塊化設計，否則可能需要為單個產(chǎn)品分別配置電源逆變器甚至散熱或保溫裝置。

　　可以說，供電及傳輸是現(xiàn)階段森林防火系統(tǒng)建設中最大的難點，而相關廠家在尋求解決之法時，都不約而同把眼光投向了具有大量基站布點的通信運營商。并進一步關注如何與之建立良好的合作關系，此外，基于本身巨大的優(yōu)勢，通信運行商或可直接參與項目，提供整套解決方案。

　　準確預警高效撲救 森林防火概念升級

　　若說數(shù)據(jù)是系統(tǒng)發(fā)揮成效的基礎，那么3S(RS\GPS\GIS)則是整個系統(tǒng)的底層支架，決定了最終的成效。隨著技術發(fā)展，3S近年來在應用上發(fā)生了很大的變化，重視了對數(shù)據(jù)的挖掘和分析應用，豐富了統(tǒng)計分析成果的展示形式、加強了應用系統(tǒng)的聯(lián)動(包括上下級系統(tǒng)的垂直聯(lián)動和各應用系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)動)。其中在GPS方面，我國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)帶有衛(wèi)星短報文通信功能，隨著其不斷完善，未來將有更多北斗定位導航應用平臺，提供更方便靈活的應用效果。同時，GIS系統(tǒng)過去多部署在省級以上單位，近年來逐漸向縣級部門普及，而縣級版的單機系統(tǒng)也在一線撲火中發(fā)揮了重要作用。

　　各氣候因素時刻都在變化，所以森林防火無法套用固定模式，需要根據(jù)火險等級預報和火行為分析模型，結合當前火點的位置、風向、溫度、濕度、地表溫度、植被等信息動態(tài)推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，為撲火指揮提供科學的決策依據(jù)。

　　“利用衛(wèi)星遙感、無人機航拍、地面站點全天候監(jiān)測等立體信息數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)，獲取相關的氣象、地理等信息。林業(yè)監(jiān)控指揮中心的信息綜合集成服務子系統(tǒng)再對相關數(shù)據(jù)進行綜合分析、管理，最終通過森林火災空間信息應用子系統(tǒng)實現(xiàn)對多源災害信息的獲取、綜合集成、處理，最終形成‘天地一體、精準迅速、靈活高效、上下聯(lián)動’的空間信息技術減災應用體系。” 航天海鷹安全技術工程有限公司董事長荀大敏如是簡述了系統(tǒng)的作用機制，并介紹了一種新型的滅火方式：“遠程滅火系統(tǒng)以無人機平臺，并結合了紅外精確制導技術、滅火彈技術。通過此套設備可以運用無人機攜帶滅火彈對疑似高溫點或小火源進行遠距離滅火，為防護人員爭取時間，降低火災發(fā)生數(shù)量，減少經(jīng)濟損失?！?/P>

　　不論巡防還是救災，如今各類高機動性的單邊系統(tǒng)應用逐漸增多，其中手提式地面紅外熱像探火儀以及機載紅外林火監(jiān)視是比較典型的應用，可補充提供瞭望和視頻監(jiān)控無法顧及地區(qū)的動態(tài)信息，有助于林火的早期發(fā)現(xiàn)以及災害現(xiàn)場動態(tài)信息的把握。此外隨著相關科技的發(fā)展，移動終端(智能手機、iPad等)、高清大屏、多點觸摸大屏聯(lián)動等技術及產(chǎn)品逐漸進入應用，為整套系統(tǒng)提供更智能機動的終端顯示效果。

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　　從現(xiàn)狀看發(fā)展

　　林業(yè)長期處于粗放型管理，其GIS系統(tǒng)雖然建設較為完善，但缺乏省市級單位防火專題數(shù)據(jù)，國家級別的專題數(shù)據(jù)更少。所以各類基礎數(shù)據(jù)及地理空間數(shù)據(jù)的完善是現(xiàn)階段工作重點，并需在保證軟件平臺可拓展的前提下不斷更新數(shù)據(jù)。此外，各地市級單位下屬林區(qū)的相關信息大多只應用于當?shù)胤阑?，需要結合國家與省級防火辦的聯(lián)網(wǎng)，做到與省級系統(tǒng)的無縫連接，為國家級森林防火監(jiān)控和應急指揮提供地面基礎數(shù)據(jù)。

　　“標準的缺失導致后期深化行業(yè)應用時困難重重，同時目前數(shù)據(jù)開放性嚴重滯后于GIS的發(fā)展(大比例尺的地理信息數(shù)據(jù)依舊保密嚴格，小比例尺數(shù)據(jù)作用有限)，其次，仍有單位受限于認識而忽略了軟件的重要性，相對更愿意在硬件上投資。”北京大陸康騰科技有限公司副總經(jīng)理張得翼如是歸納了目前的建設瓶頸，同時表示：“隨著系統(tǒng)功能升級，需摒棄軟硬件堆砌做到集成，在統(tǒng)一的硬件平臺架構下，通過分層和標準接口的上下銜接，利用不同軟件模塊實現(xiàn)業(yè)務目標?！绷硪环矫?，泰安華新電子科技有限公司總經(jīng)理曲立新還表示：“目前森林防火項目還面臨功能高需求和系統(tǒng)低投入這一矛盾，需通過項目分解來解決。即在初期建設中利用有限的投入建設基本功能，后期再對各功能進行擴展和升級，逐步擴大系統(tǒng)規(guī)模。同時需針對各林區(qū)特點，區(qū)別化建設，如旅游區(qū)項目建設時還需兼顧防盜及安全需求?！?/P>

　　最后，重慶市海普軟件產(chǎn)業(yè)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理王松談及：“依托現(xiàn)有森林防火系統(tǒng)的網(wǎng)絡和硬件基礎，可實現(xiàn)覆蓋整個林區(qū)的150MHz短波通訊指揮系統(tǒng)，建設林業(yè)的OA系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程辦公、視頻會議、IP電話等功能。另外，利用森林防火指揮決策系統(tǒng)中地理信息系統(tǒng)的采集、管理、分析和輸出功能，可以擴展多種智能化應用，實現(xiàn)森林病蟲害防治、野生動植物保護、天然林保護、林權管理等?！?/P>