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林草自然灾害的无人机监测与应对策略

2025-04-13 69 上传者：管理员

摘要：随着全球气候变化的影响日益显著,林草自然灾害的发生频率与强度呈现上升趋势,对生态环境与人类社会构成了严重威胁。无人机技术的快速发展为林草自然灾害的监测与应对提供了新的解决方案。在探讨无人机在林草自然灾害监测中应用的基础上,分析了无人机技术在实际应用中的效果,包括对林草区域的全面和实时监测,灾害预警,应急响应及灾后恢复提供关键信息支持,为林草自然灾害的监测与应对实践提供相关参考。

关键词：
无人机应用
无人机技术
林草自然灾害
灾害管理
灾害预警
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近年来,无人机技术的快速发展为林草自然灾害的监测与应对提供了新的机遇｡无人机以其独特的优势,如高分辨率遥感､快速响应､灵活部署以及低成本高效益等,逐渐成为灾害管理领域的研究热点｡通过搭载各种传感器与监测设备,无人机能够实现对林草区域的全面和实时监测,捕捉灾害发生前的微小变化,为灾害预警提供科学依据｡同时,在灾害发生后迅速抵达灾区上空,执行物资投放､通讯中继､人员搜救等任务,为应急响应与灾后恢复提供有力支持｡

1、无人机监测技术概述

1.1无人机系统构成

无人机系统是一个高度集成的工程技术体系,主要由飞行平台作为主体,搭载动力装置提供飞行推力,配备航电系统确保飞行和任务执行的安全与准确,包括飞控､导航､电源及空中交管等关键子系统;同时,携带任务载荷系统可完成多样化任务,如侦察监视､情报通信等;地面系统则负责远程控制､任务规划及数据传输;此外,综合保障系统为整个无人机系统提供维护､人力资源及设备设施等全方位支持,确保系统的稳定运行和高效作业[1]｡

1.2无人机遥感技术原理

无人机遥感技术是一种利用无人飞行器搭载多种遥感传感器,通过预先设定的参数实现智能化自动飞行并实时收集传递航拍图像信息至地面指挥中心的技术｡这些遥感信息经过专业的数据后处理平台(如PixelGrid)进行一体化处理,包括收集､显示､分析､储存和应用,能够制作出高精度的正射遥感影像｡该技术广泛应用于林业资源调查､森林防火监测等领域,通过获取多种数据信息并利用相关软件平台处理多光谱数据,为相关领域提供精准的数据支持｡

2、无人机在林草自然灾害监测中的应用

2.1森林火灾监测

无人机在林草自然灾害监测,尤其在森林火灾监测方面展现出了显著的应用价值｡在火灾初期,无人机凭借其高空视角与先进的热成像技术,能够快速发现火点并准确定位,为火情的初期响应提供了宝贵的时间窗口｡随着火灾的蔓延,无人机能够实时监测火势的变化趋势,通过连续拍摄和传输高清影像,为地面救援队伍提供精确的火灾现场信息,有助于制定科学合理的灭火策略｡此外,在灾后评估与重建阶段,无人机同样发挥着不可替代的作用,它能够高效采集火灾区域的遥感数据,生成详尽的灾害损失报告,为灾后恢复与重建工作提供精准的数据支持和科学的决策依据｡

2.2病虫害监测

无人机在林草病虫害的监测方面同样具有显著优势｡具体而言,无人机遥感技术凭借其高分辨率成像与多光谱分析能力,能够在病虫害发生的早期阶段即进行有效识别与发现,为及时采取防治措施提供重要依据｡通过持续监测与数据分析,无人机能够准确追踪病虫害的扩散趋势,为制定科学合理的防治策略提供精准的信息支持｡尤其近几年,松材线虫病的广泛传播导致黑松､赤松等松科植物普遍感染,无人机通过遥感监测､影像数据采集等方式,全面掌握疫情分布范围､发生面积､病死松树数量,辅助应用松材线虫病疫情防控监管平台,助力实现松材线虫病疫情防控全过程可视化管理｡防治策略实施方面,无人机再次发挥重要作用,一方面可以利用ArcGIS､奥维地图等软件将疫木林坐标点与松林资源信息整合,准确定位疫木林的位置,为疫木的清理工作提供有力保障｡通过搭载喷雾喷粉设备,对松材线虫病发生区域实施防治药品喷洒,进行精准施药,提升防治效果和药剂使用效率｡后期通过比对监测数据,对防治效果进行全面评估,为以后的预防和治理工作提供了宝贵的反馈与指导意义｡

2.3其他自然灾害监测

无人机在林草自然灾害监测领域的应用不仅限于火灾与病虫害,在其他自然灾害的监测中也发挥着重要作用｡在干旱监测方面,无人机通过搭载多光谱传感器,能够高效评估林草区域的水分分布情况,为干旱预警与水资源管理提供科学依据｡面对洪水灾害,无人机利用其高空视角与高精度定位技术,实时监测地形变化与水流动态,为抗洪抢险与灾害应急响应提供关键信息｡此外,无人机在灾害风险评估与预警方面也展现出巨大潜力,通过历史数据与实时监测信息的综合分析,能够精准预测潜在灾害风险,为防灾减灾工作提供有力支持｡综上所述,无人机在多种自然灾害监测中的广泛应用,进一步提升了林草自然灾害监测的时效性与准确性[2]｡

3、无人机在林草自然灾害监测中的应用策略

3.1精准监测灾害,提前做好预警

无人机在林草自然灾害预防策略中扮演着至关重要的角色｡首先,可以充分利用无人机的定期巡航与高精度遥感监测能力,捕捉到林草区域生态环境的细微变化｡例如,通过无人机搭载的多光谱传感器,实时监测植被的健康状况,包括叶绿素含量､植被覆盖度等关键指标,测量土壤含水量或土壤湿度指数,这对于预测干旱等自然灾害具有重要意义｡此外,无人机还能捕捉到异常气候现象,如温度异常升高或降低､风向风速突变等,为灾害预防提供宝贵的基础数据｡其次,救灾人员可以结合先进的图像识别与数据分析技术,利用无人机能够精准识别出潜在的灾害风险点｡例如,在干旱区域,无人机可以通过监测植被枯萎情况,如枯萎植被的面积占比､枯萎程度等来预测干旱灾害的发展趋势｡在洪水易发区,无人机可以实时监测地形变化,如河床抬高､河岸侵蚀等现象,通过对比历史数据与实时监测数据,可以准确预测洪水灾害的风险等级｡另外,无人机还能在特定季节或气候条件下,加强对重点区域的监测频次｡例如,在夏季高温干旱季节,无人机可以每天对林草区域进行多次巡航,确保预警信息的时效性与准确性｡在台风季节,无人机可以实时监测台风路径､风力风速等关键信息,为相关部门提供及时的灾害预警｡救灾人员可以借助无人机与地面监测站､气象部门等实现信息共享,无人机监测到的数据能够迅速转化为灾害预防行动指南｡例如,当无人机监测到某区域土壤湿度持续降低,植被枯萎面积不断扩大时,可以立即向相关部门发出干旱预警,指导其提前做好应急准备,如调配水资源､加强植被保护等｡最后,无人机还能在灾害预防宣传教育中发挥作用｡例如,通过无人机拍摄的灾害现场模拟场景,可以直观地展示自然灾害的破坏力与防范措施的重要性,提高公众对自然灾害的认识与防范意识｡

3.2灾害应急响应,快速部署救援

在灾害应急响应阶段,无人机凭借其快速响应与灵活部署的能力,成为救援行动中的重要力量｡首先,灾害发生后,工作人员可以迅速启动无人机,利用其高速飞行能力,几分钟内即可抵达灾区上空｡通过实时传输的高清影像,救援队伍可以迅速获得灾害现场的全面信息[3]｡这些影像不仅包括受灾范围的精确地图,标注出受灾面积､建筑物损坏情况等,还能显示人员分布密集区域以及道路通行状况,为救援行动提供精准的决策支持｡例如,在森林火灾中,无人机可以通过高清摄像头和热源传感器实时拍摄火场画面进行分析,传输高清视频和图片,识别森林浓烟､火源､外来人员等异常事件,精确标记位置信息,便于监控中心及时掌握森林着火情况,快速发现和处理森林火灾,确保森林资源和人民财产安全｡在地震灾害中,无人机可以在短时间内绘制出震区建筑倒塌分布图,标注出安全区和危险区,为救援队伍规划出最优救援路线｡其次,救灾人员可以充分利用无人机的高效运输能力,将急需的救援物资快速送达被困群众手中｡无人机可以搭载食品､药品､饮用水､通讯设备等关键物资,通过GPS精准定位,实现物资的精准投放｡这不仅大幅缩短了救援物资到达灾区的时间,还能确保物资精准送达最需要的人群手中｡例如,在洪水灾害中,无人机可以在短时间内向被困群众投放数千份紧急救援包,包含食品､水和医疗用品,为群众提供及时的生存保障｡另外,在复杂地形或夜间救援中,无人机能够发挥重要作用｡利用红外热成像技术,无人机可以在夜间或视线不佳的条件下,搜寻被困人员｡红外热成像能够捕捉到人体散发的热量,即使被困人员被掩埋在废墟下,也能被迅速发现｡这大大提高了救援效率,减少了人员伤亡｡据统计,在夜间救援中,无人机红外热成像技术的运用使救援队伍能够发现超过80%的被困人员,大大提高了救援成功率｡最后,无人机还能在灾区上空建立临时通讯网络,为救援队伍与指挥中心提供稳定的通信保障｡在自然灾害中,通讯设施往往受损严重,导致信息传输受阻｡无人机可以搭载小型通讯设备,在空中建立临时通讯基站,为救援队伍提供稳定的网络连接,确保指挥信息的及时传递｡通过持续监测灾区环境变化,无人机能够为救援队伍提供安全预警｡例如,在火山爆发或泥石流灾害中,无人机可以实时监测火山灰或泥石流流向,为救援队伍提供及时的避险建议,确保救援行动的安全进行｡

3.3科学评估灾情,做好灾后恢复

灾后恢复与重建阶段,无人机同样发挥着不可替代的作用｡首先,救灾人员往往借助无人机搭载高分辨率遥感设备,捕捉地面细微的变化,生成详尽的灾害损失评估报告,里面往往包含了植被破坏程度的具体数据,以图像､图表和报告的形式呈现,如受灾区域植被覆盖度下降百分比､植被种类受损情况等,准确反映土壤侵蚀状况和基础设施损毁情况｡例如,在洪水灾害后,无人机可以迅速绘制出洪水淹没区域的土壤侵蚀强度图,标注出侵蚀严重的区域,为灾后恢复规划提供科学依据｡其次,结合地理信息系统(GIS)技术,无人机能够生成详细的灾害损失地图,其中标注了灾害损失的具体位置,并根据损失程度进行分级,为救援物资分配､重建项目选址等提供精准指导｡例如,在地震灾害后,无人机可以生成建筑物损毁等级图,根据损毁程度将建筑物分为轻度､中度和重度损毁,为救援队伍和重建部门提供直观的灾害损失信息,确保救援物资和重建资源能够迅速､准确地送达最需要的地方[4]｡最后,在灾后生态修复中,无人机可以根据火灾区域的土壤和气候条件,选择合适的植被种子进行精准播种,同时喷洒适量的肥料,促进植被生长｡据统计,使用无人机进行生态修复,植被恢复速度可提高30%以上,有效减少水土流失,改善生态环境,并通过定期巡航灾区,持续监测灾区植被生长情况､土壤湿度等生态环境变化,为生态修复效果提供实时反馈,以确保修复措施的有效性｡

3.4数据驱动监测,做好智慧决策

无人机在林草自然灾害应对中的综合管理与持续优化策略,是实现灾害应对高效化､智能化的关键｡首先,通过构建无人机监测网络,实现林草区域全天候､全方位的灾害监测,比如,利用高清摄像头､红外传感器等设备,实时监测林草区域内的异常情况,如火灾､病虫害等,为灾害预防､应急响应与灾后恢复提供持续的数据支持｡其次,通过改进无人机的飞行稳定性､提高续航能力,确保无人机能够在恶劣天气､复杂地形等条件下稳定作业｡同时,工作人员还需不断升级监测技术,提高无人机对灾害的识别精度和响应速度｡最后,建立无人机应急响应机制,明确无人机在灾害应对中的任务分工与操作流程,比如建立灾害监测､信息传递､物资投放等关键环节｡通过定期演练和培训,确保无人机操作人员能够迅速､准确地响应灾害事件,为灾害应对提供有力支持｡

4、结束语

无人机技术在林草自然灾害监测中的应用与应对策略展现出了巨大的潜力与价值｡通过高分辨率遥感､快速响应与灵活部署,无人机为灾害预警､应急响应与灾后恢复提供关键信息支持｡随着无人机技术的不断发展与完善,其在林草自然灾害监测中的应用前景将更加广阔｡林草自然灾害领域的从业者需继续加强无人机技术在林草灾害管理领域的应用研究,从而提升我国林草自然灾害的监测与应对能力,促进生态环境的可持续发展｡

参考文献:

[1]杨红娃.新形势下森林草原防灭火基础设施建设现状与展望[J].农业灾害研究,2023,13(12):40-42.

[2]祁金亮.关于新时期林草资源监测智慧化发展的探讨[J].电脑爱好者(普及版)(电子刊),2022(9):633-634.

[3]邹全程,卢渊,关震,等.全国森林草原防火支撑体系构建探讨[J].林业资源管理,2022(4):1-7.

[4]王志坤.无人机摄影测量技术在地质灾害调查中的应用[J].中国金属通报,2021(20):214-215.

文章来源:于香军.林草自然灾害的无人机监测与应对策略[J].中国农机装备,2025,(04):101-104.