无人机技术应用与森林防火的技术方案.docx

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1、无人机技术应用与森林防火的服务方案2023年6月目录目录1 .无人机应用环境11.2 林业资源普查11.3 动物监测11.4 地形地貌普查21.5 无人机保护区生态巡护31.6 水域巡查41.7 无人机防范盗采盗伐盗猎41.8 无人机林区应急救援52 .垂直起降无人机巡检方案概述72.1飞行平台介绍92.2部件介绍152.3应用体系架构212.4性能优势与技术特色点233 .森林防火态势软件244 .无人机管控平台264.1监控无人机视频画面274.2监控无人机飞行参数294.3分级空中管理294.4禁飞区解禁在线审批304.5飞行数据管理及分析315.案例325.1北京密云平谷-森林防火应急

2、救援325.2四川凉山木里-森林防火应急救援335.3沈阳棋盘山-森林防火应急救援355.4内蒙大兴安岭-森林防火应急救援361 .无人机应用环境中国国土辽阔，动植物种类丰富，地形地貌多种多样。全国范围内有350多个自然保护区。这些保护区分布在全国各地，面积广袤，很多地方人迹罕至。由此导致保护区基础设施薄弱，道路、电力、通信建设成本巨大。另外，保护区人力资源缺乏，工作量缺口巨大，巡逻效率低,常态化巡逻压力巨大，这些都制约着自然保护区的建设、管理和发展，急需有效手段增加巡逻效率。自然保护区急需高科技手段增强管理能力，在这种情况下，无人机是一个非常好的补充巡逻手段。垂直起降固定翼无人机，凭借超长的

3、续航和图传大区域覆盖能力，能有效的解决保护区日常巡逻手段缺乏的问题，并能大范围的提高巡逻效率和频次。1.2林业资源普查利用航空立体影像进行保护区空间结构探测是实现自动化高精度植物调查的重要手段之一，其有据可查的历史可以追溯到上个世纪初。但由于早期航空立体影像处理的专业化程度较高，自动化程度较低，加之影像获取成本较高，限制了其在测绘之外的领域进行推广应用。近年来，无人机平台的快速发展和航空立体影像自动化处理程度的显著提高，大大降低了航空立体影像的获取成本和处理的技术门槛。因此，在森林遥感领域越来越多的研发人员开始关注如何利用无人机航空立体影像对森林空间结构进行探测。无人机航空立体影像与有人机立体

4、航空影像的重要区别之一在于空间分辨率，前者通常在厘米级，而后者通常在分米级。目前对利用无人机航空立体影像进行植物普查的研究刚刚起步，主要是利用对有人机立体影像的认知进行无人立体机立体影像的分析。1. 3动物监测动物监测的意义在于了解野生动物种群的现状和变化、提供野生动物数量和栖息地状况的必要信息、制定野生动物管理策略、评估野生动物价值、掌握野生动物资源现状。野生动物监测目前存在的问题是野生动物监测中专业人员相对匮乏，缺乏资源环境基础数据的长期积累，野生动物物种分布的关键地区和保护区的投地形复杂人员无法抵达或抵达危险性太高等问题。无人机监测系统作为智能化保护区管理体系的一部分，使得巡护手段由原来

5、单一的地面巡护发展为现在空地结合全方位巡护模式。空中巡护有着机动性强、速度快、观察范围广、巡护效率高等地面巡护不能比拟的优点，还对人、车无法快速到达的地带进行保护区资源调查、生态环境监测、保护区森林防火、保护区病虫害防治等方面的工作起到重要的辅助作用。无人机系统避免了原始人工巡查的局限，大大减少了监测巡护设备的成本。具有监测范围广，对物种检测多样性，提供资料迅速及时等特点。无人机系统投入使用，大大提升了保护区保护和管理能力。1.4地形地貌普查无人机航测通常低空飞行，空域申请便利，受气候条件影响较小。对起降场地的要求限制较小，可通过一段较为平整的路面实现起降，在获取航拍影像时不用考虑飞行员的飞行

6、安全，对获取数据时的地理空域以及气象条件要求较低，能够解决人工探测无法达到的地区监测功能。升空准备时间15分钟即可、操作简单、运输便利。车载系统可迅速到达作业区附近设站，根据任务要求每天可获取数十至两百平方公里的航测结果。自然保护区面积辽阔，地形和气候复杂，很多区域常年受积雪、云层等因素影响，导致卫星遥感数据的采集受一定限制。传统的大飞机航飞国家有规定和限制，如航高大于5000m,这样就不可避免的存在云层的影响，妨碍成图质量。另外还有一定的危险，在边境地区也存在边防的问题。而低空无人机就很好的解决了这些问题。不受航高限制，成像质量、精度都远远高于大飞机航拍。15无人机保护区生态巡护1.5.1

7、病虫害普查防治无人机巡查系统可以对枯死木、变色树、异常林分进行精确定位，采集有效的影像资料，同时还能及时发现病虫害，为林业有害生物预测防治提供科学有效的依据。2018年4月，四川赤水河畔，一架白色无人机划破长空。数小时后，一张赤水河畔某林场松树松材线虫疫情专题图，放在了川黔两省森防总站的办公室，受灾松树分布及灾害规模一览无余。记者从四川省测绘地理信息局获悉，这是他们自2016年以来第六次和四川省森林病虫防治检疫总站合作，也是第三次跨省开展地理国情信息服务林业病虫害防治工作。通过对赤水河流域、盆地东南地区、渠江上游、秦巴山区等松材线虫病疫情严重区域进行监测，获取了这些区域松树林的健康状况数据，经

8、多期动态对比监测分析，诊断区域松材线虫病情，以便林业部门开展有害生物防治。该体系改善了传统疫情监测方式，实现了病死木得快速定位、疫情数据的快速统计和更新、外业的精准定位，为林业有害生物疫情防治等工作提供了精确的数据支撑。1.5.2 森林防火巡查保护区森林防火巡查的特点为：面积大，地形地址复杂，森林火灾频发，人力严重不足。为了补齐此短板，多地保护区开启了“无人机+巡护员”的巡逻新模式，实现最大效益化。目前无人机已被充分运用于资源保护、森林防火等山区各项常规巡逻领域。8月份的重庆连晴高温天气，使“森林防火”这根弦也绷得紧紧的。在全市发布首个“森林火险红色预警”后，全市26200多人巡山守卡，酷暑下

9、辛苦程度可想而知。后启用无人机实施森林防火巡查，20分钟巡查的范围，相当于几十人一天的活动距离，大大降低了直升飞机成本，减轻了护林员的工作强度，并且更灵活，更快捷，指挥更方便，增加工作效率。1. 6水域巡查近年来，我国水域巡逻面临的情况日益多样化，任务也越来越重。仅仅依靠船艇等装备已无法满足当今保护区水域监管救助“空、海、地”三位一体化的需求。为适应当今水域保护务复杂性和多样性的变化，将无人机技术应用到水域巡逻中，用以提高水域监管救助能力。浙江省绍兴市柯桥区借助无人机巡河，从而使一些难以走到的或被忽略的河道(段)不再成为盲区。相比陆地和水上巡河，无人机天空巡河有速度快、视频清晰、覆盖范围广的特

10、点。通过无人机巡逻，发现多处问题，主要有水域蓝藻滋生、河面有漂浮物、非法捕捞，水域违章搭建、水体侵占、及企业偷排等问题。1.7无人机防范盗采盗伐盗猎无人机的应用领域正逐渐扩大，除了空中拍摄与侦察以外，结合大数据(bigdata)还能更进一步深入动物或森林保护区对抗盗猎与滥恳滥伐、侦测粮食作物生长以及寻找迷途者等许多其他目的。无人机可以对可疑人物采取的各种逃跑方式进行跟踪、监视，也可搭载红外设备对野外人员进行监控。在任何情况下，均可进行快速部署,抵近目标区域进行侦查，通过专业吊舱快速获取战场情报，为地面单位或远程指挥中心带来实时的战场战术预警和目标定位，亦可对目标进行秘密侦查与监视，并且可以将涉

11、事人员的逃跑路线提前通报地面安保力量，提高执法效率和准确性。并且无人机可对监视区大范围隐蔽侦查，并可根据目标的移动进行监视区域调整，地面目标完全无法察觉，警力可以隐蔽在较远地点，避免暴露。同时全程记录视频，对视频证据的搜集十分有效。2018年10月海淀森林公安民警对之前辖区内摸排的15处重点地块展开工作，并将湿地保护区周边，平原造林地块内作为重中之重加大巡控力度。前不久，凤凰岭森林公安派出所接匿名举报反映海淀区稻香湖路附近有人非法狩猎。接报后民警第一时间赶赴现场开展工作。专项行动中，海淀森林公安首次借助无人机高空侦查这一科技手段在海淀北部重点有林地区试行“无人机辅助侦查，联动警力精确打击”工作

12、模式，增加了重点部位的巡护面积和频次，为候鸟迁徙之路做好了保驾护航工作。1 .8无人机林区应急救援1.1.1 火灾救援救灾的第一要务就是救人，所以几乎所有重要的救援工作都是以人为中心。但是由于灾后地区情形变化较大，而人群又比较分散。这时候,无人机高视角的优势就显露了出来。在2017年7月的湖南洪灾中，利用无人机定位到了一位因洪水受困四楼长达两天的老人和她的女儿。最后在无人机的指引下，救援军人成功将受困人员救了出来。2015年6月1日晚，一艘从南京驶往重庆的客船“东方之星”轮在长江中游湖北监利水域突遇龙卷风发生翻沉。事发客船共有458人，其中旅客406人。事发后，救援方迅速出动红外热成像无人机加

13、入到长江沉船的搜救工作中来，解决了江面能见度极低带来的搜救难题。而各媒体出动的航拍无人机也向公众传达了现场的直观影像。从长江沉船救援中无人机的使用来看，鉴于其灵活机动性，无人机已成为灾后救援、紧急事故救援的标配。除了航拍功能之外，无人机云台可搭载多功能的传感器设备，为搜救工作提供宝贵的现场信息及最佳救援时机。1.1.2 人员搜救无人机可以利用人与周围物体不同的红外线反射原理，在荒漠、山林等地区对受困群众进行侦查和救援。无人机在低空进行航拍可以短时间大范围的进行搜索，节约了人力物力。不仅如此，在大范围的搜素过程中，无人机可以对地表物品情况进行客观分析，通过数据来搜索到往往靠肉眼难以发现的人和物。

14、在传统的山区人工搜救模式下，人员往往要深入林木茂盛的山区，面对悬崖峭壁、高山深涧的威胁，搜救工作就面临着危险系数高、效率低、耗时耗力的问题。直升机因体积庞大、飞行成本高且起飞、飞行时受到的限制较多。而无人机搜救具备机动性强、灵活性高、成本低的优势。无人机搜寻一座山只需十几分钟。这其中还不包括一些危险地形和人员无法到达的区域。80多岁老人迷失在南京汤山山区，汤山地区山地面积广阔，加之老人年纪大了，有轻度老年痴呆，随时有生命危险。派出所出动二十余警力搜山3个小时未果，出动“无人机”低空搜寻半个小时后，在句容地界的一处山洼里发现了走失的老人。2018年3月12日，20岁的大一女生在山东省玉泉山失踪。

15、家属经多方联系无果后，紧急向警方报案。一支由公安、消防、专业救援队组成的救援力量，进山开展搜救。经过无人机空中搜索，最终锁定失踪女孩倒在半山腰一处山窝盲区处。众人接力托举，医疗直升机7分钟接女孩飞抵医院，为抢救生命提供了宝贵的时间。2 .垂直起降无人机巡检方案概述垂起起降无人机应用方案,将30km中继数据链和便携手持PAD地面站系统结合，具有超远距离信号覆盖、事件快速响应、长航时巡检、机载AI智能处理等多项强大功能。接到紧急任务，无人机可以几分钟内到达目标区域上空静音盘旋巡逻，将地面信息实时传送到管理人员手中，可以配合执行全域范围空中巡检，为保护区日常工作提供重要支持。中继端放黄舟点地面端大空端空中巡逻飞行平台航电：四合一系统载荷：G2030二轴M舱双光的卜约信变焦三余度飞控-图数音T栈1据透-AI识另腴*朋米精度RTK定位2阡米卷（输301n无中继）放置起匕场地地面触摸操控站（含4G网播）左巡汽播模块软件）I远程端I移动终增、指挥中心移动指挥中心远程智能终端垂起固定翼飞行器和机载设备:主要由飞行器、航电、载荷、中继器和地面设备组成。飞行器机体使用了新材料技术一凯夫拉材料制作的机身,同等机型条件下，最大限度减轻了机体重量，增加了机械强度，最大续航时间超过150分钟，最大抗风能力起降阶段6级，巡航阶段7级，最大飞行速度可达到125kmho