谭飞理 2005年12月25日
摘要：本文简介了3S技术，介绍了3S技术在航空护林中的应用，并根据目前存在的问题提出建议。
关键词：3S技术；航空护林；林火监测
引言
航空护林是森林防火的重要组成部分，是我国现阶段采用的一种先进的防火、灭火措施。在科技的迅猛发展新形势下，不断研究探索应用高新技术发展航空护林，对于充分发挥航空护林在森林防火中的尖兵作用，提高灭火效益，降低森林火灾的损失，保护森林资源，具有重大意义。3S技术是现代科技发展的产物，其具有快速、实时空间信息获取与分析的能力，它在林业上的诸多方面如森林调查、规划、资源动态监测、森林灾害监测和损失估计、森林生态效益评价等有广泛的应用。本文就3S技术在航空护林中的应用进行初步探讨。
1 3S技术简介
3S技术是以遥感(Remote Sensing,RS)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)及地理信息系统(Geographical Information System,GIS)为基础，与计算机及网络技术、现代通讯技术等其它技术手段有机集成，从而构成的新型高技术综合应用系统。
3S技术利用RS的大面积获取地物信息特征，GPS快速定位和获取数据准确的能力，GIS的空间查询、分析和综合处理能力，三者有机结合形成一个系统。RS 、GPS与GIS这3个技术各有侧重,互为补充。RS是GIS重要的数据源和数据更新手段，而GIS则是RS数据分析评价的有力工具；GPS为RS提供地面或空中控制，它的结果又可直接作为GIS的数据源。在3S系统中，RS相当于传感器，用于获取信息；GPS相当于定位器，进行定位、定向导航；GIS相当于中枢神经，对信息进行综合分析处理。
2 3S技术在航空护林中的应用
3S技术在航空护林上主要应用于林火监测、巡护航线规划、巡护飞行等方面。通过3S技术的综合集成应用,可以实现森林资源信息的快速采集和处理,林区防火监控信息系统能及时发现并报告林火发生的地点以及火情大小,为森林防火和航空护林决策提供早期预警信息和强有力的基础信息资料及决策支持[1],从而使航空护林的巡护侦察、直接灭火更具有针对性，极大地提高森林防火的综合防、扑火能力。
2.1 3S技术在林火监测中的应用
3S技术在航空护林林火监测的应用主要利用卫星以及飞机对森林火灾进行监测。
卫星林火监测在空间层次上是基于最高层的森林火灾监测手段。卫星林火监测的基本原理就是应用3S集成技术，首先运用遥感卫星对地球表面进行扫描，当林区有火点时，RS技术会实时捕捉到瞬间的热红外遥感图像(或CCD数字阵列)。与此同时，GPS技术能准确地采用空—地定位测量，测得火点的三维空间数据，而后通过卫星地球站把扫描信息接收下来，迅速地输入在线连接的由计算机系统支持的GIS系统，GIS对这些信息进行处理，识别出红外热点(hot spot)，根据植被信息对热点类型进行初步判读，从而实现对森林火灾的卫星监控。应用气象卫星进行林火监测具有覆盖范围广、时间分辨率高、时效性强等优点[2]。
2.1.1 林火动态监测
利用卫星林火监测系统，不仅可以及早发现早期林火，及时发现并通报热点信息，有效防止小火酿成大灾，为实现打早、打小、打了提供准确、快捷的科学信息。而且可以对已发现的林火，特别是重大林火蔓延情况进行连续跟踪监测，并提供火场地区的气象信息等。当发生重大森林火灾时,一方面可据热点的变化(如面积、亮温、烟雾等)判断林火的蔓延情况, 根据图象上烟、云的情况简要地分析预报火场的风向、天气，另一方面可切取火场周围200至300km范围的云图, 进行不同时段的气象形势(如云层运动、地面湿度等情况)分析,提供给扑火指挥部和航空护林部门作扑火决策参考；利用林火监测图象结合火区的地理信息，林相图等背景资料，可提取火区的林相结构，分析预报火行为[2]。
2.1.2 灾后评估
利用卫星林火监测图像，可以进行过火面积的概略统计，火灾后损失的初步估算及地面植被的恢复情况监测、森林资源的宏观监测等工作[2]。
2.2 3S技术在航空护林固定巡护航线规划的应用
目前，固定巡护航线的规划一般是参照过去的火灾发生情况和一些明显的地标(如铁路、公路沿线等)结合作为重点，在地图上人为画出覆盖整个巡护区的多条航线，这种规划航线的方法盲目性较大。而根据卫星监测提供的林火信息，如地面的植被信息，宏观的森林资源情况，结合所提取地理信息，通过对卫星热点进行分析，为日常森林防火及航空护林提供气象、地理信息，航空护林部门参考利用这些信息更合理规划飞机巡护航线，对高火险区进行重点监测，减少了航护飞行的盲目性。
2.3 3S技术在航空护林巡护飞行中的应用
3S技术在航空护林巡护飞行中的应用一是导航，二是快速定位，三是火场面积估算，四是信息传输。根据卫星林火监测提供的热点(hot spot)位置，巡护飞机利用GPS导航可以迅速飞到热点上空，通过观察，判断是否为林火。在巡护飞行中，一旦发现火情，飞行观察员首先利用GPS定位仪快速确定林火位置所在经纬度，而后指令飞机沿火场边缘飞行，利用GPS定位仪可以估算出火场面积，同时利用信息采集系统(相当于RS)及以GPRS技术即通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)为核心的无线宽带网络传输技术，把采集到的火场信息传送基地，基地接收到信息经计算机GIS分析处理后，在计算机屏幕上显示出火场的动态变化，为制定扑火战术方案提供第一手参考资料。
应用3S技术巡护飞行，在处理火场具有以下特点：
⑴火场信息的采集快，利用GPS、RS能快速采集到火场基本信息。
⑵火场信息向基地传输的速度快，飞机上的观察员到火场的同时，地面接收显示系统就可以看到。
⑶传输的信息量大。观察员肉眼所看到的火场情况都可以通过采集系统和无线宽带网络传输技术传送到基地。利用3S技术处理监测火场，可使地面扑火指挥部门及时、准确、真实地掌握火场情况。
3 问题及建议
3.1 问题
目前，全国卫星林火监测网络由国家林业局森林防火预警监测信息中心、西南林火监测分中心及西北林火监测分中心组成。其中，西南林火监测分中心设在了西南航空护林总站，为航空护林创造了良好的条件，随着卫星林火监测的应用，航空护林进入了一个新的发展阶段。利用3S技术，使航空护林和卫星林火监测密切配合，增加林火监测的覆盖面，提高了火情监测的准确性和林火信息传递的快捷性，既解决了边远地区卫星热点核实难的问题，又可减轻地面防火部门核查热点的困难，也使航护效益大大提高。但是3S技术在航空护林方面的应用尚处起步阶段，面临的问题还很多，主要有以下问题。
⑴软件方面。近年来，我国借助 N0AA和风云气象卫星初步实现了森林热点、火灾的卫星影像监测，但是，相对而言，对于及时、准确掌握森林资源变化和实时监测森林火灾的技术，目前还没有很好的突破。比如：充分结合RS 、GPS和GIS的技术，基于先进的火灾预警模型，林火蔓延模型，为防范和扑救森林火灾提供全面辅助决策信息的实用的比较成型的软件系统还没有出现。
⑵硬件方面。航空护林现有的设备亟待升级，比如现有的GPS定位仪精度不够高，采集系统很多航站还没有配备。
3.2 建议
要想在航空护林中应用好3S技术,需要从以下几方面进行努力:
⑴充分利用卫星林火监测和飞机监测结合，充分研究探讨使3S技术与航空护林工作紧密衔接的软件,实现真正的一体化。
⑵确定重点课题，给予经费扶持。
⑶加快航空护林设备更新换代，增加技术含量。比如在巡护飞机上安装红外探火系统，它由红外探头、稳定云台及伺服控制系统、图像GPS定位系统、图像无线传输系统、图像监视及存储系统和供电系统组成。该系统组建完成后，在现有卫星通信指挥的配合下，将监测图像完整地通过机载微波通信系统传输到地面，接收到的图像信号经过简单的编辑处理、显示和存储后，可以提供给前指作扑火指挥决策用[4]。
⑷加快专业技术人才培养。培养技术骨干，在航空护林工作中积极应用3S技术，提高工作效率，实现航空护林现代化。
参考文献:
[1]黄勤珍，孟文.应用3S实现森林火灾自动监测与预警.仪器仪表学报,2004，25(4)：163-164.
[2]西南航空森林消防网.卫星林火监测基本原理.http://www.xnslfh.gov.cn，2004-7-7.
[3] 郑林玉，任国祥.中国航空护林.北京：中国林业出版社，1995.1.
[4]西南航空森林消防网. 机载红外探火系统介绍.http://www.xnslfh.gov.cn，2005-5-27.
[5] 冯仲科，岳金柱等.排队论在灭火兵力出动与3S技术在灭火指挥系统中的应用初探.森林防火，2004,1：34-37.
[6] 施拥军，王珂.3S技术在林业中的应用.浙江林业科技，2002,22(6)：46-50.
[7] 年光延，李锡福等.浅谈“3S”技术在防灾减灾中的应用.高原地震，2001,13(3)：67-70.
[8] 王雪，卫发兴等. 3S技术在林业中的应用.世界林业研究，2005,18(2)：44-47.
作者简介：
谭飞理，助理工程师，西南航空护林总站百色站。
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