森林防火中无人机的应用现状及发展趋势

根据国内外相关文献,对森林防火现状及无人机的发展趋势做出了总结.无人机在森林防火方面近几年已经得到大力发展和广泛应用.但是目前国内针对森林无人机的研发较为缓慢.无人机中低空监测系统具有动作灵活、使用成本低、维护操作简单等技术特点及其独特的优势.就森林防火无人机的理论与技术进行研究具有一定的现实意义.     

基于ZigBee的物联网森林防火系统设计

本文介绍了一种基于ZigBee技术的森林防火系统,采用ZigBee和GPRS无线通信传感网络、数据集中处理和单片机等技术,重点叙述ZigBee组网的设计方案,包括软件设计和硬件设计。系统实现了森林环境参数采集、传输、监测及管理等功能。     

基于北斗卫星通信的森林火灾监测系统

森林资源多分布在野外或偏远山区,由于雷击等自然灾害时有发生,而且在大风的作用下,扩展速度极快,所以森林防火必须做到实时监测且快速响应.文章讨论了森林防火监测的设计原理及性能.系统采用模块化结构,主要包括传感器感知模块,主要功能是采集各项火警数据;单片机主控模块,其功能是控制各模块协调工作;北斗卫星通信模块,其主要功能是进行数据传输和通信.感知模块主要是针对火灾发生时产生的烟雾、火焰、发光等物理现象,运用烟雾、温度、光照等快速传感器进行综合监测,根据火灾严重性程度设置从低到高的三级报警模式,有力地提高了报警成功率.北斗通信模块采用GYM2003B北斗RDSS全功能通信模块,主控芯片采用宏晶科技有限公司生产的低功耗、抗干扰能力强的STC89C52RC单片机.实践证明,此系统具有结构简单、监测准确、报警成功率高及成本低等优点.     

基于视频的林火烟雾识别方法

森林火灾是威胁全球森林面积的一大重要因素,而烟雾作为森林火灾早期的一种显著现象,应当作为森林防火监测的首选目标。该文针对绕固定轴作周期性转动的摄像机拍摄的视频,构建林火监测与识别系统。系统包括视频帧定位、前景提取、烟雾判定、背景更新等模块。提出了一种基于背景帧序列分段模板匹配的视频帧定位算法,可以实现视频帧在全景背景中的快速准确定位。在前景提取和烟雾判定等模块中优化并融合了多种现有的图像处理方法,取得了良好的效果。整个系统可以实时运行,并可以在较长时间内保持稳定状态。     

基于Bootstrapping支持向量机算法的森林干扰遥感监测

森林干扰在全球和区域碳平衡、气候变化、植被生产力、蒸散发等多方面都有着重要的影响.遥感技术以其在动态监测中经济便捷的优势而成为大尺度森林干扰监测的主要手段.本文以大兴安岭为研究区域,利用2006年1km分辨率的MODIS反射率、LST和NDVI数据,有效提取归一化森林干扰变化信息.针对本研究扰动象元点与非扰动象元点存在较大差异的不平衡性问题,对比了SVM,one class SVM(OCSVM),和bootstrapping SVM分类器在不平衡分类中的效果,结果表明,bootstrapping SVM能够获得更稳定的模型和更高的精度,总体精度达99.14%,kappa系数为0.87,说明基于MODIS粗分辨率数据和bootstrapping SVM算法可以克服不平衡分类问题、有效提取森林干扰区域,可作为一种经济可行的对大区域甚至全球森林干扰监测的方法.     

极化雷达与光学遥感森林雪灾破坏协同监测

以贵州省扎佐林场为例,利用全极化雷达与光学遥感数据进行森林雪灾破坏状况协同监测,分析了倒伏森林与健康森林的后向散射特性及其差异,重点分析了倒伏森林与健康森林的极化响应特征、散射机制及其差异。基于雪灾破坏前后森林的散射机制变化,利用Freeman-Durden分解方法对倒伏森林进行了识别。为了进一步优化识别效果,引入了高分辨率光学数据,采用优选的融合方法, 将雷达与光学遥感数据融合,得到了较好的倒伏森林识别效果。研究结果表明,利用雷达与光学遥感数据协同监测森林雪灾破坏是可行的,而全极化雷达遥感数据在森林类型识别和森林破坏监测方面具有独特的优势,在我国西南地区的森林资源调查和灾害监测中具有广阔的应用前景。     

自组织临界性与大规模森林火灾的防治

对经典的自组织临界性森林火灾模型进行了数值模拟,在此基础上,重点对我国1960,1970,1980和1987年前后,以及日本1995年前后的森林火灾发生情况进行了比较,分析了大规模森林火灾的发生频率与中小型森林火灾之间的联系.结果表明森林火灾模型可以描述森林火灾系统的自组织临界性,并与真实的森林火灾数据符合得较好.森林火灾系统的自组织临界性对火灾防治有一定的指导作用.     

基于实地核查的气象卫星森林火情监测真实性检验

随着卫星平台的高速发展和监测技术的日趋完善,气象卫星凭借高频次和高时效特点在森林火情监测方面具有独特优势。研究简要介绍了气象卫星森林火情监测原理,提出了卫星监测缓冲区半径人工核查法,对极轨气象卫星(polar-orbiting meteorological satellite)上下文法(contextual)和静止气象卫星(geostationary meteorological satellite)时序法(temporal sequence method)计算得出的林火监测结果进行真实性检验。结果显示,极轨与静止气象卫星结合的森林火情监测方法的真实火点率达81.03%,具有较高的时空稳定性;湖南省真实火点分布具有明显的时空分布集聚特征,湖南南部五地级市监测得到的真实火点占全省真实火点的76.60%,“林火较高发期”监测真实火点占全部真实火点的81.96%;静止气象卫星首次监测到的真实火点占全部真实火点数的96.28%,FY4A国产静止气象卫星在森林火情监测中体现了明显高精度优势。研究表明,卫星监测实地核查为森林火情真实性检验工作提供了重要的核验数据,填补了国内大尺度长时序森林火情监测...     

基于图像识别算法的森林防火系统设计

传统的森林火灾监测技术包括人工护林监测、飞机航测、卫星监测等。本文提出一种基于普通CCD摄像头和瞭望塔上现有的短波无线通信设备的森林防火监测系统,根据实时图像与参考图像的差分及小波分解结果,当有异常情况发生时,提取出火焰及烟雾区域,判断提取区域是否具有烟雾和火焰的动态特征。若判定发生火灾,即将压缩后的图像通过短波通信设备传回指挥中心。     

关于做好桦南县森林生态效益补偿工程中林业有害生物监测预报工作的思考

林业有害生物防治工作是森林生态效益补偿工程的重要组成部分,而预测预报工作是林业有害生物防治工作的重要前提和基础,森林生态效益补偿工程中的管护人员积极参与林业有害生物监测预报,配合防治工作人员搞好调查监测,可以提高监测网点布局的合理性,扩大林业有害生物监测覆盖面,充分发挥林业有害生物监测预报人力资源和财力资源的作用,从而提高林业有害生物监测预报的准确性和时效性以及管护人员的工作效率.     

基于MapInfo的县级森林资源地理信息系统的建立与应用

利用县级森林资源调查成果资料,在MapInfo支撑下,建立森林资源地理信息系统. 该系统主要由属性数据处理、空间数据处理和系统维护三大模块构成,可以广泛地应用于森林资源档案管理,造林规划设计,营林作业设计,病虫害的预报和防治,森林火险预警等,为林业主管部门的森林资源动态监测和经营管理提供了一种更有效的工具.     

森林健康理论与病虫害可持续控制——对美国林业考察的思考

美国是一个森林资源比较丰富的国有，同时也是一个森林病虫火等灾害发生比较严重的国家。森林健康是美国近十多年来在森林病虫火防治实践中形成的一种新的理论。笔综合评述了美国森林健康理论的形成过程，森林健康思想的内涵及其实质，以及美国森林健康计划、措施、监测；讨论了美国森林健康理论与实践中值得中国森林病、虫、火等灾害控制工作加以思考和借鉴的几个方面，用科学的思想来指导森林病虫害的防治工作，以天然林的稳定系统结构来指导现有林的改造与营建，将现代化的监测系统与地面定位监测网相结合，对全国森林健康状况进行分析和区划，从而制定相应的管理对策和措施，并应尽快组织力量，加强森林健康理论的研究，汲取森林健康理论和实践上的已有成果，大力宣传森林健康的思路，建立试验示范点，探索符合中国实际的森林健康措施。     

一类随机森林发展系统数值解的收敛性

研究了一类随机时变森林发展系统.通常情况下,随机时变森林系统很难求出解析解.根据Euler方法,构造了系统的数值解,并应用It(o)公式和Burkholder Davis Gundy不等式证明了数值解的收敛性.     

森林生态系统健康理论的形成与实践

在对森林生态系统健康理论的发展历程进行回顾的基础之上,对森林生态系统健康理论的内涵以及恢复与重建等内容进行了系统论述.在对国外森林健康实践的现状进行总结的基础上,指出影响森林健康的主要因素有人类活动、森林生境的简单化与森林系统的破碎、森林经营管理方式、自然干扰因素、外来生物入侵、环境污染以及森林生物的危害等.针对我国森林生态系统的结构、功能和演变的现状、健康状况和林业生态建设宏观战略目标,指出了我国森林健康应该在营造和重建环节、改造和恢复环节、生产经营和利用环节、防止林业生物入侵等方面进行有针对性的研究实践.同时实施森林有害生物的可持续控制,提高森林生态系统免疫能力;预防控制空气污染和森林防火,减轻环境因素对森林生态系统的破坏.     

基于改进TDM-LoRa低功耗森林火灾监测预警系统设计

针对目前森林火灾监测系统成本高、功耗大、维护复杂的缺点,提出一种基于改进TDM-LoRa设计的低功耗森林火灾监测预警系统。系统以STM32系列微处理器为节点控制核心,LoRa-SX1278 芯片为通信模块,并使用增量传输和改进TDM(Time Division Multiplexing,时分复用) 通信机制,有效降低节点能耗,从而延长监测节点和汇聚节点寿命。试验结果表明,数据信息在发射功率20dBm,传输速率为1.2 Kb/s的情况下,节点可在3500m范围内实现丢包率仅为7.2%;在使用2600mAh电池,数据采集上传间隔时间为30min的情况下,单个节点有效工作时间理论可达90.7个月,实现无中继远距离低功耗森林环境监测数据的采集。     

基于图像分析的森林火灾监测系统

森林火灾危害大,损失大.由于其覆盖地域辽阔,环境复杂,仅靠直接接触的传感器检测,监测十分困难,几乎不能实现.本文通过远距离图像采集,获得较大范围的观测区域的动态图像,组建嵌入式视频监控系统,实现动态监控.运用动态图像分析和处理技术,获取动态图像报警和控制信号,并实现实时视频图像Internet网上传送.系统响应速度快,低于20ms;控制精度高,动态图像区域小于背景面积的1%;实现了图像检测火灾和烟雾,构成多功能监控,与温度、烟敏传感器复合使用,实现了立体监控,极大地降低误报率.实验证明,系统方案简单,控制效果好,可移置性强,监测范围广.     

基于长时序影像的森林矿区开采扰动识别

针对煤炭开采对矿区及周围的森林生态环境产生剧烈扰动的问题,提出了长时间序列的开采扰动识别方法.基于1984年—2015年共20期的Landsat TM/ETM+/OLI长时间序列遥感影像,以美国西弗吉尼亚州布恩县为例,利用植被变化监测（VCT）算法,应用综合森林特征指数（IFZ）,构建“IFZ-时间”时间序列轨迹,实现了森林矿区开采扰动的识别,得到扰动年产品,重建森林从扰动到恢复的整个历史周期,可以为矿区环境监测和生态恢复工作提供技术支持.分类精度评价结果显示研究区分类的总体精度达到83.2%,Kappa系数达到0.814,表明植被变化监测算法可以有效地提取森林矿区的开采扰动信息.     

荒漠化区域公益林生态效益监测与对策研究

公益林建设的目标是培育能持续发挥多种效益的森林。2015年,甘肃省林业和草原局开展公益林生态效益监测,在全省现有退耕还林、天保工程生态效益监测网络体系的基础上,系统布设监测样点20个,对全省公益林生态效益进行科学、系统的监测和评价。目前公益林的生态效益监测工作仍不很成熟,可通过建立监测站点,完善监测因子,提高监测技术等措施,最大程度提高公益林的生态效益监测水平。     

枣大球蚧的监测与预报办法

枣大球蚧是森林生态系统组成的一部分,其发生发展受到众多环境因素的影响,由于枣大球蚧发生发展对林果业的发展影响比较大,因此研究枣大球蚧监测、预报和防治具有重要的意义。该文从林果业对地区经济发展和农民收入影响出发,系统的介绍枣大球蚧的虫情监测、检测结果分析、定级标准、系统虫情调查以及预测预报方法,对促进森林资源的可持续发展和林业生态建设的良性循环,以及维护森林生态环境的稳定都有着十分重要的现实意义。     

森林火灾监测传感网能量收集优化技术

建立基于MIMO的传感器网络森林火灾监测系统.针对无线传感器网络(WSN)能量严格受限和节点间能量均衡的问题,引入能量收集技术,完善采用无线信息和功率同时传输(SWIPT)技术的系统模型.仿真分析和原型实验结果表明,MIMO有效降低了能耗;能量效率随发射功率额度的增加而迅速增加,当达到3 dBm时趋向平稳;能量收集方案使节点接收端保留了较多剩余能量,并且节点间剩余能量较为均衡.