森林草原火灾预警系统的探索与应用
2012年3月18日下午，云南省易门县境内发生森林火灾，19日火灾蔓延至昆明境内。此场火灾火势较强，火势蔓延速度较快，预计损失惨重。据调查，此次疑为电力施工人员乱丢烟头所致。
2017年10月，美国西海岸正在遭遇历史上最严重的森林火灾，加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州已有3000多万亩，20000多平方公里的森林过火，至少33人被烧死，6000多栋房屋被烧毁。整个西海岸浓烟滚滚，三个州大部分地区都被烟尘覆盖，天空也变成了血红色或橙色。
2019年3月30日18时许，四川省凉山州木里县雅砻江镇立尔村发生森林火灾，着火点在海拔3800米左右，地形复杂、坡陡谷深，交通、通讯不便 。截至2019年4月4日15时15分，这次森林火灾已确认遇难31人 。4月5日，火灾确认为雷击火，整个火场得到全面控制，已无蔓延危险，火场总过火面积约20公顷，经前方指挥部研判，决定销号。 4月7日，四川凉山木里火场出现复燃，越西县、冕宁县发生森林火灾。
2020年3月30日下午，西昌市泸山突发森林大火，18名扑火队员和1名向导不幸遇难。截至31日零时，过火面积1000公顷左右，毁坏面积初步估算80公顷左右。
2019年7月开始燃烧的澳大利亚森林山火，山火烧毁考拉80%的自然栖息地，超2万只考拉死亡；
5亿多只鸟类和其他动物丧生；
山火过火面积超过5.25万平方公里；
澳洲多地温度连续多天40℃以上，甚至接近50℃；
死亡人数上升至27人……
然而，由“星星之火”逐步发展成熊熊的弥天大火，这样的实力屡见不鲜。一场灾难给人带来的除了伤痛还有启示。那么，这场灾难及类似事件人们又能从中得到什么样的启示？显然，森林防火如靠单纯监控、简单的人防是远远不够的。对于安防来说，森林防火应用红外热像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，透过烟雾发现着火点，做到早知道、早预防、早扑灭。以下是根据森林火灾的特点分析关于红外热成像技术在森林防火中的特点及应用。
森林火灾是世界性的难题
世界森林面积达到40公顷，全球森林覆盖率平均为31.7%。森林火灾是林业重要的灾害之一。森林防火也是世界难以攻破的难题，森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间造成巨大损失的特点，从而一旦发生森林火灾，必须以极快的速度采取扑救措施，而在面对森林火灾时贯彻的则是“预防为主，积极扑救”的方针。森林防火的重点就是在这两个字上“防”与“救”。做好这两个字，森林火灾所造成危害将会减小很多。
目前应用技术的劣势
针对“防”，一般目前国内应用的是火灾自动报警技术。主要是基于传感器的检测，而在现有的各种火灾报警和消防监控设备中，大多数场所的火灾检测，都采用常规的火灾探测的方法，其性能优劣直接会影响火灾自动报警的准确度和可靠性，例如感烟、感温、感光探测器，它们分别利用火焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。在大面积森林应用中，传感器由于空间距离大，信号变得十分微弱。大空间使得普通的感烟、感温火灾探测报警系统都无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，即使是高精度的传感器也会由于种种噪声干扰而无法正常工作，导致火情误报或错报，无法满足森林火灾的及时检测需求。上述总结，火灾自动报警技术虽能应对简单的森林防火但缺乏全面、高效、不抗干扰等诸多劣势。而利用红外热成像技术则弥补了这些缺陷。
除了预防性措施外，减少森林火灾损失的唯一有效方法是早期探测、快速反应。因此人们做了大量的努力以获得早期的森林火灾探测，以往较多的是依赖于人工监视。通常人员会在观测塔进行24小时的人工监视。监视人员往往仅装备一些标准望远镜、通讯设备，人工观测区域起绝于事业覆盖的面积。
森林或草原等野外火灾预警技术主要包括几类技术：
第一，基于视频分析为主的探测技术，例如FireWatch应用特定波段的摄像机获取视频图像并进行分析，所用特定波段视频对森林的烟雾有着更好的反应；
第二，目前在中国用的比较多的热成像探测技术（一般采用7~14um热像仪），主要包括采用热像仪的灰度级或者直接的温度值，并配合图像分析技术，进行烟、火的探测分析；
第三，采用多光谱遥感雷达大范围预警监控技术，该系统应用了遥感技术原理，将对360º场景的扫描转换为水平和垂直两个自由度光学系统的转动，通过逐点的方法对范围内每个点的火灾特征光谱进行监测分析，进而实现预警监控，大大提高了系统的可靠性和灵敏度；
第四，分布无线传感网络探测技术，目前处于研究阶段，由于野外环境恶劣，风吹日晒，所以对传感器的要求较高，还没有成功地产品。不过从长远来看，分布传感网络探测技术会是一种有效可行的解决方案。
以上技术类型中，
第一种技术特定视频分析的技术存在明显的弱点，包括远距离条件下的探测、夜晚探测等，因此逐渐只能起到辅助作用。
第二种热成像/可见光双视探测技术，则存在明显的技术参差不齐的情况，探测效能受环境影响很大，误报率高。
目前我们研究应用的多光谱遥感雷达技术配合视频分析监控技术，所形成的系统的探测能力至少是热成像/可见光双视探测技术2倍以上，应该更高，防误报的能力也更强。
LAFWS先进大范围火灾预警监控系统由多光谱遥感大范围火灾预警监控装置、分布智能火灾预警分析服务子站、中大型云台一体化热像测温/可视双视预警探测器或摄像机，无线传输子系统、电源子系统、防雷子系统、气候环境传感器子系统和铁塔组成，监控中心设置中央监控管理平台，向指挥调度人员提供全面的、可操作的现场信息。本系统集成了多光谱和图像探测两种技术，系统早期预警效果更好。
红外热成像技术的特点及应用
红外热成像技术是一种通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。在国外，红外热像仪已广泛应用于安全防范系统中，成为安全监控系统中的明星。而在国内，现阶段也在迅速发展，但应用并不全面。由于红外热像仪具有隐蔽式探测功能，因为没有光的需要，所以省去了制造可见光的费用，入侵者甚至无法知道他们正在被监视。而且具有穿透烟、雾、雨水、烟云等恶劣情况持续工作。
系统特点与优势
1)预警探测能力更强、更快、更高
基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统，探测灵敏度可达0.12m2@1km距离，即便与100mm热像仪的理论探测灵敏度比较，也高约1.5倍以上。预警雷达的有效探测距离可以达到热成像的2倍以上。预警雷达每一个360º全景扫描仅需要3分钟左右，是热成像/可见光双视探测系统的2~6倍或以上。
2)预警探测的可靠性更高
基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统，由于采用了火灾的特定响应波段，并且通过多光谱比较，还可以通过精准的点/区屏蔽（主要是针对城市区域，可能有烟囱等热源的情况），从而保证了探测的可靠性更高，避免或减少误报警的出现。
3)预警探测的定位能力更强
基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统可以提供更精确的极坐标系的坐标数值，便于监控管理平台和3D信息化管理平台转换为更精确的3D地图坐标，实现精确标示。
而针对森林防火，红外热成像技术呈现出的三方面优点：
1、防火监控
基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效防火报警设备，在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源，用现有的普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头。而应用基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，透过烟雾发现着火点，做到早知道、早预防、早扑灭。
采用先进基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统，用高科技手段来加强森林防火工作，在最短的时间内作出决策和调度，从而为森林灭火赢得宝贵时间，最大限度地减少损失是森林防火管理发展的必然趋势。当火灾发生后，尤其是森林火灾的情况下，火焰产生的烟雾很大，往往遮盖了真正的着火点，以及火灾的蔓延趋势。基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统的仪器有很强的穿透烟雾的能力，可有效地发现真正的着火点，以及火灾的蔓延趋势。
2、伪装及隐蔽目标的识别
普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，这时如果采用可见光的观察方式，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统是被动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此不易伪装，也不容易产生错误判断。另外，一般人员也不了解避开红外监视的方法。因此基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统在识别伪装及隐蔽目标这方面的效果明显。同时，森林火灾在地面火被扑灭的情况下，在地下往往还隐藏着地下火，因此，经常会死灰复燃。基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统可通过监控火灾后森林地表的温度，及时发现地表温度的异常，确定地下火可能存在的地点。
3、夜间以及恶劣气候条件下的森林防火
由于基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统在观察、识别目标方面有着众多的优点，所以夜间及恶劣气候条件下也可使用于森林防火的应用。
森林防火是一项长期而艰巨的任务，自然灾害虽不可避免，但是人为纵火或监管不到位是可以靠仪器和加强监管去避免的。基于多光谱遥感雷达的森林预警探测系统可以利用自身优点在对森林防火工作做出正确的判断，也可以根据火情是否发生去采取措施。它弥补了单纯靠视频监控和人防的不足。