試論無人機技術在自然保護區建設中的應用前景

王超

無人機，是利用無線電遙控設備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛行器，實際上是無人駕駛飛行器的統稱。與有人駕駛飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便等優點。在單位時間內，使用無人機觀察面積更大，成本更低，機動性更強；傻瓜式操作，一鍵式回收；清晰攝像頭，清晰成像，實時了解火險數據；無線數字傳輸，避免野外架線；可組合成空中飛行監控系統，可大范圍、多區域在森林區域進行防火偵察；數字云臺結合GPS，火點精確定位，險情現場回饋，輔助搶險救災指揮決策；人機分離，安全性高。無人機的應用避免原始人工了望觀察火情的局限，實現林區管理數字化、科學化，減少林業部門費用支出和管理成本。在監控森林火情的同時，還可對森林資源、生態環境、森林病蟲害及野生動物等進行有效監控。

1當前自然保護區工作現狀

隨著社會發展、人口增長，空氣污染日益嚴重，人類回歸自然的渴望更加強烈，對城市園林地面積進一步加大，使森林防火和森林管護工作形勢更加嚴峻，為有效減少和預防森林火災的發生，保護森林資源和人民群眾生命財產安全，需要投入大量的人力物力。當前，針對人防巡護面積小、視野狹窄、地形地勢崎嶇、森林茂密等森林防火不利因素，積極創新，勇于探索，積極嘗試新方法開展森林防火和森林資源監測工作，勢在必行。

1.1管護面積大，人力物力不足

普遍存在的問題是人均管護面積大，巡護設備簡陋。以遼寧努魯兒虎山國家級自然保護區為例，保護區自然資源管護面積為16128.6公頃，平均海拔在600米以上，海拔800米以上的山峰有10座，占全山脈的22%，海拔1000米以上山峰有4座，占全山脈總數的40%。保護區內國家重點野生保護植物4種，中國瀕危保護植物7種；國家重點保護野生動物34種。維管植物1015種，脊椎動物354種。具有豐富的生物多樣性和巨大的保護價值。目前，保護區共有正式護林員43人，人均管護面積320.93公頃，加上防火緊要期臨時護林員33人，也達到181.57公頃/人，而通用的巡護工具只是摩托車和對講機。

1.2動植物動態監測耗時耗力

為及時了解自然保護區的森林生態系統結構和功能的動態變化狀況，以及區內水文、土壤、植被、地表徑流、地下徑流、動物遷徙規律等情況對森林生態系統的影響，以便有的放矢地落實各項保護措施，需要不定期進行動態監測。然而人們單憑肉眼很難掌握位置較高的樹冠枝葉物候情況。若僅靠科研監測人員徒步監測，不僅消耗體力，耗費時間，還存在管理“盲區”，嚴重影響科研效果。

1.3病蟲害防治難度大

通常的森林生態系統特點是喬木層、灌木層和草本層分明，喬木層樹高林密，林下灌木及草本層生長茂盛。很多地域不便于人工進行病蟲害防治和藥物噴灑。植物是自然保護區野生生物的主體，對植物的保護必須具有病蟲害預報、檢疫、防治等措施。以遼寧努魯兒虎山國家級保護區為例，保護區具有落葉闊葉林的典型性和天然山杏林的成片性，植被茂密、山高坡陡，特別是面積達到3713.1公頃的核心區內，大部分路段年久失修，路況較差，險處叢生，加大了病蟲害防治工作難度。

2無人機技術在保護區管理上的應用前景

2.1森林防火方面

無人機可通過搭載的遙感設備進行日常巡查，進行全天候監測，及時發現火情，將森林火災扼殺在萌芽狀態。對一些林區死角也能夠進行監測與布控，解決地面巡護無法顧及的偏遠地區發生林火的問題。對可疑點或區域，可通過飛行控制單元實時對重點區域進行長時間懸停監控；對火災區域進行火情態勢實時監控，提高滅火作戰效率，防止救火人員的傷亡。在煙霧較大等惡劣環境能夠找出高溫火點，準確把握和及時了解火災現場的各種動態信息，進一步提高火情監測效率。無人機環境適應性強，可在火場高溫、煙霧（低可見度）、有害氣體等多種復雜環境下工作；多種載荷支持白天、夜間工作，全天候隨時可執行任務；效率高，巡查速度10米/秒，巡查范圍最遠可達10公里，若干數量無人機可建立相對穩定的網絡拓撲結構，構成移動節點群，進行森林日常巡護；人機分離，安全性高，最大限度保障消防人員生命安全；攜帶方便，操作簡單，反應迅速，起落對環境要求低。

2.2科研監測方面

運用無人機開展轄區邊界巡查、動植物信息采集工作，可確保轄區森林資源安全，更好地促進生物多樣性保護。相比人力巡護，無人機的巡航覆蓋面積大，巡航時間久，巡航里程長，并且可利用航拍建模軟件進行數據處理，生成正攝投影，為下一步資源管護工作提供了有效數據，實現了高空資源監測和地理信息數據采集的目的。從而有效解決人力物力不足的難題，全面提升巡查監測能力，實現地空巡護監測有機結合，為資源管護保駕護航。

2.3森林病蟲害防治方面

在不便于人工防治的地區地帶，如植被茂密、山高坡陡地區，借助無人機技術對森林蟲害進行藥物噴灑，遠距離遙控操作，調節作業高度、藥滴漂移，利用旋翼產生的下旋氣流有助于提高藥滴對森林層次的穿透性，保障噴灑作業人員安全的同時可節省水和藥物使用量。而且無人機技術防治效率比人工防治效率要高，每天可防治300～500畝，節水節藥、噴灑均勻、節省勞動力。還可實現遠距離操作，避免技術人員因長時間與藥物近距離接觸帶來的身體傷害，達到病蟲害防治目的。