無人機在林業調查中的運用實踐

張光輝

（江西省會昌縣專業森林消防隊，江西會昌 342600）

近年來，世界自然環境惡化，林業資源日益受到重視。人類賴以生存的重要自然資源為人類提供了新鮮空氣，對地球生態多樣性作出了重要貢獻。但是，林業資源調查監測工作中，無論人工現場監測，還是定點監測，都存在著成本高、效率低、時效性和靈活性差等問題。為了進一步提高林業調查工作的效率，有必要發展新的監測手段。近年來，無人機技術的不斷發展為林業監測帶來了良好效果。隨著理論研究和實際應用的深入，無人機在林業調查中的作用將會越來越明顯。

1 林用無人機

1.1 林用無人機的基本概念 無人機來自軍事領域，逐漸擴展到民用領域。無人機的特點是體積小，靈活性好，成本低，機動能力強，已經廣泛應用于許多行業。無人機在林業中的應用時間雖短，但已迅速發展成為專業林用無人機。按無人機結構和飛行方式可分為固定翼和多旋翼。無人機操作簡單，無需經驗豐富的操作者。另外，無人機在巡航速度和有效覆蓋范圍上具有明顯優勢，適合對大面積林區進行監測。但是由于技術復雜，無法實現旋翼槳葉自動控制和垂直起降等復雜功能，限制了其應用。多旋翼無人機隨著計算機技術、微電機技術和MEMS技術的不斷發展，在技術上有突破，并表現出高度的靈活性、操作簡便性和智能化，是無人機未來發展新的方向[1]。

1.2 林用無人機的優勢 在傳統林業監測中，通常采用人工現場監測、定點監測和航空航天影像監測等方法，勞動力成本過高，覆蓋面不夠。人工監測的固定路徑只能監測該路徑附近的林業狀況，對某些環境惡劣的林業地區，監測不全面。定點監督只能監督部分的林業狀況，監督的靈活性差，容易形成監督盲區，無法提供全面監督。相對于傳統的控制手段，無人機在林業監測管理中的應用是對林業管理的重要補充和支持。林業無人機具有高分辨率、高機動、環保、易操作等特點，被廣泛地應用于各種林業信息監測任務中，發揮著越來越重要的作用[2-3]。

1.3 林業無人機的關鍵技術 林業無人機可攜帶多種空氣保護傳感器，包括可見光傳感器、多光譜傳感器、紅外傳感器以及激光雷達等，可以有效保障林業監測的精確度和可靠性。目前，許多傳感器的核心技術都取得了長足進步，可實時傳輸監測結果，實現數據的實時更新，實現對林業的實時監測。

2 無人機在林業調查中運用的優勢

2.1 調查結果更為全面 利用遙感技術和全球定位系統跟蹤技術，林業無人機可以深入林業深處，將探測到的位置圖像信息清晰地呈現給研究人員，并將采集到的信息集成到三維模型中，使研究人員能夠更清楚地了解被測物體的環境信息。舉例來說，無人機可以通過旋轉覆蓋區域的不同角度、高度和地面條件，并將信息返回給操作者，對該區域的林業資源進行調查，操作者再使用地理信息系統軟件生成被調查區域的等高線和階梯級信息，為調查人員實地考察提供相關信息。

2.2 空間分辨率高，反應速度較快 林業調查以遙感數據為基礎，以感知林業分布為依據。無人機全球定位系統能夠捕獲該地區的地面信息，從而在測量范圍內獲得林業信息并發送到計算機設備，操作者可以對無人機返回的圖像進行建模和分析。

3 無人機在林業調查中的應用

3.1 林業病蟲害監測 林業病蟲害監測是林業調查的重要內容。在有病蟲害的林區，植株外形特征如冠形、色澤、密度等將發生明顯變化，可利用無人機圖像進行精確識別，比如橡葉在被橡樹甲蟲破壞后會大量脫落。在此基礎上，提出了一種基于遙感的航空影像數字化處理方法。該方法具有時空連續性、監測精度最優等優點，可用于后續的具體分析。當前，無人機監測在林業病蟲害監測控制中已逐步發揮了不可替代的作用，尤其是無人機監測平臺與專家解釋系統的結合，更能達到有效防治的目的，實現了對林業病蟲害的有效控制[4]。

3.2 林業防火監測 在中國，林業火災頻繁發生。林火每年發生1萬起，造成的損失也十分嚴重，所以對林業火災進行監測具有十分重要的意義。事故性、突發性林業火災的發生會帶來嚴重的后果，但是傳統的監測方法無法及時發現火災，無法及時捕捉火情。而無人機監控技術可彌補傳統監控方法的不足，實現精確撲滅。此外，無人機平臺上的專用傳感器可對林業火災的概率和危險區進行預測，實現早期防火。

3.3 野生動植物與林業資源的調查 無人機可拍攝有高分辨率的影像，用于調查野生動物及林業資源，是各國林業工作者的首選。利用無人機遙感技術對林業動物進行動態監測，有助于給研究者提供有價值的信息，如目標種群的大小和結構、活動周期和個體水平。還可以利用無人機的最新數據，實現林業資源調查，及時掌握林業資源狀況，幫助林業工作者更好地作出決策，提高林業工作水平。

4 無人機在林業調查中的應用實踐

利用無人機遙感技術進行林業調查，可獲得調查區域林業面積的生物量信息。無人機遙感技術可用于林業研究、林業綜合研究、樹木直徑和樹木大小分析，另外，根據無人機拍攝的單棵樹木圖像以及樹冠面積，可以提取出單棵樹木信息，用于分析樹木直徑和大小，預測區域內類似樹木的數量。另外，無人機具有較高的空間分辨率，可以為研究者提供更為詳細和清晰的區域信息。

利用無人機技術可以保證林業面積、樹種面積顯示清楚，并且可以明確林業類型、樹種和材積，核實林地面積。無人機技術應用于林業調查，能找到并反映界面狀況的圖像可以大大解放人力物力，澄清林業調查結果并提高調查效率[5]。

利用無人機技術可以監測林業資源，防止林火。林業資源保護工作中，最難控制的就是火災。將無人機用于林業監測，不僅降低了監測成本，而且具有體積小、靈活性強、快速響應和快速反饋的特點，應用于大面積林區的林業防火，在預防林業火災方面發揮了良好作用。

5 結語

無人機技術在林業調查方面具有獨特優勢。無人機調查能夠自動處理林業信息，并對調查信息進行分類和排序；可以擴大林業調查的范圍，更快地獲取信息，使林業研究更加高效、簡便。