無人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用及前景展望

韋素秋

摘要：指出了隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的科技成果被應(yīng)用到林業(yè)生產(chǎn)和科研活動中，為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動提供了技術(shù)支撐，也促進(jìn)了林業(yè)的快速發(fā)展。結(jié)合多年林業(yè)工作經(jīng)驗，分析了無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用及優(yōu)缺點，以期為相關(guān)林業(yè)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);林業(yè);林業(yè)調(diào)查;前景展望

中圖分類號：S7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）08-0189-03

1 引言

一直以來，基層林業(yè)工作的任務(wù)非常重，技術(shù)手段相對比較落后，往往依賴人工觀測進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且工作方式效率非常低，獲取的數(shù)據(jù)精度不高。現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的對坡勾繪、定點監(jiān)測方式已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)前“精準(zhǔn)林業(yè)”的時代需求[1]。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的興起，在營造林核查、森林資源清查、林政執(zhí)法、森林防火等多項工作中得到了廣泛的應(yīng)用，且取得了非常好的效果，既節(jié)省了大量的人力、物力和財力，也有效的提高了林業(yè)工作的精度水平[2]。

2 無人機(jī)技術(shù)

無人駕駛飛行器簡稱為無人機(jī)，其不需要飛行員進(jìn)行駕駛操作，可以通過操作人員遙感控制或程序控制指揮飛機(jī)的飛行航線、速度、高度等。與載人飛機(jī)相比存在很大的區(qū)別，無人機(jī)環(huán)境適應(yīng)性好、小巧便捷、制造成本低，可以隨時起飛和降落。在無人機(jī)的飛行過程中，為了遠(yuǎn)距離操控?zé)o人機(jī)的航線，往往需要配置衛(wèi)星定位、遙控和監(jiān)測系統(tǒng)等。

近年來，無人機(jī)技術(shù)受到各行各業(yè)的推崇和認(rèn)可，其被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)植保、影視拍攝、電力檢修、高速公路監(jiān)測和遙感監(jiān)測等領(lǐng)域，且取得了豐碩的成果。在林業(yè)的應(yīng)用中，可以根據(jù)具體任務(wù)的需求，搭載多光譜成像儀或紅外掃描儀，基于無人機(jī)技術(shù)的簡便操作，有效控制能源消耗，節(jié)約物力、人力和時間，有效控制外業(yè)作業(yè)風(fēng)險。

3 無人機(jī)在林業(yè)上的應(yīng)用

3.1 林政執(zhí)法

無人機(jī)裝備了可見光相機(jī)和紅外熱成像儀后，可以對一定范圍內(nèi)的林地進(jìn)行高頻次的遙感監(jiān)測。根據(jù)無人機(jī)航拍得到的影像，經(jīng)過一定的技術(shù)處理后，相關(guān)的執(zhí)法機(jī)構(gòu)可以迅速找出林區(qū)中的違法行為，比如違法挖礦、違法建房和違法采伐等現(xiàn)象。遙感影像可以直觀的反映出森林受損的空間位置、面積大小等，為森林公安的執(zhí)法提供參考和依據(jù)。

3.2 森林巡護(hù)、森林病蟲害、森林火災(zāi)監(jiān)測及災(zāi)后調(diào)查評估

在林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中，森林火災(zāi)是非常嚴(yán)重的自然災(zāi)害，給森林資源的經(jīng)營管理帶來巨大的挑戰(zhàn)。在森林防火監(jiān)測工作中，通過有效運用無人機(jī)技術(shù)，基于搭載的影像傳輸設(shè)備和攝像設(shè)備，為火源監(jiān)測提供技術(shù)支撐，將涉及到火災(zāi)隱患的地理坐標(biāo)傳輸給監(jiān)測人員，提供最真實的火災(zāi)情形，為火災(zāi)的撲滅提供數(shù)據(jù)支撐，減小火災(zāi)帶來的影響。根據(jù)多年來的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，無人機(jī)技術(shù)對森林火災(zāi)的檢測率達(dá)到了88.6%，識別率達(dá)到了90.1%。除此之外，無人機(jī)還可以用于森林病蟲害預(yù)防，通過觀測森林樹葉顏色等，獲取病蟲害發(fā)生地的準(zhǔn)確空間位置和面積情況，為病蟲害的防治提供數(shù)據(jù)支撐，為病蟲害的預(yù)測提供幫助。獲取準(zhǔn)確的地理位置后，可以安排植保無人機(jī)進(jìn)行噴藥處理，保證林木的正常生長。

3.3 森林資源調(diào)查、營造林成效檢查與動態(tài)監(jiān)測

判斷林區(qū)內(nèi)部植被的分布情況以及林區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的好壞往往需要參考森林覆蓋率這一指標(biāo)，因此森林資源的調(diào)查工作是十分重要的。一般而言，我國計算森林覆蓋率最常用的兩種方法就是衛(wèi)星遙感以及人工采集。但是，前者的使用成本較高，測量精度較低，后者需要消耗大量的人力物力，效率十分低下。使用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行植被覆蓋率的測量，既可以避免大量的人力物力的消耗，解決傳統(tǒng)采集方式所存在的問題，還能夠很大程度的提升測量的精準(zhǔn)度。目前，我國已經(jīng)成功借助無人機(jī)技術(shù)測量森林覆蓋率，且實踐經(jīng)驗證明，使用這項技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)涵蓋面廣，分辨率高，具有較強(qiáng)的時效性，能夠有效降低測量的成本[3]。

4 無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)缺點

4.1 無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的調(diào)查方式比較，無人機(jī)技術(shù)有著較為明顯的優(yōu)點。利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行林業(yè)調(diào)查工作，不僅能夠有效降低調(diào)查成本，還具備較強(qiáng)的操作靈活性。在使用無人機(jī)進(jìn)行拍攝時，拍攝成果分辨率極高，能夠使用不同的攝像機(jī)進(jìn)行病蟲害的識別以及監(jiān)測火情等工作。相比較于人工駕駛飛機(jī)進(jìn)行調(diào)查，無人機(jī)技術(shù)具備更好的技術(shù)安全性。因為無人機(jī)是無人乘坐的，所以能夠極大程度地簡化了無人機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，盡可能減輕其重量，降低整體尺寸，使得無人機(jī)的制造成本大大降低。由于無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不需要駕駛員進(jìn)行實際操作，可以有效降低駕駛?cè)藛T的操作難度，減輕駕駛員的心理負(fù)擔(dān)以及生理負(fù)擔(dān)。在森林消防安全工作中，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將極大程度的降低操作風(fēng)險，提高調(diào)查工作的安全性[4]。而且，無人機(jī)具備靈活性，可快速到達(dá)作業(yè)區(qū)域，受地形、天氣環(huán)境影響較小，可實時獲取森林資源的高清航拍數(shù)據(jù)，基本承擔(dān)樣地調(diào)查任務(wù)的能力。調(diào)查人員無需到戶外，即可獲取林木類別、分布范圍、面積等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，有效減少外業(yè)工作時間，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率[5]。

4.2 無人機(jī)技術(shù)的缺點

無人機(jī)自身的特點決定其質(zhì)量較輕，不具備太強(qiáng)的承載能力以及動力。在惡劣天氣的情況下，無人機(jī)不具備較強(qiáng)的抗性，不能夠進(jìn)行長時間的飛行。在對森林資源進(jìn)行調(diào)查的過程中，許多具體指標(biāo)的測量不能夠通過無人機(jī)技術(shù)獲取[6]。因此，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不能夠完全取代人工調(diào)查。由于無人機(jī)技術(shù)實際上隸屬于高新技術(shù)，操作人員需要學(xué)習(xí)較多的專業(yè)知識才能夠掌握，由此造成的培訓(xùn)成本較高，不具備較強(qiáng)的可推廣性。

5 案例分析

筆者結(jié)合所參與的廣西壯族自治區(qū)靖西市2018年森林覆蓋率監(jiān)測與驗收工作，對無人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，希望為無人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

5.1 項目背景

科學(xué)考核評價靖西市森林覆蓋率完成情況，是落實市人民政府保護(hù)和發(fā)展森林資源責(zé)任主體，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)班子建設(shè)和黨政正職選拔任用及管理監(jiān)督，推進(jìn)靖西市生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展，持續(xù)營造“三大生態(tài)”、加快實現(xiàn)“兩個建成”的重要舉措。開展好森林覆蓋率年度監(jiān)測及驗收工作，準(zhǔn)確掌握靖西市2018年度森林覆蓋率，是真實反映靖西市年度生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展情況，確保相關(guān)考核評價結(jié)果客觀、公正的重要保障。