試論無人機技術(shù)在林業(yè)工作中的應用

徐興東 呂永進 王相波

摘 要：本文綜述了無人機及有關(guān)技術(shù)，重點對目前無人機在林業(yè)中的具體應用，包含林業(yè)有害生物監(jiān)測、森林資源調(diào)查、森林防火、綠化等進行了探討。

關(guān)鍵詞：無人機技術(shù);林業(yè)工作;應用

中圖分類號：S779 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930026

前言

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，無人機技術(shù)也隨之發(fā)展起來，廣泛應用于地質(zhì)勘測、氣象監(jiān)測、安防等各個領(lǐng)域，能夠進行高分辨圖像的搜集，有效彌補了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感信息獲取存在的不足。在林業(yè)工作中，應用無人機技術(shù)，節(jié)省了大量的人力、物力等資源，減輕了工作人員的工作負擔，提高了林業(yè)工作監(jiān)控和管理質(zhì)量和水平。

1 無人機概念及其技術(shù)

1.1 無人機概念

無人機是一種遠程遙控飛行器，不需要人為進行操作，可通過預先設(shè)置好的飛行路線，在自動化設(shè)備的作用下自動航行。無人機上安裝了自動駕駛設(shè)備、遙控監(jiān)測系統(tǒng)等，可以自動進行導航、著陸等操作[1]。

1.2 無人機技術(shù)

1.2.1 無人機航拍攝影

無人機航拍攝影的主要空中平臺是無人駕駛飛機，通過記載遙感設(shè)備，如紅外掃描儀等來搜集信息，借助計算機對圖像信息進行處理，并依據(jù)相關(guān)的精度要求完成圖像的制作。全系統(tǒng)融合了高空拍攝、遙控等多項技術(shù)[2]。

1.2.2 無人機遙感

無人機遙感技術(shù)是無人機航拍攝影技術(shù)的一種，是指無人機與遙感技術(shù)結(jié)合，綜合利用先進的無人駕駛飛行技術(shù)、遙感應用和遙感遙控技術(shù)，快速獲取空間遙感。這里所說的遙感技術(shù)指的是低空遙感技術(shù)，其在獲得影像信息時不受大氣環(huán)境因素所影響，操作起來非常方便，成本低、分辨率高，這是傳統(tǒng)遙感技術(shù)不能實現(xiàn)的。

2 無人機在林業(yè)工作中的應用

日常的林業(yè)工作主要包括林業(yè)有害生物監(jiān)測、森林資源調(diào)查、野生動物保護管理、森林防火和造林綠化等，外業(yè)工作環(huán)境艱苦、工作量大。目前，隨著我國3S技術(shù)和圖像視頻實時傳輸?shù)燃夹g(shù)的發(fā)展，無人機和無人機技術(shù)逐漸被應用于日常林業(yè)工作中，大大提高了工作效率和精度，節(jié)省了人力物力，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊應用前景。無人機應用到林業(yè)工作中，有較強的優(yōu)越性，隨著我國科技的快速發(fā)展，3S技術(shù)等一些先進技術(shù)的出現(xiàn)，無人機技術(shù)也隨之發(fā)展起來，其中的無人機配置攝影機、數(shù)字影像傳輸系統(tǒng)等，在林業(yè)工作中得到廣泛應用，全面提升了林業(yè)工作中的質(zhì)量和效率，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

2.1 在林業(yè)有害生物監(jiān)測防治中的應用

目前在我國林業(yè)工作中，病蟲害的監(jiān)測、防治主要是利用黑光燈進行誘殺或噴施農(nóng)藥等手段。但隨著我國林業(yè)種植面積的逐漸擴大，在氣候、環(huán)境等各種自然因素的影響下，森林病蟲害也呈逐漸上漲的趨勢，傳統(tǒng)有害生物監(jiān)測、防治方法已經(jīng)無法發(fā)揮作用。而無人機技術(shù)的應用可以全面提高生物監(jiān)測、防治的質(zhì)量和效率，減少病蟲害對林業(yè)造成的損害。如今，我國部分地區(qū)已經(jīng)開始利用無人機來防治病蟲害。如，山東省某縣使用無人機來監(jiān)測、防治區(qū)域內(nèi)橡膠樹的病蟲害，通過實踐應用顯示，使用無人機噴施農(nóng)藥的工作效率大大提升，用無人機噴施1h，相當于人工操作2h，能夠?qū)崟r監(jiān)測病蟲害，采取有效措施防治病蟲害;另外，山東省某縣還使用無人機駕駛植保機對受到病蟲害侵蝕的紅棗樹噴施農(nóng)藥，取得理想效果[3]。

2.2 在森林調(diào)查中的應用

目前，對森林資源的調(diào)查一般都是以遙感數(shù)據(jù)或者是一些林地檔案為參考信息源，使用已有的調(diào)查結(jié)果先在室內(nèi)進行判讀，再由有關(guān)外業(yè)調(diào)查者根據(jù)室內(nèi)判讀情況開展實地調(diào)查。雖然這種手段可以完成森林調(diào)查工作，但是最大的不足就是所使用的并非實時影像，外業(yè)調(diào)查者在實地調(diào)查時，對一些比較復雜的環(huán)境或者地形無法在規(guī)定的時間內(nèi)獲取林地的實際情況。而利用無人機可以實時進行拍攝，能夠在極短時間內(nèi)全面對森林進行勘察，獲取高清影像，包括林分的均高、胸徑等信息，且能夠輔助外業(yè)調(diào)查者及時準確地獲取林地林分等情況，也可以獲取到單木全息三維信息。結(jié)合有關(guān)實踐經(jīng)驗，森林調(diào)查必須要外業(yè)調(diào)查者深入到森林，對各項因子做出系統(tǒng)全面地調(diào)查，尤其是一些復雜地形的林區(qū)，進行林業(yè)調(diào)查難度大，具有很大危險。而無人機技術(shù)可以適應這種復雜的環(huán)境、地形等，不會被地形地貌所影響，并能獲取準確、完整的林業(yè)信息，還保證了調(diào)查者的健康安全[4]。

2.3 在火災監(jiān)測中的應用

森林火災是一種突發(fā)性事件，破壞性大，是對森林資源影響最大的一種自然災害。在林業(yè)出現(xiàn)的火災中，因人為用火不當導致的火災占到90%以上。林業(yè)火災監(jiān)測是林業(yè)管理工作中非常核心的內(nèi)容，救援者要及時到達火災現(xiàn)場，撲滅火情十分重要。傳統(tǒng)的火情監(jiān)測是由專人輪流巡視或者使用衛(wèi)星進行監(jiān)測。人工巡視極易受天氣、環(huán)境等因素的影響，且巡視面積小，效率不高。衛(wèi)星監(jiān)測會受時間、空間分辨率的影響，獲取信息的周期很長，無法及時識別早期出現(xiàn)的火情。而無人機技術(shù)可以實時、大面積監(jiān)控森林火災情況，及時發(fā)出信號，上報火情，便于消防人員及時撲滅火情。如，山東省林業(yè)管理部門利用無人機技術(shù)及時搜集森林火災信息，準確分析火情、位置、面積等核心信息，有效解決了森林火災。

2.4 在林業(yè)管理中的應用

在林業(yè)工作中，林業(yè)管理是非常重要的內(nèi)容，其面臨最大的問題就是森林破壞。其產(chǎn)生的原因包括自然災害，具體體現(xiàn)在火災、暴雨、臺風及病蟲害等;人為破壞，具體體現(xiàn)在人為的大面積開墾、砍伐等。若是不采取有效措施保護林業(yè)資源，會破壞環(huán)境，帶來無法挽回的后果，因此加強林業(yè)管理十分重要。在林業(yè)管理工作中使用無人機技術(shù)可以對森林被破壞前后的情況進行了解，便于林業(yè)資源管理部門科學地對本區(qū)域林業(yè)資源情況加以監(jiān)測、巡視，及時發(fā)現(xiàn)林業(yè)存在的問題，向有關(guān)部門反饋問題，解決問題，從而更好地保護林業(yè)資源。

對于林業(yè)資源遭受破壞或被非法占用等方面的問題，有關(guān)林業(yè)管理部門需要引起足夠重視，對破壞的森林面積、非法占用林地面積加以科學預測和計算。經(jīng)實踐研究表明，目前對于林地面積測算方式有：目視勾繪測算，主要是由工作者來觀測，在地形圖上勾繪出林地地形位置，再借助求積儀等工具將面積計算出來，但該種方式實際應用時比較復雜，會受到人為因素的影響，出現(xiàn)一定誤差，勾繪質(zhì)量得不到有效保障;GPS測量，主要是借助GPS定位技術(shù)，在實際測量時，工作者要佩戴GPS定位系統(tǒng)徒步測量，構(gòu)建閉合圓形，以此對面積加以計算，GPS定位設(shè)備輕便、先進，可以提高計算結(jié)構(gòu)的準確性和效率，但在具體應用時也存在一些不足，需要由專業(yè)人員親自環(huán)繞待測區(qū)進行實地勘測，而待測區(qū)域地形、環(huán)境都是不能保證的，不可避免會存在一些安全問題，若是不提前采取預防措施，會出現(xiàn)勘測風險，同時勘測的精度也會受到影響;羅盤儀測量，較為傳統(tǒng)，通常在沒有地形圖或者定位系統(tǒng)時才運用，雖然這種方式也可以將待測區(qū)域的面積測量出來，但是從客觀的角度看，其所獲取到的信息很少，無法結(jié)合林地數(shù)據(jù)將區(qū)域被破壞面積測量出來，并且工作量很大。

上述幾種方式在進行測算時都會受到主客觀因素的影響，且不能保證測量結(jié)果的準確性。但無人機技術(shù)的應用可以快速、準確地得到森林資源各方面信息。同時，還可以借助自身的超高清攝像頭從多個角度去監(jiān)測、拍攝林區(qū)區(qū)域，并結(jié)合有關(guān)的定位團建、計算工具測算出所拍攝影像的數(shù)據(jù)信息。最關(guān)鍵的是，無人機技術(shù)適應性很強，不會受天氣、地形等因素的影響，不管是測量的精度還是時效性等方面，無人機技術(shù)都是最好的選擇。

3 結(jié)語

目前，無人機有關(guān)技術(shù)在林業(yè)工作中的運用尚處在初期階段，為使無人機技術(shù)的功能優(yōu)勢全面發(fā)揮出來，還需要加大對技術(shù)的革新，不斷提升無人機的科技水平，進一步升級和改善無人機的使用性能。同時，還要進一步加大對無人機技術(shù)的推廣和應用，使其更好地服務(wù)于林業(yè)工作，推動林業(yè)工作的持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

[1] 黃明興，張力小.基于無人機遙感技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測研究進展[J].中南林業(yè)科技大學學報，2017，10（12）：220-259.

[2]張麗萍，郭明.無人機航拍攝影技術(shù)在大比例尺測圖中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2018，12（09）：540-617.

[3]李明，李德仁.無人機遙感系統(tǒng)的研究進展與應用前景[J].武漢大學學報（信息科學版），2014，39（05）：505-513，540.

[4]孫志超，楊雪晴，李超.小型無人機非測量相機在林業(yè)調(diào)查中的應用研究[J].林業(yè)資源管理，2017（02）：103-109.

（責任編輯 ?賈燦）