無人機在林業災害監測中的應用

孫海波

摘要：隨著遙感技術的發展以及現代林業需求的不斷提升，森林資源調查經歷了從傳統地面調查到航空、航天等不同平臺類型，遙感數據空間分辨率從千米級到厘米級不斷提高，波段信息從單波段到多光譜不斷豐富，數據結構從二維圖像擴展到三維點云等。其中，無人機遙感技術作為一種新型的數據獲取手段，不僅可以彌補地面監測與航天、衛星遙感之間的尺度空缺，將監測點上的結果更準確地擴展到區域尺度，供森林資源調查與監測使用，還可搭載不同性能的傳感器以獲取時空匹配的多源數據，在森林參數信息提取、生態環境調查、森林火災及病蟲害監測等領域應用廣泛。

關鍵詞：林業災害;無人機;應用價值

1無人機技術概述

無人機技術主要是借助無線遙控設備或者在無人機上搭載小型的計算機控制系統來操控不載人的飛行設備。相較于其他設備，使用無人機可以有效地降低成本，也可以完成一些載人飛行器的任務，主要應用于某些載人飛行器所不能或者不便到達的場所。在林業調查中，無人機相對于傳統的遙感技術，優勢主要體現在兩個方面，一是在面對一些突發情況時，無人機具有良好的應對速度，相關工作人員可以在地面上對無人機進行遙控，及時獲取發生場所的信息。二是體現在無人機優良的機動性上，無人機不需要搭載駕駛員，決定了無人機一般具有較小的體積，林業調查一般需要出入各種紛繁復雜的場地，無人機在一般情況下對場地沒有很高的要求，可以滿足大部分林業調查任務的要求。無人機技術可以保障獲取到空間和物體的相關信息的準確性，可以很好地填補大尺度航空技術領域的空白。

2無人機技術的優勢

現如今，迫切需要更準確的數據來支持林業。但是，傳統的林業經濟往往勞動密集型，困難重重，往往深入山區和森林，需要較短的工作周期和較高的數據準確性。無人機機器人具有靈活、響應迅速、高分辨率和廣泛的優點，可以縮短人工檢查時間，降低勞動強度，滿足林業需求，從而大大提高林業質量。因此，無人機技術在森林調查中的合理應用，比傳統的調查方法有許多優勢，例如及時準確地收集森林經濟信息，從而提高了森林質量。無人機比傳統的衛星遙測技術更靈活，特別是在例外情況下，這些技術可以繼續監測地面控制，以避免對工作人員造成危險，提高林業效率。

3無人機在林業調查中的具體應用

3.1無人機遙感森林參數信息提取中的應用

森林參數是反映森林經營管理狀況與森林質量的重要指標。傳統的森林資源調查主要以布設樣地進行抽樣調查作為技術手段，不利于大區域尺度的調查研究，且林下條件復雜存在調查難度大、效率低和精度差等問題，難以滿足現代林業的發展要求。近年來，國內外基于無人機進行森林參數提取，主要包括單木和林分水平上的樹高與冠幅的提取，林木株數、胸徑、郁閉度，蓄積量、生物量及碳儲量，等等因子的獲取。由于無人機無法直接測量胸徑信息，主要通過樹高和冠幅因子進行反演得到。

3.2在森林調查中的應用

目前，森林存量通常以距離數據或森林存量檔案為來源，首先在內部評估現有調查的結果，然后由相關外部調查人員根據當地的內部評估結果進行調查。雖然這種方法可以進行毀林，但最大的缺點是它不是現場調查人員在一些更復雜的環境中使用的實時圖像，或者在規定的時間內該地形無法進入森林。無人機可以實時拍攝，以便在非常短的時間內對森林進行徹底調查，獲得高分辨率圖像，包括平均林和胸部，使外勤人員能夠及時準確地訪問森林邊界，或從一個來源獲得3D信息。結合實際經驗，法醫必須深入森林，以便系統和全面地調查各種因素，特別是某些復雜地形中與重大風險有關的森林。

3.3在害蟲監測中的應用

長期以來，森林管理中的害蟲管理一直是森林管理中的一個中心問題，特別是考慮到我們設計不當的森林存量制度、林業氣泡管理日益復雜以及利用攝像機等設備監測害蟲的機器人技術，從而能夠監測目標地區的某些種類的害蟲。在防治某些害蟲的過程中，無人機還可以與灑水器合作，解決以現有技術為基礎、只有人類才能解決的某些問題，從而改善森林生態系統的建設。

3.4在火災監測中的應用

森林火災是一場意外的破壞性事件和對森林管理影響最大的自然災害。在森林火災中，90%以上的火災引起的燒傷是不適當的。森林火災監測是森林管理的一個重要組成部分，救援人員必須及時到達現場，消除火災風險。傳統的火災監測要么由私人圈子監測，要么由衛星監測。人工旅游容易受到天氣預報、環境影響和小規模、低效的參觀區域的影響。衛星

監測受到時間和空間分辨率的影響，檢索信息的時間較長，因此無法再檢測到早期的火災情況。無人機能夠實時、大規模地監測森林火災，及時發出信號，報告火災探測器，方便消防。例如，山東省森林管理利用無人機技術及時收集森林火災信息，準確分析火災、地點、面積等核心信息，從而有效應對森林火災。

3.5在生物監測中的應用

在林業方面，工作人員可以利用機器人技術捕獲森林地區的相應圖像，對個別樹木的生物量進行科學評估，并應用面向對象的方法分析個別樹木的冠層面積，從而開發相應的乳腺遞歸模型，從而通過樹生物量方程對族譜中的近似生物量進行現實的計算。由于胸徑和樹冠直徑是相互關聯的，因此樹冠直徑可以計算胸部直徑的大小，然后使用生物量和胸部直徑之間的相關計算方法來估計森林的生物量。無人機還可以通過利用可見光跟蹤森林地區的植物指數來估計森林生物量。

3.6森林水文狀況調查

森林水資源調查也是林業研究和監測的一項重要任務，適當調查森林周邊地區的水資源狀況，有助于確保森林周邊地區的生態平衡，加強該地區洪水和干旱的程度。無人機遙測技術的應用使人們能夠系統、全面和實時地監測森林環境的水條件，從而確保森林管理系統的適當和健康發展，大大有助于減少該區域的廢水價值。

4結語

林業災害監測需要極高的預測預報準確度，否則出現警情誤報漏報會造成極大的資源浪費或嚴重的災害影響。利用人工智能技術、深度學習等新型分類識別技術，可以提高無人機遙感數據的識別精度，這些技術的引入使得災害防治朝向多技術融合的方向發展。

參考文獻：

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