無人機航測技術在森林資源調查中的應用

王方

【摘要】隨著科學技術的發展，我國的無人機航測技術有了很大進展，并在森林資源調查中得到了廣泛的應用。與傳統森林資源調查法相比，無人機森林資源調查法可以脫離傳統的依靠樣地進行的現場調查，在獲取影像后，可在內業處理中對影像范圍內任意需要調查的區域進行任意次數的調查，調查能力和調查效率遠優于傳統森林資源調查法。數據較為精準，能夠彌補傳統森調技術的不足，工作效率高。因此在森林資源調查中，可利用無人機航測技術進行相應的調查。本文系統闡述森林資源調查及其意義，論述了無人機航拍測量技術在森林資源調查工作中的實際應用。

【關鍵詞】無人機航測技術;森林資源;調查應用? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.069

目前使用無人機進行森林資源調查的研究主要集中在宏觀調查，如蓄積量、密度和地形因子的估測，對單木因子的提取研究較少。因此，對無人機測樹因子獲取的方法進行研究，并通過試驗進行驗證，通過無人機攝影測量技術可快速、方便、高效和低成本地完成森林資源調查，可為林場實現信息化、精準化的森林信息管理和規劃提供數據基礎。

1、無人機遙感測繪技術概述

無人機遙感測繪技術主要是通過無線電設備來控制無人機飛行，借助多種現代科技（包括無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、通信技術、GPS差分定位技術等）快速、準確獲取相應信息的技術。借助此技術能夠有效實現對工程、國土、環境等不同方面遙感信息的數據化處理，能夠提高信息處理的智能化水平，對于提高測繪水平具有非常重要的作用。

2、森林資源管理的重要意義

森林資源是林業生產的物質基礎，森林資源狀況是衡量林業工作成效最重要的標志。森林在社會發展過程中受人為經營活動和自然因素的影響，資源始終處于不斷地動態變化的狀態下，受當前經濟發展和城市建設以及物質需求影響，森林資源被大量開采。因此必須加強對森林資源的管理與監督，建立科學有效的管理體系。森林資源管理針對我國森林資源保護、培育、更新、利用等任務，決策性組織進行調查、規劃、控制、調節、檢查及監督等活動，從根本上了解我國的森林資源現狀，并在管理過程中加強對森林資源的保護，使我國的森林資源實現可持續發展。

3、森林資源調查與無人機航拍測量技術

現階段，我國林業部門傳統的森林資源調查方式較為滯后，具有一定的局限性，無法實現森林資源的全面概括，難以實現對森林資源變化的監管年度化。隨著時代不斷發展，新型測量調查技術不斷創新，尤其是無人機技術得以快速發展，且被廣泛地運用在各個領域中。在森林資源的調查中，積極運用無人機航測技術，可以提升調查人員的工作效率，降低野外工作的風險性，能夠彌補傳統森林資源調查技術的不足。轉變傳統森林資源調查方式是一種技術的革新，推動森林資源調查技術的快速發展，進而提升森林資源調查的實時性、準確性，全面性。無人機航拍測繪技術屬于新型測量技術，相比較于傳統測量技術具有較大的優勢，其操作較為簡單，適用范圍較為廣泛，能夠將測量范圍的數據實時反饋，確保工作人員獲得較為精準的測量數據，并以此開展森林經營工作。在森林資源調查中，主要運用無人機航拍測繪技術的傾斜攝影技術、數字3D模型測繪技術，可以實現對森林資源基本情況的調查了解，可以為林區規劃提供數據支持。無人機飛行平臺上放置拍攝設備可實現全角度的拍攝，獲取真實的遙感數據，滿足林地規劃所需。也可通過GPS系統或者IMU系統獲取真實數據信息，且以數據信息作為基礎構建三維模型，促使森林資源現狀直觀地展示，完成森林資源基本情況的有效調查。

4、無人機航拍測量技術在森林資源調查工作中的實際應用

4.1進行像控點測量

對于無人機遙感測繪技術來說，在工程應用中最為關鍵的內容就是像控點測量內容，一般情況下為了提升測量準確性，往往將像控點設置在地形相對明朗的區域。為了進一步增強像控點測量準確性，在優化地表像控點設置的同時也要通過空中三角加密測量的方式來增強遙感測量準確性，需要注意的是，很多因素會影響空中三角加密測量相應精度，包括測繪區域地表像控點密度、測繪區域地形地貌等。在像控點具體設置過程中要重點加強如下內容：①避免將像控點設置在地形相對復雜的區域，為了明確測量效果需要將其設置在地形容易識別的區域，同時也要設定比較明顯、清晰的地物（例如房角、地塊角等）當作像控點。若是采用不同地物交叉位置當作像控點，務必要控制交叉區域的角度保持在30°～150°區域;②為了能夠對所測繪整個區域實施有效的控制測量，可以將像控點設置在無人機飛行區塊之外，一般情況下可以將像控點設置在航向100m之外、航向基線不少于1條的區域。若是像控點設置在航線兩側，務必要確保像控點左右偏離半徑≤半條基線長度;③為了進一步增強無人機遙感測繪準確性，需要將像控點設置在地形相對平穩的區域，同時也要盡量將像控點設置在相對容易保存的位置，這樣就能夠將其作為第二次測量的基準。

4.2轉建立數據一體化的查詢方式

通過建立數據一體化查詢方式，可有效了解各地區林業資源的分布情況，并充分利用地理信息系統技術，以此來提高數據查詢效率，最終實現森林資源管理數據的智能化查詢。而在實際查詢環節中，可根據查詢用戶自身需求提供多種信息形式，這可在提高信息查詢便捷性的基礎上，減輕林業工作人員的工作壓力，同時，還可方便管理人員及時了解林業資源管理情況，及時做好森林資源數據收集及更新工作。

4.3建立完善的森林資源檔案

通過地理信息系統對森林內部地形地貌，地理結構分布等情況進行數據收集，將收集的資料輸入計算機，根據過去的基礎信息對比新收集的數據在計算機中進行分析，確保數據的真實有效，分析森林資源的變化態勢。結合實地勘測，對地理信息系統獲取的數據進行核查，應用當前先進的數據采集儀器和傳感器設備，記錄各個監測點所測出的情況，并在森林中設置監測點，將監測點均勻分布，收集監測數據，通過人工讀表記錄。例如在對數據進行分析管理時，針對不同的數據來源、不同的數據形式進行分類處理，并輸入計算機系統，存檔保留。在數據庫內建立相關的網絡分析和模型運算功能，應用計算機進行數據分析、分類。進行森林資源監測點的設定時，應根據森林中的環境變化和地理條件不同，設定監測點，部分環境較為干燥，動物喜歡棲息，部分環境潮濕存在較多菌類，樹種和物種的分布也不同，監測點在設定時要根據地點環境的不同均勻分布，確保監測的數據種類全面，以此保證森林資源檔案的完善。

4.4在森林資源動態監測中的應用

運用該系統也能夠實現森林中動態資源的監控工作，因為其能夠借助傳感器、衛星、無人機等設備采集森林信息。在一些大型的山區，由于群山眾多地勢險要，森林的覆蓋率非常龐大，僅依靠人工實地統計工作難度比較大。因此，需要借助衛星、無人機做好監測工作，利用多種方式做好森林資源的統計工作。森林資源管理人員要對系統有一個全面的了解。在實際監測過程中，要善于發現系統的問題所在，從而避開不足之處，使得對森林資源管理的精確度有所提升。當前，新興技術層出不窮，能夠極大促進對森林資源的管理，如知識圖譜等技術，這些技術已經非常成熟，且能夠得到推廣和運用，這在森林資源的管理中將會發揮出巨大的作用，提高管理的質量和水平。

4.5采用無人機航拍測繪技術

利用無人機航拍測繪技術對所選的10株樹木進行調查測量，整理無人機航拍測繪技術數據，可以發現，無人機航拍測量技術無法獲取樹木種類數據，但可以精準獲取樹高、冠幅、坐標測量等數據信息，針對樹木胸徑信息，其需要反復進行測算，才能獲取精準度較高的數據信息。另外，無人機航拍測量技術還可以獲取林地區域樹木密度、區域界限、林地面積等數據信息，實現林地森林資源信息的全面獲取，為林地利用森林資源奠定堅實基礎（表1）。可見，與傳統森林資源調查方法相比較，無人機航拍測量技術測量數據總體上較為精準，能夠實現林地信息的全面測量，工作效率高，因此在森林資源調查中，可選取無人機航拍測繪技術進行相應的調查。

4.6胸徑回歸模型建立及評價

無人機獲取影像的方式是從空中拍攝獲取，因樹冠本身遮擋的原因導致無法獲取林冠下的影像，無法對胸徑進行量測。為了提取胸徑，對試驗地區的樹種建立胸徑回歸模型，因樹高是由插值方法獲取的，而冠幅是直接量測的，所以采用胸徑-冠幅一元回歸模型的方式來計算胸徑。

4.7數據的收集及處理工作

無人機在航空過程中完成地形攝像工作后，需要進行收集和圖像處理工作，使得圖像符合土地綜合整治項目的需求。在數據信息處理過程中，使用相關圖像加工處理軟件來對航空過程中的攝像圖片進行處理，并需要將圖像相關位置與實際地理位置相結合來轉化成土地整治項目所需現狀圖及項目區地圖，以此來對土地整治工作提供完整清晰的圖像支持，使土地整治工作更加精準地進行。

結語：

綜上所述，在我國科學技術快速發展進程中，現代化森林調查技術大大地節約了工作時間，提升工作效率，已在逐步替代傳統的森林資源調查方法，克服了傳統方法工作量較大、工作時間較長、誤差較大的弱點，滿足了現代森林資源發展所需。借助無人機航拍測繪技術可以彌補傳統調查技術存在的不足，提升森林資源調查工作成效，為森林資源的開發利用與保護工作開展奠定數據基礎。

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