無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應用

地力夏提·包爾漢

（新疆林業(yè)科學院現(xiàn)代林業(yè)研究所 新疆烏魯木齊 830000）

無人機是基于無線電和程序遠程遙控技術(shù)從而實現(xiàn)無人駕駛飛行的飛機系統(tǒng)，在運輸、偵查方面發(fā)揮著非常重要的作用。無人機由于應用方式的不同，又分為軍用無人機和民用無人機兩種類型。無人機系統(tǒng)是以無人機（UAV）作為一個飛行平臺，能夠搭載各種類型的傳感器，飛行高度在4 km以內(nèi)，利用無人機遙感系統(tǒng)，能夠及時獲取遙感圖像、數(shù)據(jù)和視頻資料等，所以無人機系統(tǒng)主要包括航空遙感與攝影測量兩個系統(tǒng)。無人機遙感系統(tǒng)實現(xiàn)了無人機技術(shù)和遙感（RS）技術(shù)的充分融合，并發(fā)揮GPS精確定位系統(tǒng)的優(yōu)勢，在空中飛行過程中，便可針對相應目標進行拍攝成像，后期處理相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了3S（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）技術(shù)集成。相對于應用于軍事領(lǐng)域敵情偵察、目標跟蹤無人機系統(tǒng)而言，目前民用無人機遙感技術(shù)已經(jīng)普及應用到氣象觀測、資源勘察、農(nóng)業(yè)林業(yè)監(jiān)測等諸多領(lǐng)域當中，發(fā)揮著越來越重要的作用，受到各行各業(yè)的青睞。

1 無人機分類

科技水平不斷發(fā)展，無人機的種類和型號也日漸增多。目前，對無人機主要根據(jù)無人機動力方式、載重、巡航時間以及用途等進行分類。

（1）根據(jù)重量方面進行劃分，有超重型、重型、中型、微型和輕小型幾種類型。超重型達到2 000 kg左右，重型為200 kg～2 000 kg，中型則在20 kg～200 kg之間，輕小型為5 kg～50 kg。現(xiàn)在很多無人機愛好者主要應用的是微型無人機，重量在5 kg。

（2）根據(jù)無人機具有的續(xù)航能力，有近程、中程以及遠程之分。近程無人機的飛行距離一般在50 km，續(xù)航時間約為5 h；中程無人機飛行距離一般約為50 km～1 500 km，續(xù)航時間約為5 h～24 h；而遠程無人機，一般飛行距離在1 500 km以上，續(xù)航時間達到24 h。現(xiàn)在民用無人機的主要類型是近程無人機。

（3）由于無人機存在不同的動力，又有燃油和電池不同動力類型。燃油動力無人機的動力主要以流量為主，具有很強的帶動力，可以達到持久續(xù)航的效果，然而機動性方面相對不佳；電池動力無人機不僅機動靈巧，而且非常快速，既環(huán)保又經(jīng)濟。

（4）由于飛行方式不同，無人機又有固定翼和旋翼之分。固定翼通過人工方式進行啟動，借助固定彈色或者跑道滑行來實現(xiàn)起飛，固定翼無人機對飛行場合有著相應的要求。旋翼無人機在啟動過程中通過直升起降的形式來完成起飛，非常靈活方便。

（5）由于無人機存在不同的用途，又有軍用與民用之分。

2 林業(yè)資源調(diào)查工作中遇到的困難

2.1 數(shù)據(jù)精準性還亟待提升

現(xiàn)如今，林業(yè)資源調(diào)查工作主要是為了有效掌握林業(yè)資源的生長情況、數(shù)量和質(zhì)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時，有效監(jiān)測林區(qū)當中的動植物與環(huán)境條件等，進而對林區(qū)范圍以及林地資源制定出更加科學的經(jīng)營計劃。由于林業(yè)單位調(diào)查力度不大，專業(yè)人才缺乏，同時森林資源非常廣泛，多處于偏遠山區(qū)地帶，導致林業(yè)工作人員在深度調(diào)查方面存在很大不足，影響數(shù)據(jù)調(diào)查精準性，難以為森林資源的規(guī)劃與管理提供有效參考[3]。

2.2 監(jiān)管難度較大

林區(qū)微生物與自然環(huán)境也是林業(yè)資源監(jiān)測管理的重要對象，然而在信息采集過程當中受環(huán)境影響，且微生物的種類和數(shù)量在林區(qū)當中處于動態(tài)變化，導致林業(yè)檔案難以實時跟蹤資源走向，影響區(qū)域規(guī)劃設(shè)計方案的合理性。現(xiàn)如今，林業(yè)資源在各地分布不均，而相關(guān)的管理人員較為固定，難以結(jié)合地區(qū)實際分配相應數(shù)量的管理人員，導致出現(xiàn)有些地區(qū)工作人員工作量繁多，而有的地區(qū)工作人員則相對閑散的情況。

2.3 專業(yè)的技術(shù)人員較少

林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)管工作的工作量是巨大的，僅憑人工手段很難高效完成，所以，在林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測過程當中，應當充分重視現(xiàn)代化技術(shù)應用。然而，有的林業(yè)工作人員專業(yè)技能素質(zhì)不高，沒能充分認識到林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測工作的重要性，對無人機遙感技術(shù)運用還不熟練，影響工作效率。

3 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作中無人機技術(shù)應用優(yōu)勢

通過無人機遙感技術(shù)，能夠?qū)Σ煌貐^(qū)開展高光譜分辨率與可見光波段分析，對各區(qū)資源規(guī)劃以及植被生長情況進行準確的記錄。遙感設(shè)備與航空攝影設(shè)備搭載在輕便靈活的無人機上，具有較高的機動性，天氣光照條件不會對其造成影響，可以對林區(qū)開展全面的林業(yè)調(diào)查工作[1]。同時生產(chǎn)與維護無人機的成本投入不高，獲取的數(shù)據(jù)非常精確，無人機可以在林地當中自由穿梭。正是由于這些優(yōu)勢，在林業(yè)資源監(jiān)測工作當中，無人機遙感技術(shù)得到了普及應用。林業(yè)資源調(diào)查過程中，利用無人機遙感技術(shù)，可以在較低距離、高分辨率基礎(chǔ)上對各種樹種清晰地進行觀測。現(xiàn)如今，無人機遙感技術(shù)將GPS系統(tǒng)、無線電、傳統(tǒng)圖像傳感技術(shù)充分結(jié)合，作用優(yōu)勢更加的明顯。工作人員通過數(shù)據(jù)中心操作，對無人機航行軌跡進行調(diào)整，便可以實現(xiàn)對林業(yè)資源圖像的精準獲取，高效地開展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作。無人機遙感技術(shù)系統(tǒng)主要由飛行系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)等共同組成，各系統(tǒng)共同運行，達到智能化飛行與航拍圖像信息自動化處理效果，工作人員通過無人機傳回的圖像，并根據(jù)工作要求通過后續(xù)平臺完成一體化操作，實現(xiàn)各種信息數(shù)據(jù)顯示、分析、儲存、應用等，使工作人員能夠更好地掌握林業(yè)資源變化趨勢。無人機遙感技術(shù)應用使得林業(yè)清查范圍進一步拓寬，更為工作人員的監(jiān)管工作提供了大量的信息數(shù)據(jù)，使工作更高效，將無人機遙感技術(shù)基礎(chǔ)性、動態(tài)性、層次性、高效性的特點充分體現(xiàn)出來。通過無人機遙感技術(shù)應用便可以在短時間內(nèi)及時有效地開展林業(yè)調(diào)查和監(jiān)測工作，掌握林業(yè)資源變化情況，同時調(diào)查林業(yè)資源過程當中，通過無人機遙感技術(shù)，能夠?qū)Σ煌瑢哟芜b感資料進行探測，并在相應技術(shù)基礎(chǔ)下對有關(guān)數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，使得樣本精準性大幅提升。另外，遙感技術(shù)還可以依照林業(yè)資源具有的周期性和再生性特點，動態(tài)地提供有關(guān)信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)化調(diào)查和監(jiān)測林業(yè)資源的效果。無人機遙感技術(shù)還能為林業(yè)蓄積量以及用地面積提供相應的圖像資源，信息采集過程當中，可以大幅減少噪音影響，提高林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測工作水平[2]。

4 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作中無人機遙感技術(shù)的實際應用

4.1 監(jiān)測森林火災與病蟲害

森林火災有著極強的破壞性，對森林資源會造成滅頂之災。傳統(tǒng)的森林火災監(jiān)測主要是通過人工巡回防護來進行，受地域影響，工作效率非常低，很難及時監(jiān)測到早期小面積的火情，從而延誤火災撲救。而通過無人機遙感技術(shù)，能夠?qū)ι仲Y源大范圍地開展檢測，而且高清相機和紅外成像儀可以對火區(qū)位置精準定位，及時上報。而且基于無人機遙感技術(shù)，空間遙感圖像可以對火災做出準確預測，以便采取有效預防措施與控制措施，減少森林火災帶來的不利影響。現(xiàn)如今，無人機遙感技術(shù)在傳感器類型方面有了很大突破，如激光雷達和立體航攝儀，能夠針對林區(qū)病蟲害問題，實施多波段成像技術(shù)處理，對林木病蟲害準確識別，并搭載農(nóng)藥噴霧器來實現(xiàn)精準防治。

4.2 林業(yè)資源調(diào)查運用

在林業(yè)資源調(diào)查規(guī)劃工作當中，通過無人機遙感技術(shù)，可以對不同的樹種類型、樹木高度遙感影像進行抽調(diào)，快速整理目標地域山地資源，轉(zhuǎn)變過去通過人工手段進行實地探測的情況。而且基于無人機遙感圖像，可以結(jié)合地表不同物象呈現(xiàn)出不同的影像色彩，還能實現(xiàn)對林地違法占用情況的實時觀測，指導工作人員科學規(guī)劃林地建設(shè)方案，提高林地利用率。應用無人機遙感技術(shù)不會受到不良天氣的影響，能夠為工作人員提供最新的信息數(shù)據(jù)，通過圖像處理手段，將森林覆蓋率充分展示出來，增強調(diào)查效果和提高質(zhì)量。工作人員利用傳統(tǒng)的調(diào)查方式對森林資源進行調(diào)查過程當中只關(guān)注森林面積和樹木種植種類方面的調(diào)查，而通過無人機遙感技術(shù)的應用，能夠全面分析森林生態(tài)環(huán)境，對區(qū)內(nèi)各種樹種動態(tài)信息科學把握。特別是民用小型無人機，隨著搭載量不斷增加，續(xù)航能力逐漸提升，能夠更加持久而又大面積地進行拍攝，森林空間分辨率得到提高，從而進一步豐富波譜特征與紋理特征，指導工作人員科學合理地繪制森林分布圖，使葉面積指數(shù)估測以及森林葉綠素含量光學模型演示效果大幅提升，指導工作人員更加科學地進行小班區(qū)劃的森林規(guī)劃。

4.3 提取林地生物信息

通過無人機遙感技術(shù)，能夠?qū)涔谶M行拍攝，生成遙感影像，工作人員通過這些影像數(shù)據(jù)便可以對林區(qū)生物量做出準確的測量和估算，特別是清晰度更高的影像設(shè)備搭載在無人機上，可以使單目生物量分辨率大幅提高。另外，在提取濕地生物量信息數(shù)據(jù)方面，無人機遙感技術(shù)也發(fā)揮著非常重要的作用[4]。現(xiàn)如今，森林商業(yè)價值不斷提高，很多林區(qū)被開發(fā)成旅游區(qū)，觀光人員的大量增加有可能對生態(tài)環(huán)境造成很大破壞，借助無人機遙感技術(shù)，還能夠達到智能化巡防的效果，更好地保護森林資源。

5 結(jié)語

總之，無人機遙感技術(shù)的快速發(fā)展給林業(yè)工作人員開展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作提供了極大的便利，大幅提高了林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作效率和質(zhì)量，同時在保護森林資源方面也發(fā)揮了巨大作用，借助高清晰度的影像拍攝以及實時監(jiān)測，能夠使林地資源信息準確性得到大幅提升。然而，當前在林業(yè)資源調(diào)查工作當中，無人機遙感技術(shù)應用還有很大的不足，有關(guān)人員必須要結(jié)合林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作實際，進一步加強研究，提高無人機遙感技術(shù)的應用水平，更加高效地開展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作，為林業(yè)資源持續(xù)健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。