無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

吳龍華

（浮梁縣森林資源監(jiān)測(cè)中心，江西 浮梁 333400）

森林資源不僅具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)具有明顯的生態(tài)效益，能夠?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生良好的保護(hù)效果。為加大對(duì)森林資源的保護(hù)力度，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的實(shí)施，能夠更加快速、便捷、精確地獲取森林資源相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而為森林提供更加合理的保護(hù)方式，避免森林受到不良的破壞和影響。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)主要是通過對(duì)電磁波的利用實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)感應(yīng)，將無(wú)人機(jī)技術(shù)與遙感技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境情況的進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。該技術(shù)實(shí)際的應(yīng)用范圍較為廣泛，如應(yīng)用在國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、軍事偵察、應(yīng)急遙感以及森林資源監(jiān)測(cè)等方面。在對(duì)森林資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，通過控制無(wú)人機(jī)低空飛行對(duì)森林進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，監(jiān)控效果更加理想。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠使環(huán)境監(jiān)測(cè)更加便捷，還能有效降低監(jiān)測(cè)成本，提高監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的設(shè)備主要分為兩部分：其一為無(wú)人機(jī)，常用的無(wú)人機(jī)類型為固定翼無(wú)人機(jī)和旋翼無(wú)人機(jī)，固定翼無(wú)人機(jī)的飛行速度快且續(xù)航時(shí)間較長(zhǎng)，能夠在預(yù)定航道中使用；旋翼無(wú)人機(jī)的飛行較為自由、靈活，但續(xù)航能力較差且飛行高度低。其二為遙感系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要為地面基站和機(jī)身上的控制器，能夠使設(shè)備在遠(yuǎn)距離的范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)操控，確保在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)對(duì)森林資源情況進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測(cè)[1]。

2 森林資源監(jiān)測(cè)中無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 森林資源調(diào)查

森林資源是國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源，隨著對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度不斷提升，我國(guó)正不斷地開展造林工作，通過增加森林資源，起到促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和為人們提供良好生活環(huán)境的目的。目前我國(guó)已經(jīng)成為了世界上森林資源增長(zhǎng)最快的國(guó)家，截至2015年，我國(guó)森林面積在全球森林面積減少的情況下，實(shí)現(xiàn)了11.2億畝的增長(zhǎng)，截至2021年，我國(guó)森林資源增長(zhǎng)面積已經(jīng)超過7000萬(wàn)公頃，增長(zhǎng)數(shù)居于世界首位。森林資源的重要性不言而喻，為更好地了解森林資源變化情況，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。

在對(duì)森林資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通過利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，對(duì)森林進(jìn)行全面的調(diào)查和監(jiān)測(cè)，幫助林業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)森林資源的了解。在對(duì)森林資源情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，主要通過高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)、光譜成像儀以及雷達(dá)等相關(guān)設(shè)備對(duì)地面進(jìn)行拍攝、掃描和對(duì)信號(hào)的發(fā)射，得到高清的森林資源圖像。相關(guān)林業(yè)工作人員根據(jù)圖像的情況對(duì)森林資源進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步加深對(duì)森林資源的了解。在使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)森林資源進(jìn)行拍攝和掃描的過程中，為提高無(wú)人機(jī)對(duì)森林資源的分析效果，應(yīng)通過控制操作，提高對(duì)地面的分辨率，為使無(wú)人機(jī)的飛行效率得到提升，應(yīng)對(duì)航片的重疊度進(jìn)行調(diào)整[2]。一般情況下，使用公式：（見圖1）。

圖1 航片重疊度示意圖

使用公式對(duì)航片的重疊率進(jìn)行計(jì)算，得到重疊情況，以便對(duì)航線進(jìn)行調(diào)整，使航行過程中能夠?qū)ι仲Y源進(jìn)行充分拍攝，并使其效率得到提升。

2.2 樹木生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)

樹木的生長(zhǎng)情況直接影響森林資源的實(shí)際情況，為保護(hù)森林資源，應(yīng)對(duì)森林內(nèi)部的樹木生長(zhǎng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。森林中的樹木種類非常多，并且生長(zhǎng)年限不同，在生長(zhǎng)的過程中，森林內(nèi)部不同種類樹木的分布情況以及樹木的郁閉度等均會(huì)發(fā)生一定的變化，進(jìn)而對(duì)森林環(huán)境及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。此外我國(guó)的森林蓄積量增長(zhǎng)目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但整體森林面積和樹木多樣性等仍需要進(jìn)一步提高，森林中樹木質(zhì)量相對(duì)較差，且造林難度高，樹木的成活率不斷降低。在最近一次森林資源調(diào)查中顯示，我國(guó)森林覆蓋率還遠(yuǎn)低于31%的平均水平，并且整體林木面積減少396萬(wàn)公頃，質(zhì)量好的宜林地僅占10%，使造林難度不斷增加[3]。

通過對(duì)樹木的監(jiān)測(cè)，能夠提高對(duì)樹木生長(zhǎng)實(shí)際情況的了解，幫助林業(yè)管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)不良的樹木，從而能有針對(duì)性地為其提供相應(yīng)的條件，使其成活率得到有效提高，進(jìn)而有效提升森林經(jīng)營(yíng)狀況。使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)森林中樹木的實(shí)際生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過掃描樹木的實(shí)際狀態(tài)，分析其生長(zhǎng)情況，便于管理人員進(jìn)一步了解森林中的樹木情況。

2.3 森林病蟲害防治

在使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)森林資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，通過紅外線掃描以及電磁波探測(cè)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)森林中病變和病死的樹木進(jìn)行識(shí)別，發(fā)現(xiàn)樹木狀態(tài)不正常的情況，并對(duì)異常樹木范圍進(jìn)行劃分。通過樹木病變情況來(lái)識(shí)別病蟲害發(fā)生情況，在遙感技術(shù)的幫助下，定位并區(qū)分病蟲害范圍，便于管理人員進(jìn)行治療和管理，提高森林監(jiān)管的效率。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的幫助下，降低森林資源受損概率。

我國(guó)森林增長(zhǎng)率較高，其中人造林的數(shù)量逐漸增多，人造林中樹木具有單一性，內(nèi)部的生態(tài)穩(wěn)定性同樣較為薄弱，無(wú)法有效地應(yīng)對(duì)相應(yīng)的病蟲害的侵襲，從而導(dǎo)致森林資源被破壞。常見病害包括：幼苗猝倒病、爛皮病、枯萎病等，其中枯萎病是重要的檢疫對(duì)象，其在感染樹木后，使樹木在1～2年內(nèi)枯死，影響較為嚴(yán)重。受到病蟲害影響后的樹木與健康樹木存在一定的差異，通過無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的幫助，對(duì)森林圖像進(jìn)一步分析，能夠更簡(jiǎn)單地鎖定受病蟲害影響的區(qū)域。同時(shí)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行高精密度的拍攝，能夠觀察到樹木的變化情況以及是否存在明顯病變或者害蟲，有利于管理人員根據(jù)拍攝的圖片判斷病蟲害的類型，并給出相應(yīng)的防治措施，維護(hù)森林資源的實(shí)際作用效果[4]。

2.4 森林火災(zāi)監(jiān)管

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林火災(zāi)監(jiān)管中有著非常重要的作用。一方面，通過監(jiān)測(cè)能夠?qū)馂?zāi)進(jìn)行有效防控。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以對(duì)森林進(jìn)行低空高清的拍攝，管理人員根據(jù)圖片情況對(duì)火災(zāi)發(fā)生概率進(jìn)行分析。使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)森林火災(zāi)發(fā)生頻繁的地點(diǎn)進(jìn)行探查，提前對(duì)森林中易燃物質(zhì)進(jìn)行處理，降低火災(zāi)發(fā)生的概率，起到良好的預(yù)防效果。另一方面，在火災(zāi)發(fā)生初期，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)中的紅外線掃描儀器，對(duì)森林情況進(jìn)行掃描，在發(fā)現(xiàn)溫度不合理的區(qū)域，會(huì)對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性調(diào)查，確定是否為火災(zāi)，一旦發(fā)生火災(zāi)，可以及時(shí)進(jìn)行救援，降低火災(zāi)對(duì)森林資源的不良影響。在發(fā)生較大的森林火災(zāi)時(shí)，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，對(duì)火災(zāi)形勢(shì)以及變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給火災(zāi)指揮部門，由其進(jìn)行相應(yīng)的火災(zāi)撲滅工作，提高救援的效率。

2.5 森林水文動(dòng)態(tài)監(jiān)察

森林生態(tài)與水文情況有著直接關(guān)系，對(duì)森林內(nèi)部的水文情況進(jìn)行調(diào)查，能夠幫助了解森林資源的變化情況，并預(yù)測(cè)森林資源變化趨勢(shì)。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)中的磁測(cè)儀、雷達(dá)設(shè)備以及相關(guān)的成像儀等設(shè)備對(duì)森林中的水文情況進(jìn)行檢查，了解地表水資源的面積是否發(fā)生變化等，便于管理人員提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。水資源較為豐富的區(qū)域內(nèi)，火災(zāi)的發(fā)生概率較低，發(fā)生火災(zāi)后開展救援工作也相對(duì)方便，通過了解水文情況，便于合理應(yīng)對(duì)火災(zāi)的撲滅救援工作[5]。此外，通過對(duì)水文情況的監(jiān)測(cè)，能夠發(fā)現(xiàn)森林中是否存在水土流失和洪澇災(zāi)害的隱患，以便做好應(yīng)對(duì)策略，提高對(duì)環(huán)境和生態(tài)的保護(hù)。

在使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過“五向飛行”的方式，對(duì)待測(cè)森林區(qū)域的前、后、左、右、上五個(gè)方向進(jìn)行航測(cè)，在前后左右方向航測(cè)時(shí)，應(yīng)保持角度為-45°傾斜，上方航測(cè)時(shí)保持-90°正射。

3 結(jié)論

綜上所述，在對(duì)森林資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠有效提升整體監(jiān)測(cè)效率和質(zhì)量，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠通過多種技術(shù)同時(shí)對(duì)森林情況進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測(cè)，充分了解森林資源的情況和潛在隱患，以便為管理人員提供森林養(yǎng)護(hù)的依據(jù)，同時(shí)為森林資源的發(fā)展提供積極幫助。