無人機遙感技術運用在林業測繪工程的嘗試

于國輝 陳洪艷 孫炎 韓笑

1、吉林省林業勘察設計研究院 2、吉林省白山市臨江市花山國營林場 3、吉林省松原市前郭縣園林管理所

前言

在我國社會經濟以及科學技術快速發展的時代背景下，無人機遙感技術的運用成為現階段我國最前沿的一種測繪技術。與以往的測繪技術相對比，無人機遙感技術的運用具有十分顯著的優勢。在林業測繪工程中有效運用無人機遙感技術，不但可以最大程度降低測繪的成本，同時還可以極大提高測繪的準確度以及工作效率。因此，本文就無人機遙感技術運用在林業測繪工程中的嘗試展開分析，以此來確保林業測繪工作的全面性以及準確性。

1 無人機遙感技術的簡述、工作的原理以及運用的優勢

1.1 簡述

無人機遙感技術，其實就是指通過應用遙測遙控技術、無人駕駛飛行器技術還有遙感傳感器技術等來分析數據的應用、處理以及建模等的一種技術[1]。無人機遙感技術具備用途廣泛、體積小、成本費用低以及重量輕等特征。對于無人機遙感技術來說，這是一種以無人機飛行器為核心的圖像傳感、搭載遙感等的工作系統，為了可以得到目標準確的有關信息，需要運用GPS系統以及無線電等，以此來實現3S技術的有效結合實現，這樣對于林業資源的調查、測繪等可以更加方便且精準，進而便于有關工作的開展。

1.2 工作原理

就無人機遙感技術而言，就是運用無人機自備的程序控制裝置還有無線電遙感技術來對無載人飛機進行操作，并且其將無人飛行器作為平臺，配合各種不同的遙感傳感器來將遠程空間的遙感信息獲取，接著再經過電子信息技術的處理和加工之后就可以依據相應的精度要求來將其制作成為正射遙感的影像[2]。而對于無人機而言，在其飛行之前可以先將有關參數設定好，在參數設置完成之后，無人機就可以通過自駕系統實現智能化、自動化飛行，在有需要的時候，也可以將飛行切換成為手動控制。無人機在飛行過程中可以與地面指揮中心之間實現數據互通，這樣無人機所拍攝下來的信息還有圖像等就可以實時傳輸到地面的指揮中心，而地面的指揮中心也可以按照工作的需求以及圖像來對無人機航行的軌跡進行調整。運用無人機技術對數據進行處理可以將數據的最大價值充分發揮出來。現階段我國比較成熟的無人機數據處理平臺是Pixel Crid，該平臺可以將遙感影像技術的一體化處理實現，具體來說實現無人機航拍圖像的應用、分析、收集、存儲還有顯示等。在對其進行運用之后就可以得到3D Model、DSM、DEM、DOM等一系列的信息數據。與此同時，還可以應用AreCIS、Envi、ERDAS等平臺來對光譜數據進行處理。將無人機遙感技術運用到林業測繪當中時，需要滿足國際通用的標準。無人機在沉降監控的過程中，需要按照航行的路線來收集圖像。但是由于在實際操作時，立體成像對航拍照片方面有著比較高的要求，因而需要有效控制航拍的路線[3]。而在收集同一個目標的圖像時，則要求按照一定距離位置進行拍攝，并且還應按照相對應的模型來實現立體成像，進而有效地提高無人機數字測繪系統的準確度。

1.3 運用的優勢

1.3.1 可以實現有效監測

對于無人機遙感技術而言，其具備有效的監督作用，當林業資源發生意外事故的時候，可以按照實際情況來采取有效的處理措施，以此來縮短處理時間，進而降低林業企業的資源損耗。與此同時，無人機遙感技術和信息收集相對于其他方式來說，可以對林業工作人員工作的狀態進行全面掌握，這樣就可以有效監控林業的工作人員[4]。同時，在林業地區運用無人機遙感技術時，一旦林業發生有關問題，可以及時地通知林業地區的負責人，這樣就可以實現信息的及時傳輸。在林業測繪的過程中無人機遙感技術可以按照測繪工程計劃的工作安排來對工作進行有效監控。并且在實際運用的過程中，若是發生相關問題也可以運用無人機遙感技術來監控現場，這對于工作人員有效地處理有關問題而言是非常有利的。

1.3.2 有助于林業測繪水平和效率的全面提高

在以往的林業測繪工程中，一般都是采取人工測繪的方式。但是對于林業地區來說，其環境比較惡劣，所以很難實現人工的測繪操作[5]。并且當林業地區處在極為惡劣的環境時，還會對人工測繪工作造成全面阻礙。就人工測繪方式而言，這不但會對社會工作的準確性造成影響，而且還會對社會工作的全面性造成影響。而在林業測繪工程中全面的運用無人機遙感技術可以將有關的人工操作問題有效地解決，并采取機械化的測繪方式，這樣才可以使測繪工作更加科學有效。相對比以往的人工測繪方式來說，無人機遙感技術具有較高的準確度，并且其監測的范圍也比較廣，在測繪的過程中無人機遙感技術發揮著極大的價值和優勢，而且可以有效地調節測量的范圍。由此可以發現，無人機遙感技術在林業測繪工程中的運用可以全面提高林業測繪的水平以及效率。

1.3.3 具有比較高的檢測率

在林業測繪工程中運用無人機遙感技可以使得檢測率得到有效的保障。相對比于傳統的測繪方式來說，無人機遙感技術具有更高的效率，可以使得整個測繪過程的高效性以及規范性得到有效保障。與此同時，對于林區當中的山溝等位置，運用無人機遙感技術來進行測繪可以實現更加方便有效，以此來使得測繪的適應性，測繪的結果得到有效保障。除此以外，對于無人機遙感技術而言，其還具備三維仿真模擬技術，這樣就可以使得測繪畫面的直觀效果進一步提高。

1.3.4 可以實現更快的數據處理

就無人機遙感技術而言，其設置可分辨率極高的數據處理器以及數碼轉換器，這樣就會使林業測繪的信息數據具備了更高的分辨率。與此同時，在數據處理器的運用下，可以將無人機拍攝到的畫面轉變成為人們所需要的數據信息，并且還可以將數據處理的結果傳輸到控制端。對于無人機遙感技術而言，該技術在林業測繪工程中的運用，不但可以使測繪的分辨率以及信息數據處理的效率得到有效提高，同時還可以使數據的準確性得到有效保障，進而為林業測繪工程的開展提供可靠的數據支撐。

2 林業測繪的傳統方式

2.1 手工勾圖方式

手工勾圖是林業早期測繪的一種方式，在運用該方式進行林業測繪時，需要測繪人員進入林區進行實地地形的觀察，然后按照比例尺和特定的要求來勾畫出界限，再通過比例尺將林業區大概的面積計算出來。對于手工勾圖來說，所計算出來的結果往往和實際數值之間存在較大差異。之所以會造成這樣的現象，主要有兩個方面的原因：一方面受到人為操作的影響，測繪人員在實際操作的時候，由于個人的職業素養不高，工作經驗不足，所以在測繪的過程中就依據自己的主觀判斷來進行分析，這樣就不能夠確保數據的準確性[6]。另一方面就是在地形圖測繪復印的過程中，出現了變形的情況，這樣就會造成其中的尺寸發生改變。而且在手工勾圖的過程中，若是沒有有效地觀察一些山溝，那么也會導致測繪圖中存在誤差。

2.2 GPS測繪方式

對于GPS測繪方式而言,其實就是需要測繪人員帶著GPS繞著林區的邊界走一圈,但是在行走時可能會發生行走困難的情況。所以，在行走之前就要求有關測繪人員一定要了解林區邊界的地形，避免出現行走不到位或者是走出界限的問題。與此同時，在運用該種方式測量林區的山溝位置時，可能會出現GPS失去定位信號的問題，這樣就會導致定位出現誤差[7]。除此以外，GPS的信號很容易受到外界因素的影響，并且林區中的信號比較弱，所以就不能充分有效地發揮GPS的定位功能，進而造成測繪存在比較大誤差。

2.3 在線衛星地圖軟件測繪方式

對于在線衛星地圖軟件而言，這是一種將各種地圖軟件功能融合成為一體的軟件。但是這些地圖軟件的更新都需要供應商進行修改，而在地圖更新的過程中，會使得林業測繪產生一定的誤差，并且在使用時還可能會出現不能出圖的問題。

3 林業測繪工程中無人機遙感技術的具體運用

3.1 無人機遙感技術在航空拍攝中的運用

將無人機遙感技術運用到林業測繪工程當中可以將林業資源的情況更加高效、快捷地拍攝下來。因為無人機上搭載著具有高分辨率的光學相機、CCD數碼相機還有激光掃描儀等設備。這些設備的存在會清晰地拍攝下林業資源的情況，并且還可以為之后林業測繪工程的開展打下堅實的基礎[8]。與此同時，在無人機的內部還設置了微型的計算機處理系統，這樣就可以對圖像進行拍攝和掃描，并且還可以對圖像進行初步加工，進而為林業測繪工程的開展提供有效的數據以及圖像。

3.2 測繪信息采集過程中的運用

在林業測繪的過程中運用無人機遙感技術來采集信息數據的時候，其實也并不是全自動化，還是需要與人工操作進行結合。因為現階段的無人機遙感技術受到技術方面的制約，在利用無人機遙感技術采集信息數據時，無人機并不能對所采集信息的合格與否進行區別。所以，在這個時候需要通過人工的方式來篩選采集的信息，將其中不合格的信息剔除掉，將合格的信息數據保留下來，以此來使得無人機采集信息的精確性以及有效性得到最大程度的保證。將無人機遙感技術和人工進行有效的結合，還可以使得采集的信息及時地傳輸到控制端，這樣對于工作人員掌握采集的信息數據來說是非常有利的[9]。在采集完林業測繪區的信息數據之后，就需要分析所采集的信息，還應該確定無人機飛行的航線是否出現偏差，將無人機航線的分析和采集工作做好，才可以使得無人機遙感技術所拍攝到的影像以及圖像的準確性得到有效的保障。

3.3 在數據處理中的運用

對于無人機遙感技術而言，其具備非常強大的數據處理能力。相對比于其他的數據處理工作來說，林業測繪工程因為存在著容易發生污染問題及林業面積比較大的因素，所以在對其數據進行處理時就會比較困難。而將無人機遙感技術運用其中就可以高效、快捷地實現數據的處理。與此同時，對于以往林業資源的環境管理來說，因為沒有進行有效的指導，所以造成許多林業地區的環境治理效果沒有達到理想的目標[10]。而無人機遙感技術的運用可以有效地了解到林業資源被破壞的情況以及生態環境的實際情況，這樣才可以將林業環境治理的信息數據及時地做出來，進而為日后環境治理方案的制定奠定堅實的基礎。

3.4 無人機作業過程

在運用無人機遙感技術的過程中，首先要確定好測繪區的面積、緯度、氣候條件以及林業資源等。接著啟動無人機，通過飛行控制系統對無人機的起飛、飛行姿態、高度以及航向等進行控制，并在無人機上配置相應的微單相機。與此同時，做好與地面控制中心的聯系，這樣才可以實時傳輸無人機拍攝的畫面。對于無人機而言，具備飛行速度快、效率高、安全穩定以及飛行靈活等優勢，對于山地復雜環境的航拍作業是非常適合的。在航拍的過程中，要確定當天的天氣情況，一般運用無人機遙感技術來進行航拍時，天氣應該要晴朗，并且風速比較小[11]。在無人機飛行之前，應對飛行的航線進行規劃，并且還要設置好飛行的航向，以此來使得之后數據處理精度得到有效保障。

3.5 圖像的處理

在進行圖像處理時，使用Agi Soft Photo Scan的無人機數據處理軟件來對采集的圖像進行處理。而對于該軟件來說，其具有最新的多視圖三維重建技術，并在此基礎上讓圖像自動生成為分辨率高的數字模型，還帶有空間參考坐標，這樣就可以直接進行測量。具體來說，在對圖像進行處理時，首先應對無人機的影像進行檢查，將航拍中成像效果差、拐角處重疊度過大的影像都篩除掉，然后將姿態數據還有影像數據輸入其中，做好相應的處理工作之后，將其中分辨率比較高的正射影像剪裁出來。

4 結語

綜上所述，對于無人機遙感技術來說，這是一種高效的檢測技術，尤其是對于林業測繪工程來說，無人機遙感技術的運用不但可以使測繪的工作效率得到有效提高，還可以使測繪所產生的誤差有效降低，有效解決林區測繪過程中存在的信號干擾以及測繪行走困難等問題，進而可以高效、快捷、準確地進行林業測繪工程，并實現無人機遙感技術的有效發展。