無人機技術在林業調查工作中的應用

蒙普云

（廣西林業集團桂江林業勘測設計有限公司，廣西 南寧 530022）

目前，無人機技術在林業調查工作中得到了廣泛應用，通過使用多光譜成像、紅外線掃描等相關設備，一定程度上增強了林業調查的可靠性與時效性，也使得林業數據采集獲得更為準確、直觀的數據信息。在廣泛應用無人機技術的背景下，傳統林業調查方式隨之改變，無須林業調查工作者深入實地獲取與林業資源相關的數據信息。而且，無人機技術可動態監測森林火災，在短時間內確定火源點，為救援工作的高效與及時開展提供了極大便利。由此可見，深入研究并分析無人機技術在林業調查中的具體應用十分有必要。

1 無人機技術概述

無人機，即遙控飛機，該術語被改變為無人機系統，可反映出無人機操作會涉及相對復雜的系統。軍方一般以RPA一詞表示無人機，上世紀中葉，無人機被廣泛應用于空中偵察，在劃分無人機用途方面，一般可涵括研究與開發、戰斗、目標與誘餌、民用與商用、偵察。

1.1 特點

1.1.1 處理自動化

無人機遙感技術能夠對林業數據進行準確獲取，自動化處理所收集的林業數據信息，使林業調查工作獲得精準度較高的數據信息[1]。此外，無人機技術可以科學修正并處理所拍攝的材料與指標，進一步提高林業調查數據的精確性，為科學計算提供幫助。無人機航拍借助GPS全球定位系統，即可科學處理航拍結果。與此同時，無人機技術的運用可將所收集林業數據轉換成所需格式，為后期林業調查工作的開展奠定基礎。

1.1.2 結果全面化

通過對無人機技術的運用可合理切割DOM文件并形成全新瀏覽軟件，進一步提高林業調查的工作效率。無人機技術通過對相關軟件與技術的使用，針對林業數據信息展開三維立體模型的構建，進而直觀顯示調查所得信息，實現調查數據精準度的提升[2]。此外，無人機技術亦可自動切割處理所監測數據結果與圖像，以免觀測角出現畸變，以形成高質量衛星遙感圖像。無人機技術能自動分析地形，并構建DSM模型，促進林業調查準確度與效率的提升。

1.1.3 較高分辨率

無人機遙感系統能夠以標準格式輸出所監測的林業數據，實現攝影技術與測量工程的結合。林業調查中引入無人機技術，通過GPS系統的使用即可對地理位置信息進行精確化計算，以調查需求為依據，人為調整監測所得數據結果的精準度，實現數據結果空間分辨率的全面提升。

1.1.4 較快反應速度

在對無人機技術使用的過程中，可在短時間內對林業數據進行處理和分析，縮減了數據處理所需時間，提高了工作效率，且對于硬件設備的要求不多，能夠確保林業調查系統正常運行，進一步優化信息數據的采集、處理效率[3]。

1.2 優勢

現代林業調查工作開展中，需獲得精準度較高的數據，以促進林業發展。而傳統林業調查的工作量與難度均較大，要求工作人員深入林區與山區，調查工作的周期長且獲取數據精準度不高。通過對無人機技術的運用，借助其高分辨率、快反應速度以及靈活性等優勢，可使人工調查的時間大大縮減，勞動強度也有所降低，與林業調查各項要求相適應，一定程度上優化了林業調查質量[4]。較之于傳統林業調查方法，無人機技術在林業調查中的合理運用可對林業信息予以更精準化獲取，為工作質量的提高提供必要保障。

不同于傳統衛星遙感技術，無人機技術靈活性更強，即便在突發狀況下仍可遙控監測地面，可避免相關工作者進入山區、林區遭遇危險，同樣也可實現實時監測林業區域的目的，進一步改善林業調查工作質量與效率。

2 無人機技術在林業調查工作中的具體應用

2.1 應用于調查規劃方面

因我國地域遼闊，不同區域的地形、地貌以及植被類型也存在較大的差異。基于社會經濟發展速度的加快，環境保護與資源合理利用的重要性逐漸凸顯出來。林業調查工作所涉及的林木類型較多且分布相對廣泛，工作開展難度較大[5]。在調查實踐過程中，為提高信息獲取的全面性和準確性，相關工作人員需對多種應用技術加以利用，以促進調查手段的多樣化，進一步整合多個渠道信息，以提高信息準確性。評判森林狀況一般以林種、樹種、郁閉度、胸徑、樹高等因子為依據，借助無人機技術對森林狀況實施動態化監測，可更有效地調查森林的分布情況、生長狀況以及林木質量等，通過對獲取數據的整理分析，獲得預估性判定依據，以準確判斷林木生長和消亡的周期，對森林環境狀況展開系統化分析，為制訂規劃方案提供必要的數據支撐，為管理森林資源工作的開展提供可靠性更強的數據支撐，進一步提高林業經濟水平。長期以來，林業調查很容易受人為因素影響而導致信息實效性下降，不利于調查質量和調查成果可靠性的提高。在引入無人機技術后，林業調查所收集的數據信息的客觀性與真實性更強，可使調查數據精確度更高，不斷提高林業調查工作的質量，同時也減少人力成本、時間成本的支出。

2.2 應用于火災監測方面

火災是自然災害的一種，其形成與發展均會對森林造成毀滅性危害。一般來講，森林內的林木相對集中且植被密度大，在火災發生后，僅利用既有技術手段很難控制火勢的蔓延。撲救森林火災時，通常采用減少火災周邊植被數量的方式控制其蔓延[6]。由于大部分森林人工開發程度不高，在火災撲救方面取水的難度大且能見度不高，極易引發消防人員傷亡的情況。即使借助運輸機進行撲救，實際的效果也相對有限。在森林火災監測中應用無人機技術，可實時準確監測火情，以便更好地監控火勢蔓延的方向，使救援人員更快地獲取火情信息，為救險決策提供準確的信息保障，提高滅火效率、降低救火人員危險性。而且，林業調查工作人員通過對無人機的使用，能夠更好地掌控森林火情，借助無人機內所配置的監測設備實現火情信息的及時傳遞，為森林火災撲救工作的開展提供必要幫助。

2.3 應用于病蟲害監測方面

結合當前林業病蟲害監測現狀可知，很多林業工作者始終采用傳統的監測手段，監測周期長，對監測效率與效果的影響較大[7]。在病蟲害監測中引入無人機技術，可顯著降低人力資本投入，一定程度上提高了監測工作準確度。此外，無人機技術可精準定位所有植物，使得林業相關工作者對植物病蟲害發生狀況進一步了解，利于監測效率的強化。而傳統的管理模式在防治林業病蟲害過程中，要借助人力遠距離將藥物噴灑在林木上，無法確保藥物覆蓋率，若植被距離較遠則難以實現保護目的。對無人機技術的運用不僅實現了噴灑范圍的拓展，同樣可使藥物噴灑精準度提高，進而準確防范并控制特定范圍內的病蟲害問題，以全面提高病蟲害的防治效果。

2.4 應用于生物監測方面

開展林業調查工作時，通過對無人機技術的應用可對林區相應圖像進行獲取，科學且客觀評估單木生物量，通過對面向對象等方法的使用研究分析單木樹冠面積，構建胸徑回歸模型，在計算樹生物量方程的基礎上對樹干內大概生物量做出科學預估。由于胸徑與樹冠直徑聯系緊密，可借助樹冠直徑對胸徑大小做出推算，并根據生物量與胸徑間計算方法，對森林生物量做出預估[8]。

2.5 應用于森林管理方面

森林集約化經營利于森林生產力的提高，更好地滿足對木材增長的需求。特別是在快速生長林植株管理方面，與農業精細化類似，可借助無人機遙感實現推廣，在非典型運動中可保證施肥時間與地點的正確性。研究工作者通過對無人機遙感技術的運用獲取近紅外圖像，對森林結構健康圖進行繪制，因光譜輻射測量法與野外取樣測定葉片氮含量關聯性緊密，可通過無人機減少森林集約化管理成本，創造可觀的經濟效益。

3 林業調查中無人機技術的應用展望

3.1 采集精度顯著提升

在未來發展中，無人機設備分辨率會不斷提高，采集數據的精準度也將進一步提升，是無人機拍攝技術成熟化發展的表現，使測繪領域實現劃時代發展。通過對地理信息資源庫的梳理可知，在圖像分辨率提高的基礎上，拍攝效果會更清晰，在減少外業采集量的同時縮減人工采集成本，進而實現預期的采集效果[9]。

3.2 深度優化數據處理軟件算法

通過對地理信息軟件的運用，可更好地實現圖像、地理坐標的匹配。而軟件所對應的內業數據處理能力將對外業采集結果呈現的清晰度產生決定性影響。基于無人機固件的升級與優化，數據處理軟件內部算法也更加成熟，在對幾何知識、物理學知識綜合運用的基礎上，即可實現內部圖形計算模型的全面優化目標，借助近似思想優化算法更好地呈現數據，進而對林業自然資源展開科學化評估。

3.3 設備兼容性會更高

基于無人機支持功能的拓展，為更好地滿足各場景數據采集需求，可搭載不同類型傳感器的采集設備也被成功研發，不僅表明設備兼容性的提高，同樣也彰顯了航拍技術的成熟性。在此背景下，內業和外業測繪結果質量也必然隨之提高，在圖像處理體系趨于成熟的基礎上，用戶體驗也將得到優化，實現設備兼容性的提升目標[10]。

3.4 復雜地形矢量坐標繪圖更方便

如果是無人機內部測繪場景不支持的地形，實際的測繪難度會增加，所以要構建復雜地形矢量坐標，以不斷提高繪圖的便捷性。在實際操作中，將不規則圖像近似地當作規則化圖形，而在預處理的過程中，借助圖形畸變校正法構建復雜模型以及與其相對應的坐標，這樣既可便于內業工作者對地理信息進行測繪，又更容易拾取地理坐標。

3.5 測繪誤差更小

林業地理信息測繪要求內業和外業互相配合完成，即便人工外業采集成本減少，但由于地理信息數據的處理流程相對復雜，機器或是人為誤差始終存在。一旦測繪結果誤差明顯，將對最終的測繪結果產生不利影響。而基于無人機拍攝測繪失誤率的下降，采集誤差也將得到有效控制，進而逐步壓縮圖像的傳輸時間，增強采集體驗效果。

4 結束語

綜上所述，與傳統林業調查方法相比，無人機技術的運用能夠更好地節省時間與人力成本，獲取數據的精準度更高，一定程度上促進了林業調查效率的提高，利于林業快速且穩定的發展。在林業調查中應用無人機技術，以調查規劃、火災監測、濕地調查、病蟲害監測、生物監測、森林管理等為主。伴隨無人機技術發展速度的加快，此技術也將在林業調查規劃設計中實現廣泛且深入的運用，在充分發揮其優勢的同時，進一步推動林業調查工作的質量與效率的提升，實現林業全面可持續發展目標。