無人直升機在森林資源調查領域的應用探討

森林資源調查旨在通過對林區范圍內的動、植物及其環境條件的調查，掌握特定區域內森林資源的位置、組成、分布及其相對數量，為相關政策的制定和實施提供科學依據，以保證森林資源的合理利用、有效保護和可持續管理，促進森林生態系統的健康發展。隨著科學技術的發展，衛星遙感、無人機、激光雷達等先進技術手段廣泛應用，極大地提升了森林資源調查的效率。相比于常規的多旋翼無人機，無人直升機具備長續航、大載荷、環境適應性強等特點，在森林調查領域具有較大發展空間。本文探討無人直升機系統在森林資源調查中的價值，寄望未來無人直升機能夠在森林資源調查領域發揮重要作用。

森林資源調查的特點

森林資源調查周期長、范圍廣

為了全面了解森林生態系統的動態變化和資源狀況，森林資源調查通常需要進行長期的觀測和監測工作，包括對不同季節和氣候條件下的變化進行跟蹤記錄。目前我國每五年開展一次全國性清查工作，單次清查工作投入數萬工作調查人員需要數年時間。以江西省第九次森林資源清查工作為例：江西省布設了固定樣地共10455個，此次調查抽取其中四分之一樣本進行復查，實際完成樣本調查2608個，總耗時一年有余。調查組織了165名技術人員組成45個調查組，耗時3個月的時間進行外業調查工作。

森林調查范圍覆蓋大面積的森林地區，通常還涉及偏遠山區、原始森林等環境復雜的地域。調查人員在工作過程中可能會面臨著交通不便、通信困難、自然環境惡劣等問題，甚至可能遭遇野生動物和各種昆蟲騷擾和威脅。

森林資源調查的綜合性

為了能夠對森林資源及其相關生態系統進行全面、系統性的評估和分析，森林資源調查不僅僅關注森林本身的結構、組成和分布，還需要考慮到與森林相關的各種因素，如土壤、氣候、地形、野生動植物、人類活動等。在森林資源調查中，調查人員需要采用多種方法和技術，如野外調查、遙感技術、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）、生態學調查等，從多個方面獲取數據并進行綜合分析。

森林資源調查的現狀及存在問題

目前森林資源調查通常采用外業調查和遙感技術相結合的調查方法。外業調查通常需要調查人員通過實地勘察、樣地調查等方法獲取具體數據。遙感技術則是通過獲取航空或衛星平臺上的影像數據，實現對森林類型、植被覆蓋度、林分結構和生長狀態的識別、評估，以及森林火災監測和變化趨勢評估，能夠快速獲取大范圍、多時相的數據。然而，森林資源調查仍然面臨諸多挑戰，如遙感數據的精度受分辨率限制、地形、云層等因素影響，外業調查過程中的成本高昂且耗時較長，人力資源和技術設備不足等問題，這些因素都可能影響到調查結果的準確性和全面性。

無人直升機在森林資源調查領域的應用分析

研究背景

目前無人機在森林資源調查領域主要承擔了低空遙感技術的角色，通過搭載高分辨率攝像設備和激光雷達設備完成更高精度的遙感任務。相對于傳統的衛星遙感和航空遙感技術，無人機遙感技術具備成本低、任務周期短、靈活性好、高分辨率等特點，成為當前森林資源調查的新型手段之一。然而目前所采用的無人機平臺多數選擇的是輕小型無人機，存在巡航時間較短，有效載荷小，遙感手段單一等問題。相比之下，無人直升機具有更長的續航時間、更大的覆蓋范圍和強大的環境適應性，能夠在各種地形和氣候條件下執行任務。同時其載荷能力更大，能夠搭載更豐富的任務設備，包括各種傳感器、攝像頭和通信設備，以滿足不同任務的需求。

近年來，國產無人直升機行業發展迅速，越來越多的企業和研究院所開始了無人直升機的研制。以500kg級無人直升機為例，包括航空工業集團AR-500系列無人直升機、兵器工業集團CR500無人直升機和航天九院“飛鴻”無人直升機在內的多款無人直升機已經在應急救援、森林防火、海事監管、電力巡線和物資運輸等領域投入使用。為相關領域的工作提供了高效、可靠的無人機解決方案，不僅提升了工作效率，還降低了相關工作的風險和成本。

森林資源調查無人直升機系統應用分析

森林資源調查無人直升機系統由無人直升機平臺、遙感任務設備、衛星通信系統和吊掛運輸系統等組成，具體組成如圖1所示。

森林資源調查無人直升機系統典型任務場景包括：（1）根據調查任務需求，選擇對應的遙感任務設備，結合任務設備工作方式規劃任務航線；（2）測控運輸一體車將無人直升機運輸至任務區域附近合適的位置，完成地面站布置和飛行前準備；（3）操縱無人直升機起飛并飛行至任務區域，開展森林資源調查任務；（4）任務過程中，通過地面站實時監控遙感數據情況，可實時進行航線調整；（5）通過衛星通信系統，可實時將遙感數據發送給后臺服務器，同步進行數據統計與分析；（6）完成預定的飛行任務后，無人直升機按預設航線自動返航并 著陸，調查人員可機上存儲介質下載遙感原始數據進行處理分析。

針對森林資源調查任務的特點，森林資源調查無人直升機系統還配備了一些特定的功能。（1）自主避障能力：山區通常復雜環境，地形起伏，甚至可能會有風力發電機、高壓輸電塔的存在，自主避障能力能夠通過傳感器提前識別障礙物，自主規劃飛行路徑避讓障礙物，保障飛行平臺安全；（2）衛星通信能力：由于地球曲率影響，視距鏈作用下無人機飛行高度需要隨作用距離而增加，過高的飛行高度將影響遙感數據精度。采用衛通鏈可以解決這個問題，同時還可以拓展無人直升機任務半徑，并實現遙感數據超遠距離實時傳輸；（3）任務設備可替換性：針對不同任務需求，可按照設計的不同任務構型快速完成任務載荷及配重更換，無需進行額外改裝或稱重。

除了擔任航空遙感任務，森林資源調查無人直升機系統在外業調查中也能發揮關鍵作用。無人直升機還可以作為運輸平臺，用于運輸調查設備和樣本，也可以作為通信中繼，為調查人員提供更好的支持和保障。

結束語

無人直升機憑借長續航、大載荷、環境適應性等優勢，能夠很好地適應森林資源調查的任務需求。本文歸納總結來森林資源調查的特點、現狀及存在問題，結合無人直升機的特性，討論了無人直升機在森林資源調查中的應用，為森林資源調查中無人直升機發展規劃提供參考。