無人機遙感技術在林業病蟲害防治中的應用淺析

摘 要 隨著對自然資源開發程度的加深，人們逐漸認識到生態環境遭到破壞將要面臨的嚴重后果，因此尋找科學高效的方法控制林業病蟲害至關重要。在現代科技水平不斷提升的背景下，無人機遙感技術開始被應用于林業病蟲害的監測防治工作中。為推廣無人機遙感技術，介紹該技術在林業有害生物防治中的應用優勢，并對無人機的具體應用展開詳細探討。

關鍵詞 無人機遙感技術；林業病蟲害防治；應用

中圖分類號：S763 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.045

無人機制造技術水平的不斷提升，不僅拓寬了無人機的應用范圍，而且極大地優化了無人機的應用效果。在林業病蟲害防治過程中合理應用無人機，不但能夠提升林業病蟲害監測結果的準確性，提高防治效果，而且能降低管護成本。同時，最新的無人機技術能更好地兼容現代化技術及設備，繼而達到優化林業病蟲害防治體系的目的。基于此，筆者通過對無人機在林業病蟲害監測方面的應用情況進行深入探討，提高無人機在該領域的利用率，從而促使林業病蟲害防治效果的提升，繼而提高我國的林業產量并取得更高的經濟效益。

1 開展林業病蟲害防治工作的意義

林業病蟲害指的是對森林植被的健康造成影響的病害和蟲害。大部分的病原菌和害蟲通過破壞、啃食樹木的不同部位獲得營養支持，導致樹木出現營養不良的情況，甚至造成樹木死亡[1]。如果不及時采取防治措施，可能會導致森林資源嚴重損失。因此，病蟲害防治工作旨在保護森林資源，維護其健康生長，確保森林生態系統的平衡與穩定。

2 無人機遙感技術簡介

基于遙測遙控、遙感傳感和無人機控制等多項前沿科技的發展，無人機遙感技術已逐漸滲透至眾多行業，展現出智能化的特性與自動化的能力。這種技術的運用能快速收集各種地理信息的特征，同時對其進行實時處理及深層解析，構建完整的空間模式。由于具備使用方便、節約成本、可靈活移動等諸多優點，無人機遙感技術目前已進入實踐應用環節，且成為航空遙感的研究主題之一。無人機作為一種無人員乘坐的飛行設備，可通過電腦實現遠距離操縱，可完成人類難以承擔的工作；還可以固定地點升空，對飛行的環境和起降場所的要求相對寬松，在實踐中可有十分廣泛的應用。

3 傳統林業資源調查和病蟲害防治方法的局限性分析

3.1 傳統林業資源調查方法的局限性

人力巡查是最傳統的森林資源評估方法，但這種方法具有明顯的不足，如人力資源消耗巨大且效率較低、人員技能差異可能影響數據采集的準確度等，不能適應現代林業資源調查的要求。衛星圖像分析也是較為常用的調查方法，然而盡管衛星圖像可以替代部分人力，但仍面臨操作煩瑣、信息收集時間較長等問題。而使用飛行器雖然能提高工作效率并縮短周期，但因其昂貴的維護成本無法作為常規的數據收集工具。

3.2 傳統方法的局限性

3.2.1 監測方法的局限性

1）調查方式。當前，我國森林保護中關于疾病與昆蟲的數據收集主要依賴植物保護專家的現場勘察及樣本獲取，這種傳統的勞動密集型方式存在諸多問題，如消耗體力、浪費時間、效果不佳等。此外，這種方法有較強的主觀性，可能造成錯誤，從而影響對森林生態系統疾病的識別，不利于病蟲害防治。

2）實驗檢測方式。傳統的實驗檢測方法需要人工進行樣本采集，之后結合林業資源實際情況進行實驗觀察。該方法不僅實施難度大，而且可能會在大規模對植物樣本進行采集時破壞原本的林業生態環境。

3）星載、機載平臺調查監測方式。不管是采用衛星平臺還是機載平臺開展全天候作業，采集到的動態數據都存在準確性不足的問題。之所以會出現這種情況，主要是受實時氣候及空間分辨率等因素的影響，導致采集到的數據誤差率較大。加之此方法采集過程煩瑣復雜，成本高昂，無法有效滿足林業有害生物監測需求。

3.2.2 防治方法的局限性

當前我國采用的主要林業病蟲害控制策略以物理方式為主，尤其是針對害蟲。主要方式包括以下3種。1）利用昆蟲網吸引并捕捉。該方法只能針對飛行害蟲，需要大量的人力進行操作和維護，且覆蓋范圍有限，無法有效應對大規模或廣泛分布的病蟲害。2）使用性引誘劑進行誘殺。該方法的使用效果受到多種因素的影響，如天氣、溫度、濕度等。3）使用黑光燈進行滅殺。這種方法可能對非目標昆蟲造成影響。

人工施用農藥也是傳統林業病蟲害防治方式。這種方式見效較快，但農藥過量使用會破壞生態平衡，導致害蟲的天敵減少，還會增強病蟲害抗藥性，從而加劇病蟲害的反彈。我國的森林資源每年都在增長，氣候條件也在不斷變化，導致林業病蟲害的發生范圍逐漸擴大，因此傳統的方法已經無法滿足需求。

4 無人機在林業病蟲害防治中的應用優勢

4.1 經濟效益高

借助無人機，可通過高壓噴發的方式噴灑藥物，通過將藥物的狀態由液態改變為霧狀，可有效降低藥物的流動速度，逐步擴大藥物的噴灑范圍。在藥劑使用量相同的情況下，因藥物能夠更加均勻地覆蓋在植物上，防治效率可得到顯著提升[2]。不僅如此，無人機遙感技術的應用使得林區生態環境的監測更加便利，能夠更加及時地發現病蟲害并能對局部有針對性地施加藥物，減輕了藥物對環境的污染，且能獲得更加理想的病蟲害控制效果。

4.2 機動靈活

相較于傳統的人工作業方式，無人機工作主要的優勢在于機動且靈活。以目前應用最廣泛的四旋翼無人機為例，在正常地面上，不需要使用發射器或借助特殊跑道便可輕松完成起飛和降落動作。同時，無人機具有極快的飛行速度，能大幅縮短檢查時間，并且能從高空觀察林區樹木的情況，相較于人工仰頭觀察的方式更能獲知樹木的總體狀況。搭配高分辨率的相機，無人機便可將實時拍攝到的高分辨率圖像發送至計算機，管理人員便可依據高分辨率的圖像或影像更為準確地判斷林業病蟲害發生情況，繼而及時采取有效措施來維護地區的林木安全。

4.3 高效安全

無人機遙感技術的應用讓化學噴灑作業的安全性得到了顯著改善，且讓防治效果更加可靠且有效[3]。1）無人機遙感技術集成先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、差分全球定位技術和遙感應用技術。這些技術的結合使得無人機能夠自動化、智能化地執行化學藥劑噴灑任務，避免了傳統人工噴灑中可能存在的操作誤差和重復噴灑問題，從而提高了噴灑效率。2）無人機具有高度的機動性和靈活性，可以輕松到達一些人工難以進入的區域，確保化學藥劑能夠準確、均勻地噴灑到目標區域。這種靈活性不僅提高了作業效率，還降低了人工操作的風險。3）利用無人機進行化學噴灑作業時，人員可以遠離作業區域，降低了接觸化學藥劑帶來的健康風險。同時，無人機的操作減少了人工干預和操作時間，提高了作業的安全性。隨著林業繁榮發展，無人機能產生的經濟與生態效益還將持續提高，這也是傳統人工作業方式無法比擬的。

5 實際應用

5.1 在監測環節的應用

在林業病蟲害防治過程中，監測是非常重要的一個環節。對林業病蟲害監測的不到位，會嚴重影響林業病蟲害防治計劃的實施效果；林業有害生物監測結果越準確，其防控計劃在實施的時候就越有效，取得的防控效果就越好。工作人員可結合監測結果，采取合理的預防與治療方法，以此確保治療計劃的有效性。采用無人機進行森林病蟲害動態監測，不僅能夠擴大監測范圍，而且可以實現由遠程高海拔監測到遠程低海拔監測的轉變，從而對林區進行全方位監測。例如，一般情況下，林區樹木若正常生長，對紅、藍光波的吸收能力很強，這就代表森林區域對綠光和紅外波段的反射率較高。在遭受病蟲害侵蝕時，樹木的葉片大量枯萎，導致該片森林區域的紅藍光吸收率明顯下降，對綠光和紅外波段的反射率也隨之降低。以山東省曲阜市國有石門寺林場為例，在該林場對赤松林及林下構樹、黃荊等灌木生長狀況的調查工作中，通過無人機大范圍調查了松林情況，并準確標記出現松樹枯死或松針變色的區域，為之后的人工調查提供了方向。對郁閉度小的林分，無人機拍照后，計算機可以有效分析林下構樹、黃荊等灌木的覆蓋度、長勢情況等因子，進而研究林下天然灌木對目標林分的生長

脅迫。

此外，應用無人機遙感技術能夠進一步明確林業病蟲害的發展態勢，在準確定位異常林情的同時，深入分析林業病蟲害的發生原因，對病蟲害的特征及原理進行總結，預測其可能造成的經濟損失，并在此基礎上根據當地實際情況提出最佳解決方案[4]。例如，在國有石門寺林場病蟲害防治工作中，工作人員可以清楚地掌握監控范圍，并且可以準確地指定無人機的上升或下降位置；利用無人機飛行控制軟件，可以根據當地的風向和風速變化，實現精準的飛行路線規劃，從而獲得最優的監測效果。

5.2 在防治環節的應用

控制無人機，能夠實時監測環境情況，并將其與手動微觀監測結果相結合，從而獲取更加直觀、準確的病蟲害信息，幫助工作人員更好地制訂防控方案，從而增強防治效果。部分地區不易到達，而利用無人機，可實現精準防治[5]。在曲阜市國有石門寺林場，由于地形復雜、面積廣闊，傳統的林業病蟲害防治方法難以有效實施。隨著植保無人機的引入，該地區的林業病蟲害防治工作取得了顯著成效。在一次針對落葉松早落病的防治行動中，曲阜市國有石門寺林場利用植保無人機搭載特制藥劑，在飛行過程中進行精準噴灑，出色地完成了防治工作。

與傳統的防治方法相比，無人機的應用大大提高了防治效率。同時，由于無人機能夠精確控制藥劑噴灑量和范圍，減少了化學藥劑的使用量，降低了對環境的污染。此外，通過實時監測和數據分析，防治人員能夠及時評估防治效果，調整防治策略。采用無人機技術進行林業病蟲害預防和控制可以節省大量的人力物力，并且能夠取得更好的預防和控制效果。

6 結語

通過分析傳統森林有害生物防治模式的缺點和不足，充分認識到使用無人機遙感技術提高森林病蟲害防治效率的重要性。提高無人機在森林病蟲害監測和控制中的使用率，可以有效提高林業病蟲害防治的科學性，為林業健康可持續發展提供基本保障。

參考文獻：

[1] 陳業文.無人機在林業有害生物防治中的作用分析[J].中文科技期刊數據庫（全文版）農業科學，2023（3）：125-128.

[2] 李智慧.淺談無人機在林業有害生物防治中的應用[J].南方農業，2019，13（26）：72-73.

[3] 趙強，章武英.植保無人機在林業有害生物防治上的應用[J].新農業，2022（20）：31-32.

[4] 任振波.探究林業有害生物無人機防治作業技術[J].中文科技期刊數據庫（全文版）自然科學，2022（6）：295-298.

[5] 王珺，馬德輝，李睿霞.淺談多旋翼無人機在林業生產中的應用[J].農業科技與信息，2017（22）：100.

（責任編輯：劉寧寧）