無人機在生態造林工程中的應用前景

摘要：生態造林工程已經是目前林業發展的重要組成部分，也是未來林業發展的方向。無人機技術在近些年的發展日新月異，已被廣泛應用到各個行業和領域，在林業產業中也有良好的應用案例和發展前景。本文探討了無人機技術在生態造林工程中的特點和優勢，并對無人機在生態造林工程中應用策略進行了總結，希望能為相關研究提供借鑒。

關鍵詞：無人機；生態造林；應用；優勢；前景

Abstract：Ecologicalafforestationprojectshavebecomeanimportantcomponentofcurrentforestrydevelopmentandthetrendoffutureforestrydevelopment.Dronetechnologyhasundergonerapiddevelopmentinrecentyearsandhasbeenwidelyappliedinvariousindustriesandfields.Therearealsogoodapplicationcasesanddevelopmentprospectsintheforestryindustry.Thisarticleexploresthecharacteristicsandadvantagesofdronetechnologyinecologicalafforestationprojects，andsummarizestheapplicationstrategiesofdronesinecologicalafforestationprojects.Hopetoprovidereferenceforrelevantresearch

Keywords：Drones；Ecologicalafforestation；Application；Advantage；prospect

1概述

我國的林業是一項基礎性產業，擔負著保護環境和生態的重要任務，同時滿足了人們不斷增長的消費需求，因此在人們的日常生活中占據著重要地位。我國林業工程自進入21世紀以來，一直以生態為核心，并積極推行生態優先的發展戰略［1］。隨著人們對生態保護意識的提高，人們越來越意識到森林在維護生態平衡方面的重要性。為了全面推進環境保護戰略，全國各地都積極開展生態造林工作［2］。

目前，我國林業在發展方面取得了巨大進展，并且生態建設也取得了一定的成果。我國的森林資源和森林覆蓋率不斷提高，生態環境持續改善，森林質量也有所改善［13］。由于生態造林規劃不合理，植物種類的差異并不明顯，影響了森林的發展［4］。某些不適當的生態綠化，使樹木長在荒蕪的荒山、貧瘠的土地、巖石、陡峭的山坡上，使得大多數生態造林的樹木生長發育受限。此外，沒有有效的生態森林經營技術和方法導致了嚴重的“只造不管”現象［56］。

我國遼闊的土地面積和范圍廣泛的森林覆蓋，使得林業資源調查通常需要投入更多的人力、物力資源。林業資源調查工作的歷時較長，效率較低。無人機技術因其能夠采集高分辨率影像，已經廣泛應用于地圖測繪、地質勘察等領域［7］。無人機技術的引入可以有效地提升林業調查的水平和效果，具體體現在對森林面積計算、林業資源統計與密度估算等方面。

2生態造林工程中無人機的特點

2.1適應能力強

無人機能夠抵達某些人類難以抵達的區域，例如，危險或嚴酷的環境。由于無人駕駛技術對環境的適應性很高，因此，無人駕駛技術能夠更好地執行各種任務，并且無需將駕駛員本身的狀況考慮進去［8］。

2.2配置比較靈活

總的來說，無人機是一種小型、易維修、結構較為靈活的設備。目前，民航客機上的大部分功能裝備都是可以自己拆除的，就是云臺。平臺裝載物體種類繁多，用途各異，因此，在進行作業時，必須依據作業要求，建立一套科學、合理的平臺載荷。在進行設計的時候，設計師要做到科學合理，主動地對各個模塊進行劃分，按照任務要求做出適當的調整，讓無人機的優點得到最大程度的利用。

2.3信息獲取更加便利

隨著信息科技的飛速發展，以及人工智能、大數據等的飛速發展，才有了4G、5G等技術的誕生。將無人飛行器與這些技術相融合，可以有效保證其在飛行過程中獲取相應的圖像資料，并及時向作戰指揮中心傳遞，有效提升情報的可靠度。該系統利用無線傳感器及程控裝置，使其能夠在地面上進行作業，達到自主、智能的作業，進一步提升工作的效率。模塊化的設計確保了無人機在飛行過程中的精確高效［911］。

3主要優勢

3.1自動化處理

通過對不同類型的觀測資料進行精確的觀測，并通過自身的設備對相應的資料進行自動的分析與糾正，最后對有關參數進行校正，通過對影像資料及后續資料進行處理，獲得更精確的估算，為有關工作提供有力的支撐。與傳統的衛星遙感相比，無人機的使用受到外部干擾少，能夠獲得更高精度的圖像數據，為工業監控和管理等領域的發展奠定了基礎。利用衛星遙感可以對利用GPS進行空中觀測獲得的探測資料進行實時的處理，將野外獲得的資料，直接轉換成容易被人們了解的資料，從而能夠給有關方面的人員帶來很多精確的資料［10］。

3.2獲取的數據更加全面、詳細

在此基礎上，本文提出了一種基于多視角、多角度的立體視覺導航方法。利用當前的軟件技術，結合較高的測量精度，既能保持原始資料的完整性，又能加快資料的傳送速率，把復雜的林業地質情況以直觀的圖形顯示出來。利用無人飛行器配有圖像探測設備，可以獲得高品質的遙感圖像，并對其進行處理，為森林資源的管理提供了便利［11］。

3.3性能高且處理數據速度快

該系統具有高效、穩定的特點，且不受外界環境（如氣壓、高度和風力）的干擾，能夠維持相對平穩的工作狀態。“互聯網+”背景下，采用衛星遙感可以大幅縮短對拼接信息的處理速度。利用遙感手段收集、處理森林資源的資料，可以極大地提高工作效率。大部分的UAV都是小型的，但是并不需要很高的設備來傳送和處理資料，這樣就減少了有關的開支［10］。

3.4成本低，回報高

與常規飛行器比較，無人駕駛飛行器的優點是：性能優越，容易保養，造價低，維護成本低。具有遙控功能，借助云平臺的優點，可以安裝多種組件，在指定的地區開展工作，大大減少人力費用，取得最大的收益［1112］。

4森林綠化項目的無人機技術發展趨勢

4.1無人機在生態造林工程進行調查中的應用

在傳統的森林調查中，往往是根據現有的調查數據，做出評判，根據調查的現實需要，進行現場調研。我國森林資源豐富，地理位置特殊，地理位置較偏僻，野外工作難度較大。雖然利用衛星進行監測可以很好地輔助勘測工作，但是由于氣象條件等原因，測量結果的準確性也會受到一定的限制。森林測繪工作者可以根據特定的需要，利用無人機進行森林地貌與環境的測繪工作。

利用無人機搭載的高清晰度攝像頭，獲取高清晰度圖像，使森林勘測工作人員能夠獲得更加精確、可靠的數據。這不但可以增加偵查的有效性，而且可以保障工作人員的人身安全。同時，也大大增加了森林資料的準確性，為森林經營政策的制定奠定了堅實的基礎。

4.2無人機在生態造林工程森林火災檢測中的應用

林火是當前我國綠化工程面臨的最大問題，為保證林區的安全和發展提供有力的保證。由于林火具有較強的突發性等特征，因此對林火的防治具有重要意義。單純依賴于人工監控獲取林火情況，其傳播效率低，難以有效地控制火情。另外，人工偵查有可能對調查員的人身安全造成危險，將無人機技術應用于林火監控，可以實現對林火的監控與防治，降低對人為的測量與監控的依賴，保證了林區的安全高效開展［13］。無人機可以深入到火災現場，獲取更加完整的火災情況，還可以利用大型的無人機，在無人機上加裝消防設備，使其直接發揮救火的作用，以此來提升消防救援的效率［14］。

4.3生態綠化項目中的無人機病蟲害防控

利用無人機對綠化進行監控，不但使監控流程更為柔性，而且還能進行空中監控，準確地檢測出有害生物的問題。無人駕駛飛機可以攜帶攝像機、數碼相機等視頻裝置，在空中監測大樹上的蟲害。利用無人機在空中對森林有害生物進行空中噴霧，對森林有害生物的防治具有重要意義。與此同時，還可以使用無人機對樹木上方的葉片進行拍照，從而監測蟲害的發生狀況，判斷出蟲害的嚴重程度和特定的傳染種類，從而為進行科學的控制提供詳細的資料［15］。

4.4在林業生態建設項目中無人機的運用

在林業執行工作中，監測的規模是非常大的。傳統的手工監管模式，由于其機動性受到限制，僅能看到某一區域內的狀況，而不能做到全方位的監控。利用無人機在空中對樹林進行大面積拍攝或錄像，拓展了林業執法的監控區域，借助影像分析和運動捕獲等技術，能夠對影像進行更深入的解析，精確地辨識出不法行為，并將其定位給執法部門，幫助林業行政管理部門快速、高效地開展工作。無人機監控力度和執法力度加大。通過建立無人駕駛飛機的自動監測系統，實現對重點地區24小時全天候的監視，對非法砍伐林木等非法活動進行有效的遏制［1417］。

林木的數據收集、評估與分析是森林普查與設計的基礎工作。由于各地營造林面積較大，加之其所處的土壤及自然環境條件的差別，造成了其生長狀況的差異。傳統的森林恢復過程中，手工驗證難度較大，難以保證驗證精度，導致成果不完整、不精確［18］。在開展森林防火工作中，采用了無人機與地圖測量、圖像采集等相結合的方法。通過對林地進行造林面積的調查和測定，對造林地的樹木數量進行統計，并對樹木的長勢進行統計。此舉極大地提升了核實工作的有效性和準確度［19］。

4.5利用無人機對森林進行調查與規劃設計

在沙漠、沼澤地區，無人機可以在低海拔地區進行植被調查，獲得較高的前向圖像。通過對無人機采集到的影像資料進行處理，得到項目區造林面積、造林存活率等資料。森林部門往往以此為基礎進行營林計劃與經營管理［2021］，通過對特定地區的植被長勢和植被覆蓋情況進行實時監控，并將其精確地反饋到工作人員手中，從而對此地區的綠化項目進行適時的調整［22］。

5未來無人機在生態造林工程中的展望

當前，盡管無人機在林業建設方面有著顯著的優勢，但其應用還不夠深入，關鍵在于病蟲害的監控還不夠完善。隨著科學技術的發展，各種高科技產品相繼問世，其中包括影像識別、衛星遙感等，并逐步得到推廣，突破目前森林測繪規劃中存在的制約因素，使其更廣泛地使用。從而，提升了森林綜合治理的水平，促進了森林管理工作的科學化。在綠化建設項目中，必須將無人機和人工智能的應用相結合，特別是對高精度UAV圖像進行自動判讀，拓展其使用領域，提升林業普查和監測的精度。在此基礎上，通過引入人工智能，構建健康林木的遙感影像庫，實現林木蟲害的精確診斷和林木生物量的精確估計。

結語

目前，生態種植工程已成為未來林業工程的發展方向，造林工程已朝著自動化和現代化方向發展，無人機技術發展迅速，具有迅捷高效地解決問題的優勢。本文詳細介紹了無人機在生態造林工程中的特點、優勢和應用，說明了將無人機技術引入生態造林工程的必然性，無人機為未來的生態造林工程奠定了可靠的理論基礎。

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作者簡介：繆平（1992—），男，漢族，甘肅會寧人，本科，工程師，研究方向：生態造林。