淺談森林資源調(diào)查中無人機(jī)遙感的應(yīng)用

付卓新 姚銳

摘 要 森林資源既是生態(tài)系統(tǒng)的一個有機(jī)組成緩解，也是人類生存的重要物質(zhì)條件。目前，無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查當(dāng)中的應(yīng)用日趨廣泛。簡要介紹森林資源調(diào)查當(dāng)中無人機(jī)要干的具體應(yīng)用，并探討其中存在的不足，從而為進(jìn)一步發(fā)揮無人機(jī)遙感技術(shù)的價值提供參考。

關(guān)鍵詞 森林資源調(diào)查；無人機(jī)；遙感；應(yīng)用

中圖分類號：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）36--02

森林資源調(diào)查是林業(yè)管理活動的前提條件，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，森林資源調(diào)查的技術(shù)也越來越豐富。近年來，遙感技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛，無人機(jī)遙感在我國森林資源調(diào)查當(dāng)中的應(yīng)用越來越重要。

1 森林資源調(diào)查中無人機(jī)遙感的應(yīng)用

1.1 林業(yè)資源調(diào)查

林業(yè)資源變化情況受到人們的高度重視，因此對林業(yè)資源進(jìn)行調(diào)查對保障林業(yè)發(fā)展有重要意義，尤其是調(diào)查森林蓄積量是森林資源源清查過程當(dāng)中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用重點[1]。一方面能夠發(fā)揮無人機(jī)遙感應(yīng)用價值，動態(tài)把握森林資源變化情況，改善信息獲取的真實性以及時效性；另一方面能夠利用無人機(jī)遙感圖像對當(dāng)前的森林狀態(tài)及立體覆蓋狀況進(jìn)行真實體現(xiàn)。此外，無人機(jī)遙感成像的速度比較快，能夠顯著改善森林資源調(diào)查的時效性，通過遙感資料保障調(diào)查質(zhì)量與效率。在林業(yè)資源清查環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)清查重心是林業(yè)資源面積及樹種等，無法有效管理林業(yè)資源中。通過應(yīng)用無人機(jī)遙感可以監(jiān)察森林資源內(nèi)部的具體信息，從而客觀全面地掌握森林分布的情況。林業(yè)資源監(jiān)測的另一個重要內(nèi)容是監(jiān)測森林蓄積量，遙感影像信息同森林生物存在一定聯(lián)系。相關(guān)實驗結(jié)果顯示，森林蓄積量同波譜的比值間存在關(guān)系，因此無人機(jī)遙感調(diào)查監(jiān)測森林蓄積量方面有得天獨厚的優(yōu)勢，一方面能夠借助于遙感數(shù)字影像對數(shù)據(jù)加以分析，另一方面也能夠精確掌握植被分布的情況，從而做好林業(yè)資源的調(diào)查分析工作。

1.2 森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查

森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查是生態(tài)系統(tǒng)研究的有機(jī)組成環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，環(huán)境惡化問題越來越嚴(yán)重，這在很大程度上影響了國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，不利于貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。通過應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，能夠技術(shù)準(zhǔn)確調(diào)查森林資源，掌握森林資源動態(tài)變化情況，為生態(tài)保護(hù)提供可靠支撐。同時，無人機(jī)遙感還能夠準(zhǔn)確估計樹種的組成及空間結(jié)構(gòu)，借助于無人機(jī)影像具備的高分辨率特點，通過分析紋理就能夠?qū)浞N的組成、林木間或者是樹種間的空間關(guān)系進(jìn)行估計，這對于生態(tài)平衡具重要意義。

1.3 森林水文狀況調(diào)查

森林水文狀況屬于森林資源調(diào)查的重要內(nèi)容之一，一方面有利于維持生態(tài)平衡，另一方面能夠在很大程度上發(fā)揮抗旱以及防洪的效果。無人機(jī)遙感在森林水文調(diào)查監(jiān)測當(dāng)中有重要應(yīng)用價值，可以對森林的水文現(xiàn)象發(fā)生與發(fā)展進(jìn)行動態(tài)掌握[2]。尤其是在目前水土流失問題越來越嚴(yán)重的情況下，無人機(jī)遙感在該領(lǐng)域的應(yīng)用需求格外明顯。

2 森林資源調(diào)查中無人機(jī)遙感應(yīng)用需要解決的問題。

實踐結(jié)果顯示，森林資源調(diào)查過程當(dāng)中應(yīng)用無人機(jī)遙感有諸多優(yōu)點，不過要想充分發(fā)揮無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)點，還需要進(jìn)一步解決其中存在的問題。

2.1 拼接以及幾何校正

目前，無人機(jī)使用的幾何校正是多項式校正，其校正的精度往往不夠理想。通常情況下，森林資源調(diào)查如二類調(diào)查圖像，精度要求同攝影測量比較而言要低得多，不過也需要滿足基本的精度要求。當(dāng)前，無人機(jī)遙感影像幾何校正問題是研究的熱點，如果可以實時傳輸無人機(jī)拍攝過程當(dāng)中的姿態(tài)數(shù)據(jù)并且加載GPS記錄拍攝的位置，同時聯(lián)合其他的輔助數(shù)據(jù)例如地形數(shù)據(jù)，對于改善幾何精度有重要的幫助[3]。此外，無人機(jī)大部分使用小型數(shù)字相機(jī)當(dāng)作機(jī)載的遙感設(shè)備，獲取影像數(shù)量多但是像幅小，同時影像快速拼接方面的技術(shù)也需要進(jìn)行深入的研究。

2.2 升降技術(shù)以及抗風(fēng)技術(shù)

在森林資源的調(diào)查過程中，主要工作環(huán)境是山區(qū)，因此對要求滑跑以及滑降的大型無人機(jī)而言，往往無法找到滿足起降標(biāo)準(zhǔn)低的場地，在不滿足起降條件的時候勉強(qiáng)起降會導(dǎo)致大型無人機(jī)的損壞。同時，使用小型的無人機(jī)則存在著飛行高度低的問題，低空作業(yè)的時候受風(fēng)向以及風(fēng)速的影響都比較大。通常情況下，提高無人機(jī)抗風(fēng)性能的方法是加大飛機(jī)的質(zhì)量，不過起降要求以及載荷限制決定論無人機(jī)難以無限制地加重，并且加大載荷也會帶來無人機(jī)的能耗增大[4-7]。因此，解決升降技術(shù)并降低無人機(jī)的升降要求，改善飛行控制技術(shù)從而增強(qiáng)抗風(fēng)性能以保證平穩(wěn)飛行，是森林資源調(diào)查過程當(dāng)中應(yīng)用無人機(jī)遙感需要解決的問題。

2.3 計算機(jī)紋理信包分析

森林資源的調(diào)查過程當(dāng)中，往往需要確定樹種、密度及直徑等，從而推算出森林的蓄積量。根據(jù)圖像能夠?qū)Υ祟惖臄?shù)據(jù)進(jìn)行判斷與估計，不過精度受限嚴(yán)重。無人機(jī)航片分辨率比較高，且紋理信息豐富，通過使用計算機(jī)來分析紋理，有利于實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確估計[8-10]。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，近年來，森林資源調(diào)查當(dāng)中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。目前，森林調(diào)查的數(shù)據(jù)要求日益多元化；同時，對數(shù)據(jù)時效、精度與質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，因此需要針對無人機(jī)遙感的應(yīng)用價值，不斷解決存在的問題，持續(xù)改善森林資源調(diào)查工作的質(zhì)量與效率。

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（責(zé)任編輯：劉昀）