無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)中的應(yīng)用

【摘要】：無(wú)人機(jī)測(cè)繪操作簡(jiǎn)便、工作精度高、成本低，在地理監(jiān)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)急處理等方面的應(yīng)用十分廣泛。本文以無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用為研究?jī)?nèi)容，基于大量的文獻(xiàn)資料，首先分析了無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的概念、構(gòu)成及特殊優(yōu)勢(shì)，然后從森林資源調(diào)查、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、人工增雨、林業(yè)種植等方面具體分析了無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用情況，并暢想了未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以期推動(dòng)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī)技術(shù)；森林資源調(diào)查；病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)；火災(zāi)監(jiān)測(cè)；人工增雨

我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)始于20世紀(jì)，起初只為了滿(mǎn)足技術(shù)進(jìn)步等方面需求，但是隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展及其他領(lǐng)域的需求，無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于其他領(lǐng)域，林業(yè)就是其中的一個(gè)代表。在林業(yè)工作中應(yīng)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，不僅能提高林業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，還能加大病蟲(chóng)害、火災(zāi)等方面監(jiān)測(cè)，降低突發(fā)性災(zāi)害。下面結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用進(jìn)行分析有著巨大的應(yīng)用效果，能滿(mǎn)足林業(yè)生產(chǎn)需求。

1無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1概念

無(wú)人機(jī)基于預(yù)先設(shè)定的飛行航線(xiàn)工作的一種設(shè)備，具備自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制功能[1]。與其他飛行器相比，無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程偵測(cè)方法更安全、部署更彈性，成本也相對(duì)低一些，可以數(shù)十平方公里范圍內(nèi)工作。

1.2組成

無(wú)人機(jī)主要包括飛機(jī)機(jī)體、飛行控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等幾部分。其中，飛行控制器是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的核心部件，相當(dāng)于“心臟”功能，對(duì)無(wú)人機(jī)的精確度、數(shù)據(jù)傳輸可靠性、飛行穩(wěn)定性等影響重大。如果飛行控制器出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)人機(jī)可能無(wú)法保證信息傳輸?shù)募皶r(shí)性與有效性，不能圓滿(mǎn)的完成工作任務(wù)。所以，做注重飛行控制器的保護(hù)與維護(hù)工作。

1.3特殊優(yōu)勢(shì)

與載人飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，無(wú)人機(jī)受天氣影響小，適合大規(guī)模應(yīng)用，工作方式更靈活便捷；第二，飛行高低相對(duì)較低，能比較精準(zhǔn)的獲得中大比例尺影像，在局部信息獲取上有一定優(yōu)勢(shì)；第三，無(wú)人機(jī)的工作、維護(hù)等成本較低；第四，能獲得高重疊度的影像，增加后續(xù)相關(guān)工作的可靠性；第五，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)本身較小，操作平臺(tái)也不大，方便攜帶、轉(zhuǎn)移，工作更方便[2]。

2無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在林業(yè)工作中的應(yīng)用已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮，下面結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，從對(duì)無(wú)人機(jī)在林業(yè)工作中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

2.1森林資源調(diào)查和荒漠化監(jiān)測(cè)

通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝森林照片，并以此為依據(jù)確定地物形狀、大小、位置等信息，這被稱(chēng)之為森林航測(cè)。在森林資源調(diào)查、荒漠化監(jiān)測(cè)中，森林航測(cè)的應(yīng)用情況較多，是航空攝像測(cè)量的重要組成部分。就當(dāng)前而言，森林資源調(diào)查主要手段是衛(wèi)星遙感技術(shù)，通過(guò)這種技術(shù)手段得到的圖像分辨率不高，且受云層等環(huán)境因素影響大，不能準(zhǔn)確的反映出被測(cè)地區(qū)的地形地貌情況。若想要得到某一區(qū)域的清楚圖像，需要對(duì)這一區(qū)域進(jìn)行反復(fù)的拍攝和拼接，不僅耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，普及利用率也較低。為了改善以往森林資源調(diào)查和荒漠化測(cè)量技術(shù)手段的不足，采用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)。應(yīng)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)后，野外工作量大幅度減少，工作條件明顯改善，同時(shí)測(cè)圖精度、速度都有很大程度的提升。在實(shí)際測(cè)圖工作中，將無(wú)人機(jī)與紅外攝像等設(shè)備結(jié)合起來(lái)，可以拍攝出彩色中照片，得到大比例尺的森林航空攝影，極大提高航攝效果。

2.2森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)和防治

根據(jù)調(diào)查顯示，2015年我國(guó)林業(yè)有害生物發(fā)生面積近千萬(wàn)畝公頃，防治面積高達(dá)800多萬(wàn)公頃。其中，無(wú)公害生物防治率在86%以上，有害生物防治率不到5%，從中不難看出，森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)和防治工作任務(wù)十分緊迫[3]。森林病蟲(chóng)害受氣候、人為等因素的影響大，近年來(lái)呈現(xiàn)面積增加、頻率增多、程度增強(qiáng)等趨勢(shì)，而且有害生物種類(lèi)也連年增加，加大了森林病蟲(chóng)害防治工作難度。在以往工作中，一般采用人工噴灑農(nóng)藥方式，工作效率低下。所以建議采用無(wú)人機(jī)噴灑藥物方式，能擴(kuò)大覆蓋面，增強(qiáng)森林病蟲(chóng)害防治成效。而且，在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中利用無(wú)人機(jī)可以提升有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的有害生物，做好防治和治理措施。

2.3森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與管理

眾所周知，我國(guó)主要是溫帶季風(fēng)性氣候，森林火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高，為了防治森林火災(zāi)并減少森林火災(zāi)后果嚴(yán)重程度，采用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，能大幅度提高森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和管理工作質(zhì)量。在實(shí)際工作中，構(gòu)建以無(wú)人機(jī)為主，以GPS、數(shù)字圖像等技術(shù)為輔的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與管理提供有力的技術(shù)支持。在森林火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，由于火場(chǎng)上空能見(jiàn)度較低，載人飛機(jī)飛行風(fēng)險(xiǎn)較高，存在著較大安全隱患。無(wú)人機(jī)完全可以克服載人飛機(jī)的缺陷，將攝像裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置等安裝在無(wú)人機(jī)上，通過(guò)攝像頭全程監(jiān)測(cè)火災(zāi)情況，能高質(zhì)量的完成火災(zāi)探測(cè)、火警偵察等工作。

最重要的是，無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)期間，在沒(méi)有突發(fā)性故障情況下可以全天候工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)火災(zāi)發(fā)生位，便于后方人員根據(jù)實(shí)時(shí)情況制定防火、滅火方案。如，森林火災(zāi)發(fā)生初期，通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行林區(qū)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)巡查，將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)傳遞到后方指揮中心，能提高火災(zāi)信息傳遞速率，使相關(guān)決策更及時(shí)、更準(zhǔn)確。

2.4人工增雨

人工增雨是森林防火、經(jīng)濟(jì)林建設(shè)、防沙治沙等工作實(shí)施的重要手段，要給予高度重視。在以上工作中，通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行人工增雨有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性好、使用靈活，環(huán)境因素對(duì)其影響小，與森林人工增雨環(huán)境、條件相適應(yīng)，是人工增雨方式的最佳選擇。進(jìn)行人工增雨時(shí)，在無(wú)人機(jī)的機(jī)腹和其落腳間的部位上安裝10枚增雨焰條，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行至指定區(qū)域后，由地面人員控制點(diǎn)燃增雨焰條。這過(guò)程中，地面人員可以通過(guò)遙測(cè)信息查看增雨焰條的點(diǎn)燃情況。一次看點(diǎn)燃1枚或幾枚增雨焰條，由地面人員合計(jì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)反饋回來(lái)的實(shí)際情況而定[4]。

一般情況下10枚增雨焰條所產(chǎn)生的碳化銀含量就可以滿(mǎn)足森林人工增雨要求。但是增雨焰條的數(shù)量不是固定的，可以根據(jù)作業(yè)區(qū)域所需要的碳化銀數(shù)量情況確定增雨焰條的數(shù)量規(guī)模。

2.5林業(yè)種植與管理

林業(yè)種植中應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，無(wú)人機(jī)被稱(chēng)之為“作業(yè)機(jī)”，主要用于林作物播種和微量元素施加。在林業(yè)種植中，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)可以提前了解林區(qū)林作物生長(zhǎng)等情況，方便工作人員根據(jù)實(shí)際情況制定超低量噴灑工作，提高工作質(zhì)量和效率，節(jié)約人力、物力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。林區(qū)農(nóng)藥、微量元素噴灑采用無(wú)人機(jī)工作模式，減少了工作人員與有毒物質(zhì)間的接觸頻率，利于保護(hù)工作人員生命安全。與傳統(tǒng)的人工施肥、噴灑農(nóng)藥方式相比，無(wú)人機(jī)工作方式的效率更高，更適應(yīng)規(guī)?；鳂I(yè)，能提高林業(yè)種植工作成效。

3無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)的建議與發(fā)展前景

3.1加大無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)研究力度

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在我國(guó)發(fā)展剛剛起步，很多方面有待進(jìn)一步研究，未來(lái)工作中要加大對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的開(kāi)發(fā)與利用，不斷完善與提高無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)水平，適應(yīng)林業(yè)工作的各項(xiàng)要求。如，加大無(wú)人機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航、遙感監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等方面的研究，努力突破技術(shù)上的難題，提高無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)含量。

3.2加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)要想“更上一層樓”，需要資金、人力等方面的大力支持，必須加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入[5]。各級(jí)政府及林業(yè)部門(mén)在注重?zé)o人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，在財(cái)政允許范圍內(nèi)，加大無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)研究上的撥款，專(zhuān)款專(zhuān)用，禁止挪為他用。同時(shí)，組建一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍，全面負(fù)責(zé)林業(yè)生產(chǎn)和無(wú)人機(jī)測(cè)繪等方面的工作。各級(jí)政府要充分發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用，組織建設(shè)無(wú)人機(jī)科研隊(duì)伍，加強(qiáng)制度建設(shè)，定期進(jìn)行崗位培訓(xùn)，確保相關(guān)工作順利展開(kāi)。

結(jié)論

綜上所述，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用主要包括森林資源調(diào)查、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、人工增雨、林業(yè)種植等方面，覆蓋面廣、應(yīng)用效果好，很大程度上提高了林業(yè)生產(chǎn)效益，解決了人力，節(jié)約了財(cái)力、物力，保證林業(yè)工作質(zhì)量。但是就目前來(lái)看，無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用方面雖然很多，可我們不能滿(mǎn)足于現(xiàn)狀，還應(yīng)持續(xù)加大無(wú)人機(jī)技術(shù)研究力度，加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入，不斷完善無(wú)人機(jī)技術(shù)，使之更好的服務(wù)于林業(yè)生產(chǎn)管理工作。

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作者簡(jiǎn)介：吳少晶（1985.10-），男，漢族，廣西賓陽(yáng)人，大學(xué)本科，林業(yè)助理工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。