無人機(jī)遙感在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

謝超

摘 要：無人機(jī)技術(shù)是一種機(jī)體上無人駕駛可通過程序或無線電遠(yuǎn)程遙控，無人機(jī)遙感技術(shù)是在無人機(jī)上搭載各種類型的傳感器，包括光學(xué)、熱成像、激光傳感器等。在林業(yè)領(lǐng)域，我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)早期采用的是地面實(shí)測(cè)的方法，使用的都是傳統(tǒng)工具。如今可利用無人機(jī)遙感技術(shù)獲得的高分辨率影像獲取林木冠幅、郁閉度、樹高等參數(shù)以及林分生物量、病蟲害發(fā)生地和火情信息。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感;森林資源;監(jiān)測(cè)

無人機(jī)遙感技術(shù)就是在無人機(jī)上裝載各種傳感器可以通過程序控制或者無線電操控對(duì)無人機(jī)的運(yùn)行軌跡進(jìn)行控制。可以分為固定翼型無人機(jī) 通過動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，類型較多，能同時(shí)搭載多種遙感傳感器。起飛方式有滑行、彈射、車載、火箭助推和飛機(jī)投放等;降落方式有滑行、傘降和撞網(wǎng)等。固定翼型無人機(jī)的起降需要比較空曠的場(chǎng)地，非常適合森林資源的監(jiān)測(cè)。還有就是無人駕駛直升機(jī)，次技術(shù)優(yōu)勢(shì)是能夠定點(diǎn)起飛、降落，對(duì)起降場(chǎng)地的條件要求不高，其飛行也是通過無線電遙控或通過機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)程控。但是無人駕駛直升機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較復(fù)雜，操控難度也較大，在森林資源監(jiān)測(cè)中因?yàn)樯值沫h(huán)境非常復(fù)雜，所以應(yīng)用無人駕駛直升機(jī)技術(shù)困難太大。無人機(jī)遙感傳感器可以根據(jù)不同類型的任務(wù)，使用相應(yīng)的機(jī)載遙感設(shè)備，如高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)、輕型光學(xué)相機(jī)、多光譜成像儀、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測(cè)儀、合成孔徑雷達(dá)等。使用的遙感傳感器應(yīng)具備數(shù)字化、體積小、重量輕、精度高、存儲(chǔ)量大、性能優(yōu)異等特點(diǎn)。

一、無人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林資源的步驟

無人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林資源需要遵循一定的步驟來進(jìn)行，不能隨意進(jìn)行，具體分為三個(gè)步驟，既前期內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)調(diào)查和后期內(nèi)業(yè)處理，接下來將分步進(jìn)行詳細(xì)的介紹。首先是前期內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備，就是做好監(jiān)測(cè)前的準(zhǔn)備工作，對(duì)所要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的林區(qū)進(jìn)行調(diào)查，清楚其具體面積，林內(nèi)主要林分有哪些，了解當(dāng)?shù)氐臉浞N組成，為監(jiān)測(cè)工作的開展提供切實(shí)有效的參照依據(jù)。之后便是選擇合適的天氣以及監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)，一般都會(huì)選擇地勢(shì)較為平緩，坡度不太大的地形條件下進(jìn)行，設(shè)置好無人機(jī)飛行的航線。由于風(fēng)雨等天氣狀況下會(huì)對(duì)無人機(jī)的飛行狀況以及拍攝效果造成非常大的影響，所以要選擇無風(fēng)、無雨、無霧的晴朗天氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后進(jìn)行外業(yè)調(diào)查也就是實(shí)際監(jiān)測(cè)，按照設(shè)定好的路線放無人機(jī)，使其自動(dòng)飛行，在此過程中相機(jī)會(huì)進(jìn)入連續(xù)自動(dòng)拍攝狀態(tài)，而此時(shí)需要做的就是時(shí)刻監(jiān)視無人機(jī)是否按照正確的航線飛行，飛行過程中是否安全，以及相機(jī)的拍攝狀態(tài)，在監(jiān)測(cè)結(jié)束之后，人工操控將無人機(jī)停落在安全的位置上，這樣就完成了外業(yè)調(diào)查了。最后是后期內(nèi)業(yè)處理，也就是對(duì)外業(yè)調(diào)查所獲得的影像進(jìn)行處理，因?yàn)樵谂臄z過程中受到各種原因的影響，會(huì)使得拍出來的照片不太理想，所以就需要利用一些技術(shù)使其轉(zhuǎn)換成理想的狀態(tài)，再對(duì)其進(jìn)行分析，最終得到監(jiān)測(cè)結(jié)果。嚴(yán)格地按照以上步驟進(jìn)行操作，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都是準(zhǔn)確無誤的，就能夠起到非常好的監(jiān)測(cè)作用。

二、無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，并且受到了一致的歡迎，是因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，才會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。最為顯著的優(yōu)勢(shì)就是操作簡(jiǎn)單、成本低、獲取信息的速度快，最主要的是省去了大量的人力物力。因?yàn)樯仲Y源面積非常大，在無人機(jī)遙感技術(shù)出現(xiàn)之前，大部分還都是人工勘測(cè)，不僅準(zhǔn)確率難以保障，還需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，要投入很多人力資源才能夠完成監(jiān)測(cè)工作，對(duì)于監(jiān)測(cè)人員體力和能力方面是一個(gè)雙重考驗(yàn)。而使用無人機(jī)遙感技術(shù)就徹底解決了這一問題，利用智能技術(shù)，不再需要大量人員去實(shí)地監(jiān)測(cè)，只需要有人操控?zé)o人機(jī)，之后對(duì)所得信息進(jìn)行處理就可以了。而且無人機(jī)操作簡(jiǎn)便，不需要有非常高的技術(shù)水平，在難度上不足以影響到監(jiān)測(cè)工作的開展，由此可見，無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)中確實(shí)具備非常明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

三、無人機(jī)遙感在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.監(jiān)測(cè)林木的生長(zhǎng)狀況

保護(hù)森林資源最主要的就是要保障樹木健康生長(zhǎng)，所以需要時(shí)刻監(jiān)測(cè)林木的生長(zhǎng)狀況，包括林分組成、郁閉度以及生物量等，這些數(shù)據(jù)的測(cè)定都是比較麻煩的，并且準(zhǔn)確率難以保障。而利用無人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)林木生長(zhǎng)狀況的目的，測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，通過對(duì)圖像的處理能夠直觀了解整片森林的狀況，這對(duì)于保護(hù)森林資源來說是能夠提供非常大的幫助的。不僅是在這方面，無人機(jī)遙感技術(shù)還貫穿于森林資源監(jiān)測(cè)的很多領(lǐng)域中，都或多或少發(fā)揮了一定的作用，所以還是需要加大研究力度，好好利用這項(xiàng)技術(shù)的。

2.監(jiān)測(cè)林木病蟲害情況

因?yàn)闊o人機(jī)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高清圖像的呈現(xiàn)，所以利用無人機(jī)遙感可有效獲取森林病死木、病蟲害的位置信息;利用無人機(jī)遙感獲得的影像，采取人工目視法尋找感病變色的病死木，可以滿足人工現(xiàn)場(chǎng)采伐的要求。利用無人機(jī)平臺(tái)搭載的相機(jī)，同時(shí)獲取高清細(xì)致的圖像，可精確劃分出病蟲害發(fā)生區(qū)域。 基于無人機(jī)遙感圖像，利用非監(jiān)督分類方法，即根據(jù)圖像的相似性進(jìn)行分類的方法，結(jié)合實(shí)際的檢測(cè)圖像，分析出有特點(diǎn)的區(qū)域是有病蟲害侵害的，證明無人航拍圖像能夠真實(shí)顯示發(fā)病中心及發(fā)病區(qū)域。利用此技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林現(xiàn)狀的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)病蟲害的地區(qū)能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)快速的對(duì)區(qū)域林木進(jìn)行專一治療，這對(duì)于森林的保護(hù)是非常重要的保護(hù)手段之一。

3.監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)的發(fā)生

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)上發(fā)揮了非常重要的作用，保護(hù)了森林資源的安全，利用無人機(jī)遙感技術(shù)拍攝回的照片中，通過對(duì)圖像進(jìn)行智能化處理，能夠分析出是否存在發(fā)生森林火災(zāi)的隱患，這樣能夠提前采取應(yīng)對(duì)措施。即使已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)了，無人機(jī)也能夠在準(zhǔn)確的位置發(fā)出警報(bào)，人們就能夠及時(shí)找到著火點(diǎn)進(jìn)行撲滅，爭(zhēng)取到更多的撲救時(shí)間，將損失降到了最低。森林火災(zāi)對(duì)于森林資源的危害是最大的，既有人為火災(zāi)也有自然火災(zāi)，但是一旦火勢(shì)較大是難以采取有效的撲救措施的，所以主要依靠的還是預(yù)防，這就需要進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)，無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用正好達(dá)到了這一目的。

四、結(jié)語

通過本文的討論可以確認(rèn)無人機(jī)遙感具有采集靈活方便，成本低、效率高的特點(diǎn)非常適合于森林資源監(jiān)測(cè)，但是無人機(jī)的載荷有限，飛行穩(wěn)定性不足，難以滿足實(shí)際飛行任務(wù)的需求，限制了無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，在未來發(fā)展研究中應(yīng)加強(qiáng)此方面能力。目前，在無人機(jī)上可以搭載各種傳感器以及合成孔徑雷達(dá)等可做到綜合化使用，為解決高郁密度林分樹高的監(jiān)測(cè)問題提供了支持。國(guó)家應(yīng)加大對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)的研發(fā)力度，有效促進(jìn)無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

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