無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用

邱新分

摘要：隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在測繪、氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，它解決了低空精準(zhǔn)監(jiān)測、探測和信息采集的問題。而將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)工作中，可以提高森林資源調(diào)查、火情監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)防、病蟲害防治等工作的效率及準(zhǔn)確程度，并有效降低林業(yè)相關(guān)工作人員工作量，實現(xiàn)對林業(yè)資源及林業(yè)災(zāi)害的實時監(jiān)測，以及對各類災(zāi)害的及時預(yù)警?？偟膩碚f，無人機(jī)在林業(yè)工作中的應(yīng)用，雖取得了一定的成效，但還需要進(jìn)一步研究和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù);林業(yè)工作;應(yīng)用

中圖分類號： S763.42? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號：? ?10.14025/j.cnki.jlny.2019.12.055

隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，并得以在多個領(lǐng)域應(yīng)用。當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)在地圖測繪、氣象預(yù)報、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、林業(yè)工作中都得到了廣泛應(yīng)用，對提高工作效率和工作質(zhì)量，降低工人工作強(qiáng)度，有效預(yù)防預(yù)警災(zāi)害等方面做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。因此，探討無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用，對促進(jìn)林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)都具有積極作用。

1 概述

無人機(jī)即通過操作程序進(jìn)行遠(yuǎn)程操控的無人駕駛飛機(jī)。無人機(jī)一般飛行構(gòu)件、遠(yuǎn)程自動化操作程序、自動駕駛儀器、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等構(gòu)成。在不同領(lǐng)域的具體應(yīng)用中，則視工作要求搭載不同的儀器及系統(tǒng)。

無人機(jī)具有成本低、能耗小、安全可靠、模塊化等優(yōu)點，無需專用的起落機(jī)場，可以隨時隨地的進(jìn)行起飛與降落，不受復(fù)雜地形的影響。能有效完成很多的傳統(tǒng)人工作業(yè)，并降低傳統(tǒng)人工作業(yè)的危險性。因此，無人機(jī)技術(shù)在很多領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。

在林業(yè)工作中，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用目前主要集中于以下三方面。一是無人機(jī)航拍攝影，即無人機(jī)搭載高分辨率數(shù)碼相機(jī)、紅外掃描儀、光學(xué)相機(jī)等儀器，進(jìn)行高空拍攝、遙測、視頻攝影等工作;二是無人機(jī)噴施，即無人機(jī)搭載液體噴施儀器，進(jìn)行定點、定區(qū)噴施作業(yè);三是無人機(jī)遙感，即搭載相關(guān)攝影及遙感儀器，進(jìn)行低空遙感，獲取空間遙感信息。

總的來說，無人機(jī)技術(shù)經(jīng)過實踐，證明在多個領(lǐng)域內(nèi)都具有實用性和先進(jìn)性，在時效性、安全性、準(zhǔn)確性、靈活性等方面，都實現(xiàn)了有效提升。

2 無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用

正因為無人機(jī)技術(shù)具有以上優(yōu)勢，其與林業(yè)工作中的部分工作也十分契合，得以在林業(yè)工作中的應(yīng)用逐漸走向縱深，并大大提高了林業(yè)工作的效率和精確度，降低了傳統(tǒng)人工作業(yè)的工作強(qiáng)度。

2.1 在林業(yè)有害生物監(jiān)測與防治中的應(yīng)用

林業(yè)有害生物監(jiān)測與防治是林業(yè)工作中的重要內(nèi)容之一。隨著我國造林工作不斷推進(jìn)，綠化面積的持續(xù)增加，以及各種因素的影響，林業(yè)病蟲害呈現(xiàn)出多發(fā)、廣發(fā)的趨勢。而傳統(tǒng)的林業(yè)病蟲害監(jiān)測與防治主要依靠人工作業(yè)，難以實現(xiàn)監(jiān)測與防治的及時性和有效覆蓋。在此背景下，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有效提升了有害生物的監(jiān)測和防治水平。

一是林業(yè)病蟲害的多發(fā)生在交通不便、地形復(fù)雜的區(qū)域，人工作業(yè)需要經(jīng)過長途跋涉，時間長、強(qiáng)度大，難以保證監(jiān)測和預(yù)警的及時性。無人機(jī)遙感技術(shù)則可以進(jìn)行較大范圍內(nèi)的及時監(jiān)測，并對病蟲害的發(fā)生動態(tài)進(jìn)行全面、及時的反映，實時性強(qiáng)，安全性高，有效減少人力的使用，并能及時反饋信息，使病蟲害的防治人員有足夠時間進(jìn)行應(yīng)急處置。這極大提高了林業(yè)有害生物監(jiān)測與防治的時效性，有利于促進(jìn)林業(yè)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

二是應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，提高了林業(yè)病蟲害監(jiān)測的覆蓋面。對于人力難以到達(dá)的高山、陡坡區(qū)域林業(yè)資源進(jìn)行監(jiān)測時，無人機(jī)低空遙感技術(shù)和航空測繪技術(shù)優(yōu)勢明顯，可以快速確定病蟲害發(fā)生情況及發(fā)展動態(tài)，及時獲取遙感數(shù)據(jù)。同時，無人機(jī)的效率更高，根據(jù)實踐證明，可以在1天內(nèi)完成上千公頃的林業(yè)病蟲害精準(zhǔn)監(jiān)測，這是傳統(tǒng)人工作業(yè)無法比擬的。

三是雖然無人機(jī)監(jiān)測受氣象條件的影響較大，但其低空航拍技術(shù)極大地避免了衛(wèi)星等高空監(jiān)測手段的弊端，準(zhǔn)確度更高，圖像信息更清晰，且有利于標(biāo)記樹木的經(jīng)緯度，降低了人工定位病蟲害甚至具體受害樹木的位置，有效提高了防治工作的時效性和有效性。

四是在病蟲害防治環(huán)節(jié)中，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)可以把無人機(jī)作為作業(yè)機(jī)，在合理的防治方案指導(dǎo)下，攜帶噴施設(shè)備，進(jìn)行農(nóng)業(yè)噴灑防治作業(yè)。這一模式有效避免了林業(yè)工作人員與農(nóng)藥的直接接觸，并有效減少人力成本，是提高林業(yè)生產(chǎn)安全性的有效措施之一。

2.2 在造林工作中的應(yīng)用

在進(jìn)行造林之前，需要準(zhǔn)確獲取造林地區(qū)的相關(guān)信息，從而制定科學(xué)合理的造林計劃。在這一環(huán)節(jié)，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)不僅可以準(zhǔn)確獲取圖像信息，進(jìn)而分析土壤、地形、氣象、河流等因素影響，還有利于提高造林質(zhì)量。而在造林階段，無人機(jī)技術(shù)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程超低量噴灑肥料作業(yè)，提高造林效率。

2.3 在森林防火工作中的應(yīng)用

森林火災(zāi)預(yù)警和撲救是林業(yè)工作的重中之重。因為森林火災(zāi)的發(fā)生不僅撲救難度大，還會造成巨大的生態(tài)損失、經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。傳統(tǒng)的森林防火工作主要是依靠工作人員進(jìn)行實地巡邏，而應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，則具有成本低、時效強(qiáng)、及時發(fā)現(xiàn)、及時預(yù)警、安全撲救等優(yōu)點。同時，無人機(jī)具備多種操作方式，能有效適應(yīng)火災(zāi)的突發(fā)性。

無人機(jī)在預(yù)設(shè)路線的監(jiān)測飛行中，能夠通過拍攝圖像、熱成像技術(shù)等，即時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，使火情在初發(fā)階段就被發(fā)現(xiàn)的可能性大大增加，并確定起火點和火勢范圍，有利于工作人員及時組織撲救。

而在森林火災(zāi)發(fā)生時，無需人員到達(dá)火場就能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測，使工作人員能夠及時判斷火情，并尋找被困人員方位，從而實施火災(zāi)消防工作和人員求助工作。此外，更有利于對火情蔓延進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，及時組織人民群眾進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

同時，在火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行撲救和求助工作具有相當(dāng)?shù)奈ｋU性，而無人機(jī)可以及時輸送救助物資及設(shè)備，提高救助效率，并能夠為一線消防人員運(yùn)輸設(shè)備和物資，保證消防工作的有效進(jìn)行。

2.4 在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

森林資源調(diào)查是林業(yè)工作中的一項重要任務(wù)。森林資源調(diào)查的主要方法包括遙感技術(shù)調(diào)查、圖像調(diào)查及抽樣調(diào)查等，均需要大量工作人員進(jìn)行實地調(diào)查和取樣。傳統(tǒng)的調(diào)查工作中，這需要耗費(fèi)大量的人力、物力，且調(diào)查效率相對較低。應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，可以通過無人機(jī)遙感技術(shù)，快速獲取相關(guān)區(qū)域的空間遙感信息，對區(qū)域內(nèi)的森林資源進(jìn)行高精度獲取和分析，大大提高了調(diào)查工作的時效性和精確性，并降低成本。例如，在對野生動物資源監(jiān)測方面，無人機(jī)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對物種種群分布、生長情況的即時監(jiān)測，也有利于進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，并降低了對野生動物的驚擾。

2.5 在植被覆蓋監(jiān)測中的應(yīng)用

植被覆蓋率是林業(yè)生態(tài)環(huán)境評價的重要指標(biāo)之一，因此，對植被覆蓋率進(jìn)行精確的監(jiān)測十分重要。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法工作量大，精確度較低，難以滿足當(dāng)前工作的需求。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，能夠大大減少人工監(jiān)測的成本和工作強(qiáng)度，同時提高數(shù)字影像采集效率，擴(kuò)大監(jiān)測工作的覆蓋面，并獲取分辨率更高的圖像資料，提高植被覆蓋率監(jiān)測的準(zhǔn)確程度，為林業(yè)發(fā)展提高更科學(xué)的參考數(shù)據(jù)。

3 無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用前景

目前，無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用尚處于初級階段，在圖像、視頻資料讀取，影像繪制，無人機(jī)性能及穩(wěn)定性等方面，還需要持續(xù)投入。因此，無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用，還需要相關(guān)部門及企業(yè)加大科研投入和實踐驗證，以期進(jìn)一步提高無人機(jī)技術(shù)水平和應(yīng)用水平。

一是提高無人機(jī)制造水平。當(dāng)前，我國無人機(jī)制造水平得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)的制造水平已經(jīng)在國際上排于前列。但總體上我國無人機(jī)制造技術(shù)仍處于發(fā)展階段，尤其是林業(yè)工作中所使用的無人機(jī)，在材料、續(xù)航、穩(wěn)定性、批量化生產(chǎn)等方面，需要進(jìn)一步加大投入，以提高無人機(jī)的制造水平。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用需要良好的載體，而先進(jìn)的無人機(jī)制造技術(shù)則是這一切的基礎(chǔ)。

二是推動無人機(jī)技術(shù)的開發(fā)。雖然我國無人機(jī)相關(guān)技術(shù)，如遙感、高分辨率數(shù)碼相機(jī)等已經(jīng)取得了一定成就，但有些技術(shù)仍然與國際先進(jìn)水平存在不小的差距。雖然無人機(jī)技術(shù)可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)等民生領(lǐng)域，但這些技術(shù)往往受限于使用領(lǐng)域而只能靠自主研發(fā)，因此，需要相關(guān)部門和企業(yè)不斷加大資金投入和科研力量投入，不斷提高相關(guān)技術(shù)的研發(fā)水平，使無人機(jī)相關(guān)技術(shù)得到更大范圍的應(yīng)用。

三是加強(qiáng)無人機(jī)科研隊伍和操作人員隊伍的建設(shè)。近年來，我國對無人機(jī)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用越來越重視，無人機(jī)技術(shù)研發(fā)水平也不斷提高，但林業(yè)部門應(yīng)組織相關(guān)企業(yè)及科研人員，有針對性地建設(shè)專業(yè)的科研隊伍，并培養(yǎng)專業(yè)的操作人員隊伍，使無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用得以順利進(jìn)行。各級部門應(yīng)重視無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的重要作用，對人才隊伍和操作人員隊伍建設(shè)給予大力支持，以更好地服務(wù)于林業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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