淺談無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用

韋朝梨

摘 要：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是近幾年興起的一項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其融合了地理信息技術(shù)和全球定位技術(shù)，將其應(yīng)用在林業(yè)資源調(diào)查中，能夠更好的提升調(diào)查準(zhǔn)確性，為林業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)的開展以及病蟲害的防治提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù);林業(yè)資源調(diào)查;病蟲害防治

隨著無(wú)人機(jī)生產(chǎn)及荷載技術(shù)的日漸成熟和研究的不斷深入，無(wú)人機(jī)遙感在各行業(yè)的應(yīng)用也得到了普及。對(duì)于林業(yè)資源調(diào)查來(lái)說(shuō)，雖然該技術(shù)仍處在初級(jí)階段，不過(guò)發(fā)展前景較為廣闊，對(duì)于推動(dòng)智慧林業(yè)的發(fā)展有著重要意義。

一、無(wú)人機(jī)技術(shù)

無(wú)人機(jī)技術(shù)因其自身操作簡(jiǎn)單、能耗少、污染低、節(jié)約人力等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，如測(cè)繪、農(nóng)業(yè)植保等。近幾年，無(wú)人機(jī)技術(shù)被逐漸應(yīng)用到林業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，通過(guò)紅外線掃描、多光譜成像設(shè)備等的應(yīng)用，這有效提高了林業(yè)資源調(diào)查的準(zhǔn)確性、快速性和可靠性，為林業(yè)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.自動(dòng)化的處理。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取過(guò)程，數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理以高精度實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)航空攝影材料和各種工作設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)的修正，為后續(xù)的精度測(cè)量和計(jì)算提供保障。使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，無(wú)需對(duì)航拍的姿態(tài)信息實(shí)行任何更改。在航拍過(guò)程中，只有地面上的GPS信息系統(tǒng)啟動(dòng)，操作人員可以根據(jù)定位系統(tǒng)對(duì)航拍后的結(jié)果實(shí)施處理。將收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀的DOM和DEM數(shù)據(jù)。在這種環(huán)境中，可以提供一些可以讀取和識(shí)別的文件，與測(cè)量軟件形成完美的連接。

2.調(diào)查結(jié)果的全面性。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)DOM文件的切割，并形成一個(gè)新的瀏覽軟件，便于工作人員查看;通過(guò)該軟件和技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息集成一個(gè)三維立體模型，保證了信息數(shù)據(jù)的傳輸效率和精準(zhǔn)度;而且該技術(shù)的應(yīng)用還可以對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及圖像予以自動(dòng)修改和切割。通過(guò)該方法可以防止觀測(cè)角的畸變，形成良好的衛(wèi)星遙感圖像;系統(tǒng)也提供了自動(dòng)分析地形的軟件，也就是說(shuō)，可以形成DSM模型，使用標(biāo)準(zhǔn)的GIS軟件，測(cè)量該區(qū)域的坡度和距離，進(jìn)而得到相應(yīng)的等高線。

3.高空間分辨率。利用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和計(jì)算，是根據(jù)圖像的內(nèi)容自動(dòng)標(biāo)定區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的信息，使用一種獨(dú)特的空間算法和優(yōu)化技術(shù)。數(shù)據(jù)和其他信息以標(biāo)準(zhǔn)化的格式輸出，完美地結(jié)合了攝影和測(cè)量工程。在測(cè)量過(guò)程中不需要額外的定位軟件，因?yàn)镚PS系統(tǒng)可以精確的計(jì)算地理位置。如果在測(cè)量過(guò)程中有更高的精度要求，可在任何時(shí)刻完成添加。計(jì)算結(jié)果表明，該方法可以控制輪廓線與1：20的比值，提高了空間分辨率。

4.具有較高的反應(yīng)速度。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用提升了信息數(shù)據(jù)采集和處理的效率。通過(guò)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用可以將原有的馬賽克數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)處理的時(shí)間縮短到幾分鐘以內(nèi)，且對(duì)于數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的硬件要求也相對(duì)較低，更好的保證了系統(tǒng)的運(yùn)行，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)使用的便利性。

三、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查

1.在林木調(diào)查規(guī)范中應(yīng)用。在傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查過(guò)程中，對(duì)于林地種類、樹種和蓄積量的界定，還有對(duì)于營(yíng)造林的核查等方面的調(diào)查，都要以人作為整個(gè)調(diào)查的主體，并安排相應(yīng)的調(diào)查對(duì)象完成實(shí)地勘察。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以直接通過(guò)搭載高光譜成像儀，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行靈活的、高清的調(diào)查，并提供各種所需的遙感影像信息，真正為林地資源管理工作奠定良好的基礎(chǔ)。且直接利用微型無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)平臺(tái)，小型定位傳感器也可對(duì)林地的變化實(shí)行檢測(cè)，并以無(wú)人機(jī)的航拍影像為基礎(chǔ)，有效融合相關(guān)的地理信息系統(tǒng)，開發(fā)一個(gè)新的林業(yè)資源調(diào)查系統(tǒng)，這樣就能夠快速、精確的提取各種航拍影像信息，實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源調(diào)查工作的數(shù)字化、信息化。

2.能夠提取林地生物量信息

（1）樹高信息獲取。樹高信息的監(jiān)測(cè)是為了及時(shí)掌握樹木的生長(zhǎng)情況以及林地條件。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)所拍攝的影響數(shù)據(jù)在通過(guò)處理后，可直接形成正射影像和三維點(diǎn)云，再通過(guò)最大類間方差法的應(yīng)用，精確的計(jì)算出樹木的整體高度，為后期林業(yè)規(guī)劃工作提供了幫助。同時(shí)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還可以通過(guò)全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的方式，對(duì)樹高進(jìn)行準(zhǔn)確估測(cè)，進(jìn)而為后續(xù)工作提供依據(jù)。

（2）林冠層信息提取。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以對(duì)林冠層結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息實(shí)行及時(shí)收集和整理，保證林業(yè)調(diào)查工作的質(zhì)量?，F(xiàn)階段最常使用的提取方法有目視解譯和面向?qū)ο蠓ㄟ@兩種，其中面向?qū)ο蠓ㄊ抢脠D像處理軟件，結(jié)合影像紋理和光譜完成圖像分割，快速獲取信息的一種手段，其也可進(jìn)行大尺度估計(jì)，以快速獲得森林喬木覆蓋率和葉面積指數(shù)等喬木冠層信息。

（3）胸徑與生物量信息。胸徑、蓄積量是判斷林齡、森林質(zhì)量和效益的重要指標(biāo)，其主要是通過(guò)航空數(shù)字影像信息集合目標(biāo)參數(shù)模型反演獲得，可以根據(jù)已獲取的指標(biāo)數(shù)量建立一元、二元乃至多元航空立木材積表。主要通過(guò)已獲得的單木冠幅與實(shí)地調(diào)查林木胸徑建立胸徑—冠幅回歸模型，獲得單木胸徑，再根據(jù)胸徑—材積模型得到單木材積，并參照調(diào)查樣地的植株密度計(jì)算林分蓄積，總體精度能達(dá)到90%以上。另一種方式是通過(guò)對(duì)獲取的影像和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)得到完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立生物量預(yù)測(cè)模型。通過(guò)此技術(shù)可以提高森林資源調(diào)查效率、降低成本，但精度仍有待提高。

（4）其他信息獲取。無(wú)人機(jī)航拍遙感能夠以較低成本獲取大量林木信息，其在森林資源調(diào)查和大規(guī)模森林清查方面具有諸多優(yōu)勢(shì)。通過(guò)搭載不同類型傳感器以獲得不同波段光譜信息，極大的增強(qiáng)了無(wú)人機(jī)森林調(diào)查能力。采用多種數(shù)據(jù)信息處理軟件，對(duì)信息進(jìn)行后期處理以獲得樹種及其空間分布等大量基礎(chǔ)信息，也可通過(guò)搭載高分辨率或特定鏡頭，結(jié)合后期處理和人工判別，完成對(duì)某一目標(biāo)樹種的信息提取或樹種分類以及研究區(qū)域內(nèi)樹木空間分布情況。相關(guān)研究表明，通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍獲取高分辨率影像，并從中提取能反映林分空間結(jié)構(gòu)特征的混交度、角尺度、大小比及樹冠競(jìng)爭(zhēng)等指數(shù)。

3.能夠監(jiān)測(cè)林地病蟲害。盡管近年來(lái)我國(guó)林業(yè)資源得到了大面積的拓展，但我國(guó)林地資源生態(tài)系統(tǒng)還是較為薄弱，而病蟲害作為威脅林木健康生長(zhǎng)的主要原因，依然需要加強(qiáng)對(duì)林地病蟲害的監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)病蟲害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，就能大范圍的監(jiān)測(cè)森林病蟲害問(wèn)題，直接搭載可見光相機(jī)等設(shè)備，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的松線蟲或者其他病蟲害進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。比如可以搭載多波段成像傳感器的低空多旋翼無(wú)人飛行器，來(lái)對(duì)柑橘黃龍病進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)530-900nm波段的數(shù)據(jù)和植被指數(shù)數(shù)據(jù)的分析，能夠準(zhǔn)確辨識(shí)樹木的黃龍病，在辨識(shí)病蟲害之后，還能夠直接掛載農(nóng)藥噴霧器，對(duì)樹木展開及時(shí)的防治工作。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，林業(yè)對(duì)于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展有著不可替代的作用，而林業(yè)資源調(diào)查則是保證林業(yè)工作開展的基礎(chǔ)。通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好的提升林業(yè)資源調(diào)查的效率，從而為林業(yè)規(guī)劃提供充足的數(shù)據(jù)支持，為我國(guó)社會(huì)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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