羅坑自然保護區(qū)無人機應(yīng)用分析

劉海洋 何南 鐘志成 丁冬靜 曾凡海 吳志鋒 伍偉強

摘 要：近些年來，無人機在國土監(jiān)測、森林防火、科研監(jiān)測等方面得到了廣泛的應(yīng)用，具有分辨率高、操作性強、效率高等優(yōu)點。該文以廣東曲江羅坑鱷蜥省級自然保護區(qū)為例，分析了保護區(qū)對無人機的迫切需求，并介紹了無人機技術(shù)在保護區(qū)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：無人機;應(yīng)用;羅坑自然保護區(qū)

中圖分類號 V279文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）16-0120-02

無人機是一種不載人的飛行器，其操控上由無線電遙控設(shè)備及自備程序控制完成。與載人駕駛的飛機相比，無人機的優(yōu)勢是體積小、造價低、操作應(yīng)用更為簡單，能夠以更低的成本對轄區(qū)內(nèi)的險情進行偵查，從而有效地監(jiān)控森林資源及生態(tài)環(huán)境的安全、森林病蟲害、野生動植物資源等[1]。目前，無人機已經(jīng)在國土資源的監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、災(zāi)后救援重建等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

羅坑自然保護區(qū)地處廣東省北部，南嶺山脈中段南麓，屬中亞熱帶濕潤性季風型氣候區(qū)，山地氣候特點明顯，多年平均氣溫20.1℃，年平均日照率37%，年平均降水量2115.8mm。保護區(qū)面積18813.6hm2，屬于中低山區(qū)，境內(nèi)山嶺連綿，重巒疊嶂，大大增加了作業(yè)的難度，因而今后可積極引進推廣無人機進行各項作業(yè)。

1 羅坑自然保護區(qū)管護工作現(xiàn)狀

1.1 人力物力投入相對不足，原生性植被占比大 目前，我國包括羅坑在內(nèi)的很多保護區(qū)在管護中存在的普遍問題是人均管護的面積大、設(shè)備不足等[3]。羅坑保護區(qū)總面積18813.6hm2，境內(nèi)地形復(fù)雜，海拔高度差大，最高峰的海拔在1586.8m，最低點的海拔196.5m（位于羅坑水庫壩下）。一般情況下，管護人員在巡山護林時都是按巡護線路，只能巡護到巡護線路兩旁，巡護范圍有限;而且巡護強度大，有些路線山高路陡、亂石遍布，巡護1次要1d，容易對管護人員的人身安全造成重大威脅。羅坑保護區(qū)內(nèi)的森林覆蓋率為77.2%，林業(yè)用地面積達17647.2hm2，占保護區(qū)總面積的93.8%。其中，主要的林分類型為天然闊葉林，面積為11976.2hm2，占保護區(qū)總面積的63.7%。此外，保護區(qū)內(nèi)具有較強原生性的植被面積占保護區(qū)總面積的73.9%，其中，具有較強原生性特點的亞熱帶常綠闊葉林和常綠落葉闊葉混交林的面積達10789.7hm2，一些海拔高的山體上部也有很強原生性特點的灌木叢分布，面積約3114.6hm2。

1.2 動植物資源種類豐富，動態(tài)監(jiān)測難度及成本較高 羅坑自然保護區(qū)內(nèi)動植物資源豐富，分布野生維管植物205科698屬1464種，在廣東省野生維管植物種類中占比達24.7%，其中蕨類植物40科82屬163種、裸子植物7科9屬13種、被子植物158科607屬1288種，其中有國家重點保護植物17種;野生脊椎動物有341種，隸屬29目96科221屬，其中國家重點保護動物39種、廣東省重點保護動物20種、中國瀕危動物紅色名錄物種49種、世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）物種紅皮書物種26種、國際貿(mào)易公約（CITES）瀕危野生動物物種35種。由此可知，羅坑保護區(qū)的生物多樣性非常豐富，有著巨大的保護利用價值。為了對保護區(qū)內(nèi)的森林結(jié)構(gòu)、功能、多樣性物種的動態(tài)變化、水文資源、土壤、徑流等進行充分了解，以針對性地將各項保護措施落到到位，需要不定期開展動態(tài)監(jiān)測[3]。而如此豐富的植被類型以及水文資源，僅靠人工監(jiān)測，不僅要耗費大量的時間、精力，還會降低監(jiān)測的效果，存在一些“盲區(qū)”，不利于后續(xù)科學保護策略的制定。

1.3 林分復(fù)雜，實施病蟲害監(jiān)測及防治的難度大 保護區(qū)內(nèi)有大量的森林資源，生態(tài)系統(tǒng)層次分明，包括高大的喬木層、居中的灌木層、低矮的草本層等，長勢繁茂，加上保護區(qū)內(nèi)很多地方禁止人為干擾，道路年久失修、各類植被叢生，不利于人工開展病蟲害的監(jiān)測工作，且防治工作的難度也很大[4]。

2 無人機技術(shù)在保護區(qū)的應(yīng)用分析

2.1 巡山護林，有效地打擊亂砍濫伐、偷獵等行為 羅坑自然保護區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，山高路陡，人工開展巡山護林的難度較大，通過無人機則可以大大提高巡山的效率，有效保護區(qū)域內(nèi)的森林資源。保護區(qū)一般山高林密、坡度較陡，有些路線巡護1次要1d，對管護人員的身體、耐力都是一種考驗，用無人機代替管護人員巡山護林對巡護人員的人身安全也是一種保障。無人機還可以搭配熱成像攝像頭等多種工具使用，將茂密叢林中的人類形體拍攝下來，或者追蹤偷獵者的營火等，將拍攝的圖像或者視頻傳送給林業(yè)管理人員，為其圍捕獲偷獵人員提供線索[4]。

2.2 監(jiān)控保護區(qū)內(nèi)野生動植物資源的棲息環(huán)境 利用無人機上高性能的航拍攝像頭對保護區(qū)內(nèi)的棲息地進行周期性的拍攝，通過這些周期性的數(shù)據(jù)，包括樹冠密度的改變、水源總量的變化、河床的侵蝕等，對棲息地環(huán)境的變化做出科學的判斷。無人機的航拍效率高，大片區(qū)域可以在較短的時間內(nèi)完成，通過適當縮放圖像判斷棲息地附近人類活動的變化情況。

2.3 對森林火災(zāi)進行偵測、防御以及滅火 無人機在日常巡查航拍的時候通過熱成像攝像頭，可以對保護區(qū)內(nèi)的森林火情全天候地進行偵測，便于及時發(fā)現(xiàn)火情，在火情很小的時候即可做出反應(yīng)，指導人們迅速開展防控工作，提高滅火效率，盡早將火情控制住，減少人員的傷亡[5]。無人機的監(jiān)控可以實現(xiàn)無死角，實現(xiàn)對保護區(qū)內(nèi)地面人工巡護無法經(jīng)常達到的偏遠地帶的監(jiān)測，對于可疑區(qū)域，可采取長時間懸停監(jiān)控等方式實施重點監(jiān)控，在有較大煙霧的情況下迅速查探到高溫火點，為有效開展滅火工作提供指導。隨著無人機技術(shù)的不斷提高，有些大升力的無人機可以搭載簡單的滅火工具如滅火彈，對一些森林火災(zāi)快速進行撲滅。

2.4 實施森林病蟲害的監(jiān)測及防治 羅坑自然保護區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜、山高坡陡，植被繁茂，對森林內(nèi)的病蟲害發(fā)生情況的監(jiān)測、防治等，可以通過無人機技術(shù)來完成，實現(xiàn)遠距離遙控操作，對作業(yè)的高度、藥液漂移距離等進行調(diào)控。無人機飛行時機翼的旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生下旋氣流，對藥液更好地穿透林層有很好的作用，一方面可提高防治的效果，節(jié)約藥劑成本;另一方面，操作人員可實現(xiàn)遠距離操作，避免因長期接觸藥劑而對噴灑人員造成身體傷害[6]。

參考文獻

[1]王海霞，丁春蓮，韓奮.無人機遙感技術(shù)在自然保護區(qū)管理中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（12）：187-188.

[2]隆瓏.森林資源調(diào)查中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用探討[J].低碳世界，2018，179（5）：384-385.

[3]賈慧，楊柳，鄭景飚.無人機遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用研究進展[J].浙江林業(yè)科技，2018，38（4）：92-100.

[4]王超.試論無人機技術(shù)在自然保護區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用前景[J].新農(nóng)業(yè)，2018（9）：51-52.

[5]張瑛.無人機在森林類自然保護區(qū)森林防火中的運用分析[J].綠色科技，2018（8）：45，59.

[6]張磊，孫學剛.簡述無人機+應(yīng)用平臺技術(shù)在自然保護區(qū)建設(shè)項目管理中的應(yīng)用[J].甘肅林業(yè)科技，2017（1）：14-15.

（責編：孫宏民）