羅坑自然保護(hù)區(qū)無人機(jī)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(qiáng)

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

關(guān)鍵詞：無人機(jī);應(yīng)用;羅坑自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號(hào) V279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）16-0120-02

無人機(jī)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(jī)相比，無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)是體積小、造價(jià)低、操作應(yīng)用更為簡(jiǎn)單，能夠以更低的成本對(duì)轄區(qū)內(nèi)的險(xiǎn)情進(jìn)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(dòng)植物資源等[1]。目前，無人機(jī)已經(jīng)在國(guó)土資源的監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、災(zāi)后救援重建等多個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。

羅坑自然保護(hù)區(qū)地處廣東省北部，南嶺山脈中段南麓，屬中亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)型氣候區(qū)，山地氣候特點(diǎn)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(hù)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(jìn)推廣無人機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)。

1 羅坑自然保護(hù)區(qū)管護(hù)工作現(xiàn)狀

1.1 人力物力投入相對(duì)不足，原生性植被占比大 目前，我國(guó)包括羅坑在內(nèi)的很多保護(hù)區(qū)在管護(hù)中存在的普遍問題是人均管護(hù)的面積大、設(shè)備不足等[3]。羅坑保護(hù)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(diǎn)的海拔196.5m（位于羅坑水庫(kù)壩下）。一般情況下，管護(hù)人員在巡山護(hù)林時(shí)都是按巡護(hù)線路，只能巡護(hù)到巡護(hù)線路兩旁，巡護(hù)范圍有限;而且巡護(hù)強(qiáng)度大，有些路線山高路陡、亂石遍布，巡護(hù)1次要1d，容易對(duì)管護(hù)人員的人身安全造成重大威脅。羅坑保護(hù)區(qū)內(nèi)的森林覆蓋率為77.2%，林業(yè)用地面積達(dá)17647.2hm2，占保護(hù)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(hù)區(qū)總面積的63.7%。此外，保護(hù)區(qū)內(nèi)具有較強(qiáng)原生性的植被面積占保護(hù)區(qū)總面積的73.9%，其中，具有較強(qiáng)原生性特點(diǎn)的亞熱帶常綠闊葉林和常綠落葉闊葉混交林的面積達(dá)10789.7hm2，一些海拔高的山體上部也有很強(qiáng)原生性特點(diǎn)的灌木叢分布，面積約3114.6hm2。

1.2 動(dòng)植物資源種類豐富，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)難度及成本較高 羅坑自然保護(hù)區(qū)內(nèi)動(dòng)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(dá)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(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物17種;野生脊椎動(dòng)物有341種，隸屬29目96科221屬，其中國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物39種、廣東省重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物20種、中國(guó)瀕危動(dòng)物紅色名錄物種49種、世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）物種紅皮書物種26種、國(guó)際貿(mào)易公約（CITES）瀕危野生動(dòng)物物種35種。由此可知，羅坑保護(hù)區(qū)的生物多樣性非常豐富，有著巨大的保護(hù)利用價(jià)值。為了對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的森林結(jié)構(gòu)、功能、多樣性物種的動(dòng)態(tài)變化、水文資源、土壤、徑流等進(jìn)行充分了解，以針對(duì)性地將各項(xiàng)保護(hù)措施落到到位，需要不定期開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[3]。而如此豐富的植被類型以及水文資源，僅靠人工監(jiān)測(cè)，不僅要耗費(fèi)大量的時(shí)間、精力，還會(huì)降低監(jiān)測(cè)的效果，存在一些“盲區(qū)”，不利于后續(xù)科學(xué)保護(hù)策略的制定。

1.3 林分復(fù)雜，實(shí)施病蟲害監(jiān)測(cè)及防治的難度大 保護(hù)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(zhǎng)勢(shì)繁茂，加上保護(hù)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(cè)工作，且防治工作的難度也很大[4]。

2 無人機(jī)技術(shù)在保護(hù)區(qū)的應(yīng)用分析

2.1 巡山護(hù)林，有效地打擊亂砍濫伐、偷獵等行為 羅坑自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，山高路陡，人工開展巡山護(hù)林的難度較大，通過無人機(jī)則可以大大提高巡山的效率，有效保護(hù)區(qū)域內(nèi)的森林資源。保護(hù)區(qū)一般山高林密、坡度較陡，有些路線巡護(hù)1次要1d，對(duì)管護(hù)人員的身體、耐力都是一種考驗(yàn)，用無人機(jī)代替管護(hù)人員巡山護(hù)林對(duì)巡護(hù)人員的人身安全也是一種保障。無人機(jī)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(yíng)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(hù)區(qū)內(nèi)野生動(dòng)植物資源的棲息環(huán)境 利用無人機(jī)上高性能的航拍攝像頭對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的棲息地進(jìn)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(duì)棲息地環(huán)境的變化做出科學(xué)的判斷。無人機(jī)的航拍效率高，大片區(qū)域可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成，通過適當(dāng)縮放圖像判斷棲息地附近人類活動(dòng)的變化情況。

2.3 對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行偵測(cè)、防御以及滅火 無人機(jī)在日常巡查航拍的時(shí)候通過熱成像攝像頭，可以對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的森林火情全天候地進(jìn)行偵測(cè)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，在火情很小的時(shí)候即可做出反應(yīng)，指導(dǎo)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(jī)的監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)無死角，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)地面人工巡護(hù)無法經(jīng)常達(dá)到的偏遠(yuǎn)地帶的監(jiān)測(cè)，對(duì)于可疑區(qū)域，可采取長(zhǎng)時(shí)間懸停監(jiān)控等方式實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，在有較大煙霧的情況下迅速查探到高溫火點(diǎn)，為有效開展滅火工作提供指導(dǎo)。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷提高，有些大升力的無人機(jī)可以搭載簡(jiǎn)單的滅火工具如滅火彈，對(duì)一些森林火災(zāi)快速進(jìn)行撲滅。

2.4 實(shí)施森林病蟲害的監(jiān)測(cè)及防治 羅坑自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜、山高坡陡，植被繁茂，對(duì)森林內(nèi)的病蟲害發(fā)生情況的監(jiān)測(cè)、防治等，可以通過無人機(jī)技術(shù)來完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作，對(duì)作業(yè)的高度、藥液漂移距離等進(jìn)行調(diào)控。無人機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼的旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生下旋氣流，對(duì)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，避免因長(zhǎng)期接觸藥劑而對(duì)噴灑人員造成身體傷害[6]。

參考文獻(xiàn)

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

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

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[6]張磊，孫學(xué)剛.簡(jiǎn)述無人機(jī)+應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)建設(shè)項(xiàng)目管理中的應(yīng)用[J].甘肅林業(yè)科技，2017（1）：14-15.

（責(zé)編：孫宏民）