無(wú)人機(jī)遙感在森林資源檢測(cè)中的應(yīng)用分析

李燕

（大同市森林資源監(jiān)測(cè)中心，山西 大同 037000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)森林資源不斷地惡化，讓國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人員越發(fā)重視對(duì)森林資源的保護(hù)，主要體現(xiàn)在資金與技術(shù)這兩個(gè)方面的大力支持?，F(xiàn)階段，多樣化的新型技術(shù)更是被全面應(yīng)用到森林普查、火災(zāi)等檢測(cè)工作中。無(wú)人機(jī)遙感就是其中應(yīng)用的一種新型技術(shù)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用獲取遠(yuǎn)程信息，然后整合處理收集到的信息資料得到相關(guān)地區(qū)資訊的一種自動(dòng)化技術(shù)。因該技術(shù)在森林資源檢測(cè)中的應(yīng)用不僅能實(shí)現(xiàn)中低空實(shí)施電視成像，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的實(shí)時(shí)調(diào)查，提高森林檢測(cè)效率。所以，在森林資源檢測(cè)中我們必須注重對(duì)無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用。針對(duì)該內(nèi)容，本文首先對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行概述，其次在介紹無(wú)人機(jī)遙感應(yīng)用的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，最后給出其在森林資源檢測(cè)中的具體應(yīng)用，以供參考。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

對(duì)于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)而言，其主要就是無(wú)人機(jī)與遙感控制技術(shù)兩者相結(jié)合的一種綜合技術(shù)，主要包括無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)以及遙測(cè)遙控技術(shù)等。當(dāng)前，因無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用不僅能夠快速獲取到國(guó)土資源，而且能夠獲取到生態(tài)環(huán)境的空間信息，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，甚至有著低成本、高經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)[1]。所以，自無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)就被廣泛的應(yīng)用到了我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域。例如：軍事偵察等。伴隨著人們對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的不斷研究與完善，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)隨之被擴(kuò)大到資源檢測(cè)以及氣象觀察等領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，在森林資源檢測(cè)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不但能夠在最大限度上提高遙感技術(shù)的應(yīng)用面，而且能夠讓森林資源管理工作簡(jiǎn)單化。

2 無(wú)人機(jī)遙感在森林資源檢測(cè)中的應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

2.1 特點(diǎn)

當(dāng)然，針對(duì)無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用特點(diǎn)，本文將從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行闡述。一方面，固定翼無(wú)人機(jī)。站在機(jī)翼的立場(chǎng)看，小型無(wú)人機(jī)主要包括固定翼與旋翼無(wú)人機(jī)。就固定翼無(wú)人機(jī)而言，該無(wú)人機(jī)并沒(méi)有旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，在運(yùn)行時(shí)主要依靠發(fā)射器起飛，發(fā)射后全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航將實(shí)現(xiàn)在預(yù)定航線上的飛行，有著飛行距離長(zhǎng)，飛行速度快等優(yōu)勢(shì)[2]。就旋翼無(wú)人機(jī)而言，該無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要在于其能夠在沒(méi)有外力影響的情況下，做到自由飛行，飛行時(shí)間短以靈活機(jī)動(dòng)是旋翼無(wú)人機(jī)表現(xiàn)出的主要優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，旋翼無(wú)人機(jī)有著一定缺點(diǎn)，也就是該無(wú)人機(jī)的飛行高度較低，不適用于大范圍的檢測(cè)工作，只能用于局部檢測(cè)中。當(dāng)前，固定翼型是應(yīng)用于森林檢測(cè)的主要無(wú)人飛行器。之所以選擇該無(wú)人飛行器的原因在于：森林面積較大，且默認(rèn)路徑較長(zhǎng)，需要飛行器滿足飛行距離遠(yuǎn)與時(shí)間長(zhǎng)等要求。另一方面，無(wú)人遙感技術(shù)的組成。地面基站與無(wú)人機(jī)體系是構(gòu)成無(wú)人機(jī)遙感的兩個(gè)重要組成部分。地面基站在其中發(fā)揮的作用主要為：對(duì)線路進(jìn)行設(shè)置，對(duì)飛行路徑進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控[3]。飛行控制器、動(dòng)力裝置以及數(shù)據(jù)鏈等是組成無(wú)人機(jī)遙感機(jī)身的主要部分。飛行控制器是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)遙感自動(dòng)飛行的關(guān)鍵，在不久的將來(lái)可應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方式讓無(wú)人機(jī)遙感的飛行性能有所提升。

2.2 優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)遙感作為一種全新的技術(shù)，相對(duì)過(guò)去的實(shí)地調(diào)查，其在森林資源檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著。主要可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①因無(wú)人機(jī)遙感在應(yīng)用的過(guò)程中根本不需要借助人力對(duì)森林各資源進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，所以，無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用能在最大限度上節(jié)省應(yīng)用成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[4]；②無(wú)人機(jī)遙感有著實(shí)時(shí)采集圖像的功能，在森林資源檢測(cè)中的應(yīng)用能夠讓數(shù)據(jù)資源變得十分靈活，減少數(shù)據(jù)采集時(shí)間；③隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷完善，無(wú)人機(jī)操作技術(shù)已變得十分成熟，工作人員應(yīng)用起來(lái)也較為簡(jiǎn)單。只需要根據(jù)特定區(qū)域的實(shí)際情況，對(duì)無(wú)人機(jī)相關(guān)飛行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置即可，例如：飛行高度以及飛行航線等。這對(duì)森林?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集同樣有著積極作用；④無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可通過(guò)對(duì)多種計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，把采集到的圖像信息自動(dòng)拼接生成數(shù)字高程模型與文件對(duì)象模型圖像。由此生成的圖像不僅分辨率較高，可達(dá)到0.1m，而且可從中挖掘出更多的圖像信息。例如：森林病蟲(chóng)害情況以及森林密度等。這一優(yōu)勢(shì)同樣是衛(wèi)星圖像采集技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的[5]。

3 森林資源檢測(cè)中的無(wú)人機(jī)遙感應(yīng)用

由上述可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)遙感存在的意義不言而喻。將無(wú)人機(jī)遙感應(yīng)用于森林資源檢測(cè)中十分迫切。針對(duì)具體的應(yīng)用本文將從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行闡述：①無(wú)人機(jī)遙感在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用。對(duì)于林業(yè)資源調(diào)查而言，其通常指的是對(duì)管轄范圍中的森林樹(shù)木數(shù)量以及種群等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，這同時(shí)也是林業(yè)活動(dòng)中非常重要的一項(xiàng)工作。伴隨著新時(shí)代的進(jìn)一步到來(lái)，人們對(duì)林業(yè)資源調(diào)查工作隨之有了更高的要求。主要可表現(xiàn)為：在小范圍中做到更為精準(zhǔn)的調(diào)查。針對(duì)一些較為平坦的森林地區(qū)，我們可借助人力對(duì)其進(jìn)行實(shí)施調(diào)查，但如果森林道路較為崎嶇，人或者車(chē)都無(wú)法進(jìn)入原始森林的情況，這種人力調(diào)查就將受到極大的阻礙[6]?；诖耍鎸?duì)這種崎嶇的森林，林業(yè)資源調(diào)查工作在開(kāi)展的過(guò)程中往往或消耗大量的人力與物力。例如：部分南方集體林區(qū)，因商品經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，從事林業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的農(nóng)民隨之變得越來(lái)越少，該現(xiàn)象的存在無(wú)疑將導(dǎo)致林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)變少，喬灌草生長(zhǎng)迅速，過(guò)去的林間小道將逐漸消失，增加工作人員林業(yè)檢測(cè)中的勞動(dòng)力度，最終檢測(cè)出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性也將受到影響。針對(duì)崎嶇的森林道路，我們就可通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感在其中的應(yīng)用，對(duì)其進(jìn)行改善。采用無(wú)人機(jī)搭載高數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行低空作業(yè)。因這種數(shù)碼相機(jī)畫(huà)質(zhì)通常較為清晰，且能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)工作，所以數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用能夠很好的檢測(cè)到森林資源情況。在無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用上，工作人員只需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行人為設(shè)置，無(wú)人機(jī)便可自動(dòng)化完成目標(biāo)區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)獲取。整個(gè)檢測(cè)時(shí)間段不僅不需要人為干預(yù)，而且操作十分方便；②無(wú)人機(jī)遙感在森林防火中的應(yīng)用。作為地球最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，森林系統(tǒng)存在的重要性不言而喻。然而，近年來(lái)發(fā)生的一系列森林火火災(zāi)現(xiàn)象均給森林系統(tǒng)與林業(yè)資源造成了嚴(yán)重的影響。森林火災(zāi)的存在不僅會(huì)對(duì)成片的林業(yè)資源造成破壞，而且會(huì)降低森林的再生能力，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)失衡現(xiàn)象。面對(duì)該問(wèn)題，以無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)為中心的iFLY 系列無(wú)人機(jī)系統(tǒng)逐漸被廣泛應(yīng)用到了森林火災(zāi)檢測(cè)中。因這種技術(shù)綜合了GPS 技術(shù)，以及數(shù)字圖像傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。所以，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠很好地解決森林防火瞭望，并在最大限度上防止森林火災(zāi)發(fā)生。除此之外，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還可做到對(duì)林區(qū)的全天候勘察，精準(zhǔn)無(wú)誤的匯報(bào)出火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)多方面的情況，例如：火災(zāi)的位置以及火情蔓延情況，進(jìn)而將火災(zāi)控制到最低[7]；③無(wú)人機(jī)遙感在森林病蟲(chóng)害防治中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用，工作人員可準(zhǔn)確無(wú)誤的判斷出枯木以及病蟲(chóng)害的位置信息。首先，需要利用無(wú)人機(jī)遙感獲取圖像，通過(guò)人工視覺(jué)的方式發(fā)現(xiàn)病死木材，滿足人工場(chǎng)地采伐的精度要求。其次，應(yīng)用雙光譜攝像機(jī)的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，獲取到可見(jiàn)光圖像與紅外圖像，提取到圖像中像素的特征向量，并精確的劃分區(qū)域植物的病蟲(chóng)害；④以無(wú)人機(jī)遙感影像為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)非監(jiān)督分類(lèi)方法的應(yīng)用，也就是根據(jù)相似性分類(lèi)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖像，對(duì)紅色區(qū)域進(jìn)行分析，從而證明無(wú)人機(jī)圖像可以顯示發(fā)病中心區(qū)域，以此為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)病害蟲(chóng)的防治。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，無(wú)人機(jī)遙感逐漸得到了人們的高度重視與廣泛應(yīng)用。通過(guò)上述對(duì)該內(nèi)容的研究可知，在森林資源檢測(cè)中，無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用將給檢測(cè)工作帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì)。因此，在森林資源檢測(cè)中，我們必須重視無(wú)人機(jī)遙感，并通過(guò)合理應(yīng)用挖掘更多有價(jià)值的森林資源，促進(jìn)我國(guó)更好的發(fā)展。