淺談無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

朱曉敏

摘 要 林業(yè)資源管理是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要工作，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)體系穩(wěn)定運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)工作的開展都具有重要影響。在信息技術(shù)、遙感技術(shù)、智能化技術(shù)融合利用水平不斷提升的背景下，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中所起到的作用不斷提升?；诖?，簡(jiǎn)要闡述無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)概念，對(duì)其在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，明確無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中存在的不足，并對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)管理方面的應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù);林業(yè)資源;調(diào)查與監(jiān)測(cè);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S771.8;S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.20.039

隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展水平的不斷提升，其在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作各方面都得以廣泛應(yīng)用，為林業(yè)管理水平的提升起到了積極的促進(jìn)作用。分析和認(rèn)識(shí)這些應(yīng)用方面，改善現(xiàn)有應(yīng)用層面的不足，對(duì)我國(guó)林業(yè)管理工作水平的提升起到應(yīng)有的促進(jìn)作用，能夠有效減少由于管理因素帶來(lái)的林業(yè)災(zāi)害的發(fā)生。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是由地面基站、無(wú)人機(jī)設(shè)備等硬件，信息傳輸、數(shù)據(jù)分析等軟件技術(shù)的組合而形成的新型應(yīng)用技術(shù)。將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，能夠在遙控技術(shù)控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)控，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行航拍，實(shí)施監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)區(qū)域監(jiān)控目標(biāo)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況，并在信息技術(shù)支撐下，將數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)中心。相對(duì)于傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用效果。

在現(xiàn)有無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用體系中，根據(jù)其技術(shù)基礎(chǔ)，可以將產(chǎn)品分為原始數(shù)據(jù)采集類產(chǎn)品、相對(duì)輻射校正產(chǎn)品、絕對(duì)輻射校正及地表物理參量產(chǎn)品、幾何精校正產(chǎn)品、正射校正產(chǎn)品。這些產(chǎn)品類型在處理圖像信息時(shí)所具有的功效側(cè)重點(diǎn)不同，技術(shù)應(yīng)用特征也存在較大差異。這就要求林業(yè)管理部門在購(gòu)買產(chǎn)品時(shí)，必須從自身實(shí)際需要出發(fā)，采購(gòu)更為適合的產(chǎn)品，以此才能夠達(dá)到更好的應(yīng)用效果。

將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)技術(shù)與管理方面，能夠更加方便、全面、快捷地采集林業(yè)資源數(shù)據(jù)，提升信息數(shù)據(jù)的采集精度，減少在工作中人力、物力資源的投入，通過(guò)與大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可以提升林業(yè)管理智能化水平等各方面的優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在如下4個(gè)方面：1）運(yùn)行成本低，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)無(wú)需衛(wèi)星發(fā)射和租賃費(fèi)用，不需要專門的場(chǎng)地停放，操作技能要求水平低，因而能夠大幅降低數(shù)據(jù)獲取的綜合成本;2）無(wú)人機(jī)操作更為便利，能夠適應(yīng)多種數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景的實(shí)際要求，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲取林業(yè)資源調(diào)查所需要的各種數(shù)據(jù)資料;3）無(wú)人機(jī)的起飛高度低，空間分辨率更加精確，能夠規(guī)避太陽(yáng)視角和方位陰影等對(duì)圖像質(zhì)量造成的負(fù)面影響;4）無(wú)人機(jī)在云層下位置工作，避免了由于云朵遮攔所出現(xiàn)的圖像空白，同時(shí)在極端惡劣天氣下也能夠保持較好的工作狀態(tài)，更好地拓展了林業(yè)資源數(shù)據(jù)收集的寬度和精確度，從而為林業(yè)管理精度提升起到積極的促進(jìn)作用。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

2.1 在調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃是開展管理工作的基本前提，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查中，能夠改變傳統(tǒng)工作中必須依賴人工進(jìn)行的實(shí)地勘察工作項(xiàng)目。依托無(wú)人機(jī)設(shè)備上的高清相機(jī)和高光譜成像儀等設(shè)備，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行高清遙感影像測(cè)定，將獲取的數(shù)據(jù)填至森林資源調(diào)查系統(tǒng)，能夠?qū)α值亟ㄔO(shè)的實(shí)際情況、自然災(zāi)害發(fā)生以及林地采伐征用等信息進(jìn)行及時(shí)更新，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化林業(yè)管理，促進(jìn)管理水平的整體提升。

2.2 在病蟲害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

林業(yè)病蟲害管理一直是我國(guó)林業(yè)管理工作開展的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，尤其是在我國(guó)林地資源生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建不夠完善的背景下，林業(yè)病蟲害管理難度不斷提升，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于病蟲害監(jiān)測(cè)工作中，基于可見光相機(jī)等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)特定類型病蟲害的監(jiān)測(cè)，通過(guò)系統(tǒng)分析進(jìn)行預(yù)警，進(jìn)而準(zhǔn)確判定病蟲害發(fā)生的類型和程度，采用最為合理和最為經(jīng)濟(jì)的方案來(lái)解決病蟲害問(wèn)題。此外，在某些病蟲害防治工作中，還可以將無(wú)人機(jī)與噴霧設(shè)備協(xié)同工作，解決一些基于現(xiàn)有技術(shù)和單純依賴人力無(wú)法解決的病蟲害問(wèn)題，從而提升林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建水平。

2.3 在火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

森林火災(zāi)是我國(guó)目前林業(yè)集中區(qū)較容易發(fā)生的災(zāi)害類型之一，具有發(fā)生隨機(jī)性強(qiáng)、控制難度大、后續(xù)危害大等特征[1]。將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)監(jiān)測(cè)中，能夠在火災(zāi)發(fā)生前期及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)狀況，對(duì)火災(zāi)發(fā)生的具體情況進(jìn)行智能化識(shí)別，對(duì)著火點(diǎn)和覆蓋范圍進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)，為火災(zāi)控制提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。此外，在火災(zāi)控制之后，還能夠基于遙感技術(shù)對(duì)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，為火災(zāi)造成的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益損失評(píng)估提供支撐。

2.4 在濕地調(diào)查中的應(yīng)用

濕地與林業(yè)管理工作具有密切的關(guān)系，做好濕地保護(hù)工作，是生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的重要要求。傳統(tǒng)管理模式中，由于濕地管理中存在的覆蓋面積廣、難以深入、數(shù)據(jù)探測(cè)和收集困難等問(wèn)題，使得實(shí)際管理水平難以提升。在濕地管理的外業(yè)調(diào)查工作開展中，積極導(dǎo)入無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠更加準(zhǔn)確、精準(zhǔn)、全面地收集濕地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將其納入到林業(yè)管理系統(tǒng)中，分析濕地系統(tǒng)運(yùn)行變化與林業(yè)監(jiān)測(cè)的關(guān)系，從而更好地提升濕地管理工作水平，為濕地保護(hù)和小范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境改善起到應(yīng)有的促進(jìn)作用。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用中的不足及前景展望

3.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)管理應(yīng)用中的不足

雖然無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源管理的多個(gè)層面已經(jīng)顯示出其所具有的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際工作開展中還存在多方面的不足，限制了其整體作用的發(fā)揮。1）測(cè)量精度還有待提升，這主要是由于圖像動(dòng)態(tài)采集技術(shù)發(fā)展不足，在對(duì)采集的圖像進(jìn)行拼接和幾何校正時(shí)，還存在像素低、拼接出現(xiàn)偏差等問(wèn)題，強(qiáng)化影像快速拼接技術(shù)，是解決這一問(wèn)題的主要途徑。2）無(wú)人機(jī)設(shè)備的升降技術(shù)及抗風(fēng)技術(shù)還有待提升。林業(yè)管理所面臨的實(shí)際條件都較為復(fù)雜，缺少無(wú)人機(jī)升降的場(chǎng)地條件，同時(shí)在設(shè)計(jì)方面，無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能、自重、能耗及控制等方面存在相互影響，單一因素的變動(dòng)會(huì)造成設(shè)計(jì)方案的整體改變。結(jié)合林業(yè)管理的實(shí)際需要基于仿真模型設(shè)計(jì)出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，能夠有效提升無(wú)人機(jī)在林業(yè)資源中的應(yīng)用水平[2]。3）無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和大數(shù)據(jù)的智能化分析具有較高的要求，目前這方面的技術(shù)開發(fā)和銜接水平還較為有限，在森林資源蓄積量等數(shù)據(jù)分析和災(zāi)害預(yù)估等方面的精度還有待提升，加強(qiáng)這方面的技術(shù)研究，也是提升無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用水平的基本要求。

3.2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用前景

無(wú)人機(jī)技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間還比較短，在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)應(yīng)用中還存在多方面的不足，要提升其應(yīng)用水平，必須有針對(duì)性地提高其技術(shù)水平，以此才能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。1）要能夠提升傳感器技術(shù)的應(yīng)用水平。目前我國(guó)民用小型無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，圖像采集設(shè)備主要是以數(shù)碼相機(jī)，部分對(duì)數(shù)據(jù)要求較高的研究單位根據(jù)需要會(huì)采用多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)和紅外輻射儀等設(shè)備[3]。數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量存在變形大、精度差和效率低等多方面問(wèn)題，實(shí)際成像效果較差。要解決這方面的問(wèn)題，需要在小型多視立體航攝儀、小型機(jī)載激光類型等技術(shù)方面著手，不僅要提升傳感器自身的技術(shù)水平，還要提高傳感器在應(yīng)用于無(wú)人機(jī)類產(chǎn)品時(shí)，平臺(tái)設(shè)計(jì)與飛控系統(tǒng)等方面的研發(fā)水平，從而為擴(kuò)展無(wú)人機(jī)應(yīng)用范圍、提升無(wú)人機(jī)應(yīng)用精度起到積極的促進(jìn)作用。2）在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與影像處理標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)[4]。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的共同作用才能夠?qū)崿F(xiàn)。在硬件系統(tǒng)方面，已經(jīng)形成了較為規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，使得不同企業(yè)能夠在經(jīng)營(yíng)成本和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面具有規(guī)范性的指導(dǎo)，從而較好地滿足不同類型客戶的基本需求。但是軟件設(shè)計(jì)自身所具有的特殊性，影像處理技術(shù)的專利及不同客戶群體的實(shí)際需求存在較大差異，使得這方面建設(shè)還較為滯后。尤其是在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)一體化處理系統(tǒng)構(gòu)建方面，對(duì)于影像定標(biāo)、幾何校正、數(shù)據(jù)拼接、特征增強(qiáng)和信息提取等方面[5]，我國(guó)相關(guān)技術(shù)水平還比較低，限制了實(shí)際應(yīng)用效果。3）在無(wú)人機(jī)影像處理的時(shí)效性方面還有待提升。在應(yīng)用于突發(fā)性林業(yè)災(zāi)害時(shí)，數(shù)據(jù)處理的速度還無(wú)法滿足決策活動(dòng)的需要，提升小型無(wú)人機(jī)的續(xù)航水平，提升數(shù)據(jù)傳輸效率和自動(dòng)化處理水平，是解決這方面問(wèn)題的基本途徑。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然目前無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中所起到的作用還較為有限，還無(wú)法滿足林業(yè)管理工作全面開展的要求，但是隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)水平的不斷提升，硬件設(shè)備的不斷完善，數(shù)據(jù)積累的不斷豐富，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的不斷完善，這方面的應(yīng)用水平必將不斷提升，為我國(guó)林業(yè)資源管理水平作出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉昀）