無人機(jī)在林業(yè)測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢及展望

周晨峰

（黃山風(fēng)景區(qū)管委會規(guī)劃土地處，安徽 黃山 245800）

林業(yè)資源測繪是確保林業(yè)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)林業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的關(guān)鍵因素，人工實(shí)地監(jiān)測、定點(diǎn)監(jiān)測及航空遙感等傳統(tǒng)測繪技術(shù)都存在一定的不足，如運(yùn)行成本高、監(jiān)測范圍小等，難以滿足實(shí)際需要。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)以成本低、靈活性高等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于林業(yè)測繪中，有效推動(dòng)了林業(yè)測繪事業(yè)的發(fā)展。

1 無人機(jī)在林業(yè)測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)測繪作業(yè)，具有高機(jī)動(dòng)性、操作便利、高自動(dòng)化等特點(diǎn)，適用于多種林業(yè)測繪任務(wù)。首先，在林業(yè)測繪中，無人機(jī)遙感平臺可通過程序設(shè)定好自動(dòng)執(zhí)行的命令或者由操作員遠(yuǎn)程控制，可以以較低的成本在危險(xiǎn)環(huán)境下高效作業(yè)，是包括林業(yè)作業(yè)在內(nèi)的多種行業(yè)的最佳選擇。其次，相較于傳統(tǒng)監(jiān)測方法，無人機(jī)監(jiān)測具有時(shí)空數(shù)據(jù)精度理想、操作安全、成本低等明顯優(yōu)勢，能夠?yàn)榱謽I(yè)測繪提供分辨率較高的影像與數(shù)據(jù)。最后，無人機(jī)的自動(dòng)化程度、靈活性較高，可以應(yīng)用在林間惡劣的環(huán)境中，從而減少傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)境給操作員帶來的危險(xiǎn)。

2 無人機(jī)在林業(yè)測繪中的具體應(yīng)用

2.1 森林防火監(jiān)測

在我國，每年森林火災(zāi)多達(dá)1 萬多起，是森林的主要災(zāi)害。森林火災(zāi)具有突發(fā)性與隨機(jī)性，如果缺乏有效的火災(zāi)預(yù)警機(jī)制，就會造成嚴(yán)重的后果，所以應(yīng)在火災(zāi)發(fā)生前進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)生火災(zāi)可以迅速反應(yīng)并及時(shí)撲救。利用無人機(jī)進(jìn)行巡航，能夠有效排查火災(zāi)隱患、獲取火災(zāi)信息，及時(shí)作出處理并做好災(zāi)后調(diào)查等工作，可以做到及早發(fā)現(xiàn)、及早應(yīng)對，避免傳統(tǒng)森林火災(zāi)防范中人力資源消耗多、衛(wèi)生遙感技術(shù)滯后、定點(diǎn)監(jiān)測困難等弱點(diǎn)，減少森林火災(zāi)的發(fā)生，有效降低火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。在無人機(jī)上配備傳感器等模塊，還可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)頻發(fā)地區(qū)的綜合評估。

2.2 病蟲害監(jiān)測

森林植被遭受病蟲害侵襲后，會呈現(xiàn)明顯的特征，利用無人機(jī)航拍圖像可以進(jìn)行有效識別。例如，櫟樹遭到橡木彩甲蟲侵害時(shí)，樹葉大量脫落，樹冠反射特征明顯改變，可以利用無人機(jī)的紅外圖像功能進(jìn)行精準(zhǔn)分析，并予以及時(shí)處理。將無人機(jī)應(yīng)用到森林病蟲害監(jiān)測中具有空間精度理想、高度連續(xù)性與后續(xù)分析便捷等優(yōu)勢。當(dāng)森林爆發(fā)大規(guī)模病蟲害時(shí)，準(zhǔn)確識別并有效控制病區(qū)對林區(qū)保護(hù)至關(guān)重要，而利用無人機(jī)進(jìn)行航空調(diào)查是當(dāng)前森林病蟲害調(diào)查及評估的重要工具。目前，利用無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)和專家研判相結(jié)合的防治方法在森林病蟲害防治中已取得顯著成效，專家可根據(jù)無人機(jī)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，可以快速作出反應(yīng)，及時(shí)做好森林病蟲害防治工作。

2.3 野生動(dòng)植物監(jiān)測

利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行野生動(dòng)植物的信息監(jiān)測是目前各國林業(yè)工作者的首選，可以及時(shí)高效地獲取原始圖像、視頻及音頻等數(shù)據(jù)信息。利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林動(dòng)物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，協(xié)助科研人員實(shí)時(shí)獲取所研究的種群結(jié)構(gòu)與規(guī)模、活動(dòng)軌跡等信息。例如，Gonxalez 利用無人機(jī)結(jié)合人工智能技術(shù)，在澳大利亞的昆士蘭研究野生考拉，利用無人機(jī)上的熱成像相機(jī)獲得熱力圖后，可以根據(jù)相關(guān)算法進(jìn)行動(dòng)物的追蹤、分類及計(jì)數(shù)。此外，隨著無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)精確度的提升，低空無人機(jī)逐步應(yīng)用于林下小型植物的測繪與調(diào)查。

2.4 森林資源監(jiān)測

森林資源調(diào)查是林業(yè)持續(xù)經(jīng)營與林業(yè)資源管理的重要組成，有助于林業(yè)部門準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握林業(yè)資源的相關(guān)情況，為相關(guān)決策人員提供參考依據(jù)，促進(jìn)林業(yè)管理水平的提高，推進(jìn)林業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展。相較于實(shí)地考察、測量等方法，無人機(jī)航拍技術(shù)可以快速獲取高分辨率、多尺度的測繪數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)人工評估費(fèi)時(shí)費(fèi)力且受到環(huán)境條件制約等不足，利用無人機(jī)進(jìn)行森林資源的監(jiān)測已成為當(dāng)前自然資源管理的主要方法。

2.5 其他方面

無人機(jī)技術(shù)還廣泛應(yīng)用于林業(yè)植保及林業(yè)執(zhí)法中。首先，利用無人機(jī)可以改進(jìn)林業(yè)病蟲害防治方法，改變粗放式施藥的現(xiàn)狀，減少農(nóng)藥用量與殘留，并有效提高病蟲害防治的機(jī)械化水平。其次，利用無人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對林業(yè)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，了解林地的使用情況，并及時(shí)制止各種林業(yè)違法行為，是當(dāng)前林業(yè)執(zhí)法的主要方式，包括土地執(zhí)法檢查、違法案件整改、林地管理的動(dòng)態(tài)巡查、耕地保護(hù)等。利用該方法，可以有效降低林業(yè)執(zhí)法人員的工作強(qiáng)度，提高執(zhí)法效率。例如，云南紅河州利用無人機(jī)對林區(qū)上空進(jìn)行監(jiān)控，有效打擊了非法占地與非法采伐等違法行為。

3 無人機(jī)在林業(yè)測繪中的應(yīng)用展望

目前，無人機(jī)技術(shù)日趨成熟，被廣泛應(yīng)用于林業(yè)測繪中，但是無人機(jī)發(fā)展仍受到技術(shù)、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境與政策法規(guī)等方面的限制。首先，無人機(jī)平臺及所搭載的模塊還要減輕重量、提高負(fù)載能力并確保續(xù)航能力。其次，針對森林環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)狀，相關(guān)研究部門還要加強(qiáng)對無人機(jī)抗風(fēng)性能、航拍設(shè)備穩(wěn)定性、升降技術(shù)等方面的研究，并加強(qiáng)對無人機(jī)使用的普及與培訓(xùn)，在林區(qū)大力推廣無人機(jī)技術(shù)。最后，相關(guān)部門要在無人機(jī)管理上加快政策改進(jìn)與管理標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證工作，并盡快實(shí)現(xiàn)各地監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)共享。

4 結(jié)語

無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)、調(diào)研及減少林業(yè)災(zāi)害等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，盡管當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展還受到一定的限制，但是也要看到無人機(jī)的實(shí)用價(jià)值，加大科研力度，把無人機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制、遙感技術(shù)等相結(jié)合，促進(jìn)森林測繪水平的提高，進(jìn)而推進(jìn)智慧林業(yè)建設(shè)。