試論無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應用

鄧玉潔

摘 要：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化設(shè)備的逐漸成熟使林業(yè)領(lǐng)域逐漸向智能化方向前進，無人機遙感技術(shù)以快速迅捷的特點對林業(yè)資源的各項信息進行準確調(diào)查與收錄，這對我國林業(yè)資源的保護和開發(fā)具有重要的意義。我國對生態(tài)環(huán)境的重視導致林業(yè)資源的保護和開發(fā)力度加大，因此，采用無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)精準調(diào)查與監(jiān)測是推動林業(yè)發(fā)展的重要手段。本文分析了無人機的各項優(yōu)勢以及目前林業(yè)資源開發(fā)與保護，探討無人機遙感技術(shù)對林業(yè)發(fā)展的重要價值。

關(guān)鍵詞：無人機;遙感技術(shù);林業(yè)監(jiān)管

中圖分類號：S757.2 文獻標識碼： A 文章編號：1671-2064（2020）13-0039-02

0 引言

傳統(tǒng)林業(yè)資源由于受不同地質(zhì)因素的限制，實際調(diào)查中難度較大，無法保證監(jiān)控質(zhì)量。林業(yè)資源在開發(fā)和保護中，容易受到地質(zhì)影響和環(huán)境污染，因此，對林地資源的監(jiān)測防治可以有效避免病蟲災害和火災的發(fā)生，保證林業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。無人機遙感技術(shù)是在精確的數(shù)學方法和計算機應用基礎(chǔ)上研發(fā)的遙感數(shù)字攝影設(shè)備，其應用在林業(yè)調(diào)查工作中可以節(jié)省人力時間的消耗，提升調(diào)查工作和監(jiān)測工作的準確性，幫助林業(yè)人員迅速掌握不同空間的資源規(guī)劃情況，提高工作效率。

1 無人機遙感技術(shù)的主要構(gòu)成及優(yōu)勢

遙感技術(shù)通過對不同區(qū)域進行高光譜分辨率和可見光波段分析，精確記錄各地區(qū)資源的規(guī)劃和植被的生長情況;無人機則是搭載遙感設(shè)備或航空攝影設(shè)備的飛行器，其由于體型短小，不受光照、天氣等因素的影響，能夠在長時間內(nèi)進行大范圍的林業(yè)調(diào)查。而且無人機生產(chǎn)和維護成本較低，數(shù)據(jù)的準確性較高，穿梭林地的活動性較強，在我國林業(yè)資源的監(jiān)測中得到廣泛應用。無人機遙感技術(shù)在對林業(yè)資源進行分析時，可以通過低距離的空間分辨率清晰地觀測不同樹種，目前無人機遙感技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)圖像傳感系統(tǒng)、無線電和GPS系統(tǒng)，林業(yè)人員只需要通過在數(shù)據(jù)中心操作和調(diào)整無人機的航行軌跡就可以獲得林業(yè)資源圖像，實現(xiàn)對林業(yè)資源的監(jiān)測和調(diào)查。無人機遙感技術(shù)系統(tǒng)主要由電力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及地面控制系統(tǒng)等多方面組成，通過多系統(tǒng)的共同運行，實現(xiàn)智能化飛行和航拍圖像信息處理，林業(yè)人員可以根據(jù)無人機傳回的圖像和工作要求，利用后續(xù)處理平臺進行一體化操作，實現(xiàn)顯示、分析、存儲、應用等多功能的數(shù)據(jù)信息調(diào)查，提高工作人員對資源變化趨勢的關(guān)注力度。無人機遙感技術(shù)通過無人機拓寬了林業(yè)資源的清查范圍，為工作人員改進監(jiān)管方式提供了豐富的信息素材，其擁有高效性、層次性、動態(tài)性和基礎(chǔ)性的特點[1]。高效性是指無人機遙感技術(shù)可以在短時間內(nèi)掌握整體范圍內(nèi)的林業(yè)資源變化情況;層次性則指在對林業(yè)資源進行抽樣調(diào)查時，無人機遙感平臺可以通過多次探測獲得不同層次的遙感資料，再配合相應的技術(shù)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)提高樣本的精確性;動態(tài)性則指遙感技術(shù)可以根據(jù)林業(yè)資源的再生性和周期性提供實時的數(shù)據(jù)信息，為林業(yè)調(diào)查提供動態(tài)化數(shù)據(jù);而基礎(chǔ)性是遙感技術(shù)可以補充林業(yè)用地面積和蓄積量的圖像資源，在采集過程中降低噪音影響，為林業(yè)資源的監(jiān)測做好準備工作。

2 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的困難

2.1 數(shù)據(jù)準確率不高

目前對林業(yè)資源的調(diào)查主要是對森林資源的數(shù)量、質(zhì)量以及生長情況進行有效掌握，并對林區(qū)范圍內(nèi)的動植物及環(huán)境條件進行檢測，以不斷調(diào)整林區(qū)范圍內(nèi)和林地資源的經(jīng)營計劃。但由于林業(yè)單位調(diào)查力度不夠，專業(yè)的技術(shù)人才較少，森林面積較廣，擁有大量的偏遠地區(qū)和無人區(qū)，林業(yè)人員沒有對此類地區(qū)進行深度調(diào)查。因此，調(diào)查結(jié)果反映的問題不夠準確，森林沒有進行統(tǒng)一化的資源規(guī)劃和管理，數(shù)據(jù)信息沒有結(jié)合森林的具體情況進行實際調(diào)整。

2.2 監(jiān)管難度較大

林業(yè)資源的監(jiān)測和管理包括對微生物和自然環(huán)境進行監(jiān)測和保護，但在采集過程中由于各區(qū)域環(huán)境的變化，使微生物的數(shù)量和種類都呈現(xiàn)動態(tài)趨勢。林業(yè)檔案無法及時跟進實際的資源走向，導致對區(qū)域規(guī)劃的設(shè)計方案有一定的不合理性。目前各地區(qū)的林業(yè)資源分配不均，但林業(yè)管理人員人數(shù)相對固定，因此無法按照各地區(qū)的實際需求分配管理人員，導致部分地區(qū)管理人員工作量增加，而部分地區(qū)管理人員相對閑散。

2.3專業(yè)的技術(shù)人員較少

林業(yè)資源的采樣和計算工作量較大，單憑人力無法及時完成，因此，目前各地區(qū)的林業(yè)資源都有現(xiàn)代化技術(shù)加持，但部分林業(yè)工作人員對專業(yè)的技術(shù)掌握程度較低，無法熟練操作無人機和遙感技術(shù)。同時，林業(yè)人員沒有意識到技術(shù)對林業(yè)資源監(jiān)管的重要意義，因此，大多數(shù)工作人員不屑于利用先進的遙感技術(shù)采集樣本，導致其整體管理體系落后。

3無人機遙感技術(shù)在林業(yè)中的實際應用

3.1森林火災和病蟲害監(jiān)測

森林火災由于破壞力較強，是目前威脅森林資源的重大自然災害，同時，由于森林面積較廣闊，其救援難度較大，因此，林業(yè)監(jiān)測過程中對火災火情的管理是最重要的工作之一。傳統(tǒng)森林火災監(jiān)測主要通過人工巡回防護進行管理，由于地域限制導致效率極低，對早期小面積火情很難實時監(jiān)測。而無人機可以在長時間進行大范圍的監(jiān)測，其紅外成像儀和高清相機可以精準地確定火區(qū)位置并進行定位上報[2]。另外，無人機遙感技術(shù)可以通過空間遙感圖像準確預測可能發(fā)生火災的林區(qū)，借助高清圖像提高易發(fā)生火災地區(qū)的預防和控制。目前我國無人機遙感技術(shù)對傳感器類型進行深入研究，研發(fā)了諸如立體航攝儀和激光雷達，其可以針對監(jiān)測區(qū)域的病蟲害進行多波段成像技術(shù)處理，準確識別和預警林木災害，同時可以搭載相應的農(nóng)藥噴霧器，小面積進行森林病蟲防治。

3.2林業(yè)資源調(diào)查運用

無人機遙感技術(shù)在進行林業(yè)調(diào)查規(guī)劃活動中，可以靈活的利用遙感影像抽調(diào)不同地類的樹種、樹高，將目標地域的山地資源進行快速整理，改變傳統(tǒng)調(diào)查中需要人力進行實地勘探的現(xiàn)象。另外，無人機遙感圖像可以對地表不同物象呈現(xiàn)不同的影像色彩，可以實時觀測林地違規(guī)占用現(xiàn)象，幫助工作人員重新規(guī)劃林地建設(shè)方案，提高林地的利用率。無人機遙感技術(shù)由于不受天氣的影響，可以持續(xù)為林業(yè)人員帶來最新的信息，利用圖像處理技術(shù)充分展示森林的覆蓋率，提高調(diào)查效率。傳統(tǒng)的調(diào)查方式中工作人員更注重對森林資源的面積和種植種類進行調(diào)查，但有效利用無人機遙感技術(shù)，可以對森林的生態(tài)環(huán)境進行分析，把握區(qū)域內(nèi)不同樹種數(shù)目的動態(tài)信息。而目前民用小型無人機載重量和續(xù)航能力的增加可以幫助傳感器進行大幅面積的拍攝，提高森林空間分辨率，豐富波譜特征和紋理特征，進一步幫助技術(shù)人員繪制森林分布圖，提高葉面積指數(shù)估測和森林葉綠素含量光學模型的演示，幫助技術(shù)人員開展小班區(qū)化的森林規(guī)劃。

3.3林地生物信息量提取

林地的生物量也是影響林地資源保護的重要環(huán)節(jié)，因此，無人機遙感技術(shù)可以通過拍攝樹冠形成遙感影像，技術(shù)人員可以利用影像信息測量和估算林區(qū)內(nèi)的生物量。無人機遙感技術(shù)的逐漸研發(fā)可以搭載較清晰的影像設(shè)備，通過高清影像提高單目生物量的分辨率[3]。同時，無人機遙感技術(shù)還可以應用于濕地的生物量信息提取中，通過精準的分類算法對濕地資源內(nèi)的生物資源進行多光譜影像傳輸，建立多光譜影像模型，幫助林業(yè)人員監(jiān)測生物活動，進一步保護區(qū)域生物。另外，目前森林的商業(yè)價值逐漸增加，導致大部分的林地資源被開發(fā)成旅游區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的人類活動會造成一定程度的生態(tài)鏈破壞，因此，無人機遙感技術(shù)可以幫助林業(yè)人員智能化巡防，提高對森林資源的保護。

4 結(jié)語

總而言之，無人機遙感技術(shù)既可以方便林業(yè)工作人員對森林進行調(diào)查和監(jiān)測，還可以幫助人員對森林資源進行保護，通過高清影像和實時監(jiān)測提高林地資源的信息準確性。但目前無人機遙感技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域的應用還有些許不足，相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測的現(xiàn)狀，對無人機遙感技術(shù)的應用進行發(fā)展性研究。

參考文獻

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Abstract：The gradual maturity of Internet technology and information equipment has made the forestry field gradually move towards intelligence. UAV remote sensing technology can accurately investigate and record various information about forestry resources with the characteristics of rapid and rapid speed， which is important for the protection of forestry resources in my country. Development is of great significance. my countrys emphasis on the ecological environment has led to greater protection and development of forest resources. Therefore， the use of drone remote sensing technology to achieve precise investigation and monitoring is an important means to promote forestry development. This article analyzes the advantages of UAVs and the current development and protection of forestry resources， and discusses the important value of UAV remote sensing technology to forestry development.

Key words：UAV;remote sensing technology;forestry supervision

收稿日期：2020-04-12

作者簡介：鄧玉潔（1992—），女，青海貴南人，本科，助理工程師，研究方向：林業(yè)資源、保護區(qū)野生動植物資源保護。