無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

何冬梅

（廣西國有三門江林場，廣西 柳州 545000）

隨著科技水平日漸提高，無人機(jī)遙感技術(shù)也在不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了十分完善的技術(shù)體系，可以被應(yīng)用到多項(xiàng)工作中，其中包括森林資源調(diào)查。實(shí)踐證明，無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的優(yōu)勢較為顯著，為此，林業(yè)管理部門需要重視無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，以此來做好森林資源調(diào)查和監(jiān)控工作。

1 無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用作用

1.1 森林資源數(shù)量調(diào)查

目前，森林資源變化受到林業(yè)部門和社會各界人士的廣泛關(guān)注，想要確保行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和森林資源的高效應(yīng)用，林業(yè)部門需要做好森林資源調(diào)查工作，尤其是要確定森林蓄積量，無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，便能更加有效地完成上述工作。

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用主要具備以下作用：第一，發(fā)揮無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用價值，做到對森林資源的動態(tài)掌握，以此來確保森林資源信息獲取得及時性和真實(shí)性，同時還能規(guī)避人力調(diào)查中的失誤，降低森林資源數(shù)據(jù)的不確定性[1]；第二，通過無人機(jī)遙感圖像了解當(dāng)前森林資源的分布狀況，同時還能獲取森林的內(nèi)部情況信息；第三，無人機(jī)遙感成像的效率較高，能夠同時確保森林資源調(diào)查工作的質(zhì)量和效率，同時轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的森林資源數(shù)量調(diào)查模式；第四，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，森林蓄積量同波譜比值之間有一定關(guān)聯(lián)性，使得無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源數(shù)量調(diào)查中的應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為能夠通過遙感數(shù)字影像分析數(shù)據(jù)，掌握植被的分布狀況；第五，通過無人機(jī)遙感技術(shù)，林業(yè)部門能夠掌握森林資源數(shù)量，進(jìn)而計(jì)算出森林的植被覆蓋率，在此基礎(chǔ)上制定森林資源應(yīng)用規(guī)劃，做到對森林資源的計(jì)劃應(yīng)用和科學(xué)建設(shè)。

1.2 森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查

隨著人們環(huán)保意識的逐漸加強(qiáng)，森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作力度也在逐漸加大，同時，森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查也是生態(tài)系統(tǒng)研究的重要環(huán)節(jié)之一。目前，隨著經(jīng)濟(jì)活動的進(jìn)行，生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的破壞。此外，森林生態(tài)環(huán)境問題也開始日漸凸顯，濫砍濫伐現(xiàn)象層出不窮，降低了森林面積，減少了森林資源，不但會影響森林生態(tài)環(huán)境，還違背了國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，同時還會導(dǎo)致氣候變化，引發(fā)一系列的極端天氣，如熱島效應(yīng)等。

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用主要具備以下作用：第一，掌握森林資源的動態(tài)變化后，便能夠?yàn)樯稚鷳B(tài)保護(hù)工作的進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支持；第二，無人機(jī)遙感拍攝圖像的分辨率較高，能夠評估森林內(nèi)各個樹種的數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)，有利于維護(hù)森林生態(tài)平衡[2]。

1.3 森林水文狀況調(diào)查

森林水文狀況調(diào)查是森林資源調(diào)查的重要環(huán)節(jié)之一，此項(xiàng)工作的開展有利于維護(hù)森林生態(tài)平衡，同時有利于開展防洪和抗旱工作。

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林水文狀況調(diào)查中的應(yīng)用主要具備以下作用：第一，通過無人機(jī)遙感技術(shù)，能夠做到對森林水文現(xiàn)象及其發(fā)生狀況的動態(tài)掌握；第二，隨著森林區(qū)域內(nèi)水土流失問題日漸加劇，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)成為開展森林水文狀況調(diào)查的必然需求。

2 無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用方式

2.1 獲取森林樹木幾何參數(shù)

第一，在森林資源調(diào)查過程中，管理人員需要對無人機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行分析，從中獲取森林樹木的幾何參數(shù)，并以此為依據(jù)來劃分土地種類和樹木種類。因此，無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，能夠提高樹木種類劃分的準(zhǔn)確率。

第二，通過人工視覺技術(shù)和面向?qū)ο筇崛〖夹g(shù)，來提取單一樹木的冠幅，獲取這一樹木冠幅的相關(guān)數(shù)據(jù)，林分郁閉度則是樣地面積和樹冠面積的比值。因此，無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，可提高單一樹木冠幅相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率，進(jìn)而提高林分郁閉度的準(zhǔn)確率[3]。

2.2 獲取森林生物量信息

無人機(jī)遙感技術(shù)獲取森林生物量信息，主要通過無人機(jī)遙感航拍圖像，具體如下。

第一，分析無人機(jī)遙感航拍的分辨率較高的圖像，來估計(jì)單木生物量，通過面向?qū)ο蠓诸惙绞教崛文緲涔诿娣e，現(xiàn)場測得單木胸徑，進(jìn)而計(jì)算單木樹冠面積。同時，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，樹冠直徑和胸徑存在一定關(guān)聯(lián)，通過樹冠直徑能夠估算出樹冠胸徑，再通過樹冠胸徑估算出單種樹木數(shù)量，為此，林業(yè)管理部門還能設(shè)置專門的單木胸徑計(jì)算模型，通過單木胸徑和計(jì)算單木樹冠面積來估計(jì)單木生物量。

第二，通過無人機(jī)遙感中的可見光波獲取森林植被指數(shù)，在此基礎(chǔ)上估算大面積森林生物量，實(shí)際上通過衛(wèi)星也能夠估算大面積森林生物量，但是衛(wèi)星獲取圖像的分辨率不高，這會降低估算大面積森林生物量的精準(zhǔn)程度，而應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，則能夠有效地避免這個問題[4]。此外，無人機(jī)遙感還能夠和衛(wèi)星遙感相結(jié)合，這樣不但可以獲取更加豐富的森林?jǐn)?shù)據(jù)信息，還能估算大面積森林的生長趨勢。

2.3 監(jiān)測森林病蟲害狀態(tài)

樹木在生長過程中，或多或少會面臨病蟲危害，嚴(yán)重的病蟲害會造成大量的森林資源損失，因此，林業(yè)部門需要及時治理森林病蟲害。無人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測森林病蟲，能夠準(zhǔn)確地獲取森林病蟲害和枯木的位置，具體如下。

第一，通過無人機(jī)遙感航拍的圖像，能夠準(zhǔn)確判斷病死和枯死樹木的位置，便于砍伐。

第二，不同類型樹木和不同地區(qū)樹木發(fā)生的病蟲害不同，而無人機(jī)遙感應(yīng)用的是雙光譜攝像方式，這樣管理人員能夠在拍攝的圖像中精確區(qū)分森林的蟲害和植物病害。并且，同種樹木在不同的病蟲害階段內(nèi)，其癥狀有所不同，例如，部分樹木在遭受某種病蟲害后，樹葉顏色會變成黃色，隨著時間的推移，樹葉顏色會進(jìn)一步加深，變成褐色或黑色，而無人機(jī)遙感的應(yīng)用，則能夠有效地監(jiān)察到樹木在不同病蟲害階段的癥狀，進(jìn)而采取針對性治理方式，這樣能夠有效降低病蟲害導(dǎo)致的森林資源損失，同時降低財產(chǎn)損失。

第三，在無人機(jī)遙感航拍圖像的基礎(chǔ)上，應(yīng)用非監(jiān)督分類方式，能夠?qū)ι植∠x害區(qū)域進(jìn)行分類，例如，根據(jù)航拍圖像，林業(yè)部門能夠有效分辨小麥條銹病發(fā)生區(qū)[5]。

2.4 開展森林消防

春季和冬季是火災(zāi)多發(fā)期，通過無人機(jī)遙感技術(shù)能夠預(yù)防森林火災(zāi)，尤其是在森林火災(zāi)多發(fā)地區(qū)，發(fā)生火災(zāi)后，無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用也能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并評估其嚴(yán)重程度和蔓延趨勢，為林業(yè)部門采取火災(zāi)撲救措施提供參考數(shù)據(jù)，同時還能評估火災(zāi)發(fā)生后現(xiàn)場的實(shí)際情況，具體如下。

第一，無人機(jī)遙感技術(shù)在森林消防中的應(yīng)用，能夠勘查到火災(zāi)發(fā)生的起點(diǎn)和蔓延范圍，同時發(fā)出警報，結(jié)合火災(zāi)發(fā)生季節(jié)和周圍植被狀況判定火災(zāi)等級，分析火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的熱度和水分情況，并將火災(zāi)發(fā)生的具體位置傳遞給林業(yè)部門，使林業(yè)部門能夠掌握火災(zāi)信息，在此基礎(chǔ)上制定救災(zāi)方案，盡最大限度降低人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時盡量保護(hù)森林資源。

第二，無人機(jī)遙感技術(shù)在森林消防中能夠應(yīng)用熱成像數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，使林業(yè)部門可以通過灰度閾值和視頻圖像預(yù)測森林火災(zāi)，在有效預(yù)防火災(zāi)的同時，還能為危險區(qū)域加以防范和治理。

第三，通過無人機(jī)遙感技術(shù)，林業(yè)部門能夠得到森林火災(zāi)發(fā)生前和發(fā)生后的圖像，計(jì)算出相似度閾值，假設(shè)該數(shù)值為0.07，便表示如果有地區(qū)的相似度閾值達(dá)到了0.07，該地區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)的概率便會增加，以此來對火災(zāi)加以防范。

3 結(jié)束語

總之，無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，已經(jīng)成為了林業(yè)發(fā)展的未來趨勢，為此，林業(yè)管理部門需要結(jié)合森林資源調(diào)查需求和實(shí)際管理情況，選擇針對性無人機(jī)遙感技術(shù)，并及時解決森林資源調(diào)查、管理、監(jiān)控等相關(guān)工作中的問題，同時加大對無人機(jī)遙感技術(shù)的研究力度，進(jìn)一步發(fā)揮其應(yīng)用作用。