陽城縣國營林場無人機應(yīng)用探索

呂婷婷

（陽城縣國營林場，山西 陽城 048100）

陽城縣國營林場地處太行山、中條山交匯地帶，建立于1959年，經(jīng)營面積15 580hm2，林木總蓄積19.57萬m3，森林覆蓋率達82.2%；經(jīng)營范圍涉及8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、50個行政村，下設(shè)5個管護站和1個托管片。近年來，該場深化改革、創(chuàng)新機制，依靠科技加快發(fā)展，大力探索無人機應(yīng)用方式，拓展新時代智能、精準、數(shù)字、安全林業(yè)發(fā)展空間，提高了林場生產(chǎn)管理能力和保護治理效率。

據(jù)統(tǒng)計，該場自2017年以來籌集資金27.63萬元，購置了6臺無人機，其中大疆悟Inspire2無人機2架，用于森林規(guī)劃、驗收、巡護；大疆MG-1P農(nóng)業(yè)植保無人機1架，用于森林病蟲害防治；大疆經(jīng)緯M600Pro投彈無人機1架，用于森林火災(zāi)撲救；大疆御Mavic2無人機2架，用于森林防火巡護。近年來，該場應(yīng)用無人機開展了森林防火空中巡查、病蟲害適時監(jiān)測等探索，在林區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至全縣產(chǎn)生了較大影響和示范帶動作用。2021年2月20日，陽城縣人民政府在該場召開了駐陽國有林單位科技防火座談會，充分肯定了該場無人機在林業(yè)應(yīng)用中的重要作用和探索成果，與會代表實地觀看了該場使用無人機護林防火喊話功能的操作演練，反響良好。會后，縣財政撥付專項資金60萬元，為全縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和縣林業(yè)局統(tǒng)一采購喊話巡護無人機20臺，無人機應(yīng)用成果逐步在全縣林業(yè)生產(chǎn)中進行推廣。

1 無人機應(yīng)用的出發(fā)點

當前，陽城縣國營林場面臨諸多困難：一是林分結(jié)構(gòu)不合理，以油松、側(cè)柏純林為主，林分質(zhì)量不高，抵抗自然災(zāi)害和病蟲害能力較弱；二是人工撫育很難組織，林下枯枝落葉較多，一旦發(fā)生火情，極易形成樹冠火，導(dǎo)致?lián)渚壤щy，造成毀滅性災(zāi)害；三是該場所轄范圍內(nèi)生產(chǎn)放牧、上墳燒紙、外出踏青等人員較多，加大了護林防火管理難度；四是林區(qū)道路、通訊、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為薄弱，導(dǎo)致林區(qū)交通、通訊不暢，護林巡防十分困難；五是現(xiàn)有職工人均管護面積高達741.90hm2，管護人員普遍年齡老化，靠徒步或騎車巡防，效率低下。要徹底轉(zhuǎn)變林場培育管護森林資源的落后被動局面，必須在提高現(xiàn)有營林護林力量的基礎(chǔ)上，探索智能化、信息化、數(shù)字化的技防機制。該場以此為出發(fā)點，探索以無人機為重點的技防裝備應(yīng)用，目的是減輕職工勞動量，有效提高森林資源防護能力和工作效率，確保森林生態(tài)安全和林區(qū)社會穩(wěn)定。

2 無人機應(yīng)用實踐探索

2.1 森林防撲火監(jiān)測應(yīng)用

2.1.1 森林防火監(jiān)測

無人機機動靈活，監(jiān)測范圍廣，能實時精準巡查，而且日常不間斷進行?？罩醒沧o，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)野外違規(guī)用火行為，利用語音喊話快速制止，并把巡護存在重大安全隱患的照片和視頻傳輸?shù)阶o林員手機上或控制中心。2018年以來，御Mavic2無人機每天在林區(qū)巡護2次，共制止野外違規(guī)用火行為26次。

2.1.2 森林火災(zāi)處置

發(fā)現(xiàn)火情時御Mavic2無人機迅速定位森林火點，確定火情范圍、蔓延方向及速度等，能將畫面第一時間傳到地面控制中心，并進行喊話，通知火情區(qū)群眾按指定路線迅速疏散；滅火時監(jiān)測火情走向，安全部署滅火和撤離路線；經(jīng)緯M600Pro投彈無人機懸停到火源上空，精準投放干粉滅火彈，有效控制初發(fā)火情，為后續(xù)專業(yè)撲火隊爭取撲救時間。

2.1.3 森林火災(zāi)撲滅后巡視調(diào)查

明火撲滅后，看守人員及時清理火線、看守火場，無人機進行空中巡查，如發(fā)現(xiàn)殘火、余火，通過空中喊話告知看守人員；還可以利用悟Inspire2無人機攝像頭，通過飛行確定森林火災(zāi)邊界點，在操作臺上勾勒過火范圍，從而快速準確地計算出過火面積，節(jié)省了人力成本，提升了工作效率。

2.2 森林病蟲害監(jiān)測與防治應(yīng)用

無人機能夠?qū)ι植∠x害進行低空遙感監(jiān)測。利用傳輸回來的高清圖片，分析判斷病蟲害類型和發(fā)生程度，提高病蟲害的勘察和監(jiān)控效率。MG-1P農(nóng)業(yè)植保無人機噴幅5.0m，每次裝載10kg藥液，山地每小時可完成3.30hm2，苗圃地可完成6.0hm2。無人機翼下旋氣流能促進藥物穿透性，提高防治效果，降低藥劑使用量；配備的雙探照燈，可實現(xiàn)夜間噴灑作業(yè)，降低了白天作業(yè)對周圍人群傷害的可能性，避免了長期接觸藥物對人身體的傷害。2018年以來，每年組織無人機進行3次～4次防治病蟲害噴藥，每次作業(yè)面積133.30hm2～200hm2，效果跟人工噴藥基本一樣，但可以節(jié)省50%的費用。

2.3 野生動物資源監(jiān)測應(yīng)用

林場經(jīng)營范圍內(nèi)分布有哺乳類、爬行類、鳥類等野生動物154種，其中國家Ⅰ、Ⅱ級重點保護野生動物15種，如金錢豹、紅腹錦雞、蒼鷹、雀鷹等。利用無人機配合林區(qū)設(shè)置的遠紅外照相機進行監(jiān)測，能及時掌握野生動物種類、數(shù)量、分布狀況等。既減少了人類對野生動物生存環(huán)境的干擾，又可以進入人類不易到達的區(qū)域，具有時效性高、成本低的優(yōu)勢。

2.4 林業(yè)違法行為監(jiān)測應(yīng)用

林場經(jīng)營范圍內(nèi)分布有多個煤礦企業(yè)、煤層氣采氣站，毗鄰多個村莊，人員流動性大，林業(yè)違法隱患較高且不易監(jiān)管，違法占用林地、毀壞林木、亂捕濫獵野生動物等破壞森林資源現(xiàn)象時有發(fā)生。利用御Mavic2、悟Inspire2無人機配合地面人員聯(lián)合監(jiān)測，能快速準確定位違法行為具體位置、違法占地面積等，為后續(xù)相關(guān)部門執(zhí)法提供了有力證據(jù)。

2.5 森林資源調(diào)查及檢查驗收

森林調(diào)查前期工作涉及森林外業(yè)調(diào)查，人力調(diào)查勞動強度大、誤時多，有的調(diào)查樣地難以到達，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠精準。利用無人機拍攝的高分辨率圖片和視頻資料，可以獲得地類、林種、面積、分布范圍等信息。在造林作業(yè)設(shè)計、森林撫育、森林康養(yǎng)項目等規(guī)劃中，利用悟Inspire2無人機實地監(jiān)控，可為下一步編制作業(yè)設(shè)計、實施方案提供可靠數(shù)據(jù)支持；在林業(yè)工程檢查驗收中，通過影像分析可以計算出株數(shù)、面積、成活率和保存率。

3 無人機應(yīng)用存在的問題及解決對策

3.1 操作人才隊伍建設(shè)力度不夠

無人機使用技術(shù)、操作方法和日常維護較為復(fù)雜，目前林場操作員掌握的相關(guān)技能僅停留在比較簡單的功能應(yīng)用上，離熟練掌握、精準操控、維護維修等還有很大差距，應(yīng)盡快培養(yǎng)專業(yè)人才。

3.2 無人機飛行管理制度不夠完善

目前林場已制定了無人機使用臺賬制度，確定專人負責無人機管理操作。但對無人機應(yīng)用還處于探索起步階段，在飛行管理上亟需完善制度。

3.3 受地理環(huán)境和自然因素影響較大

林場地理環(huán)境較為復(fù)雜，部分區(qū)域影響飛行信號傳輸。小型無人機最大抗風(fēng)等級為4級～5級，超過此范圍可能導(dǎo)致無人機顛簸、傾斜，影響影像傳輸質(zhì)量，還會出現(xiàn)設(shè)備失靈、丟失等現(xiàn)象。林區(qū)電線桿、風(fēng)力發(fā)電裝置等障礙物會增加飛行危險系數(shù)，高壓電線產(chǎn)生的磁場也會對無人機的定位產(chǎn)生一定影響。發(fā)生火災(zāi)時，樹冠火形成的上升氣流會干擾無人機操作穩(wěn)定性，對這些問題，必須引起高度重視。

3.4 巡護時間受電池影響較大

無人機飛行靠電池提供動力，有的需要電池1塊～2塊，有的需要6塊；而充電時間以御Mavic2、悟Inspire2無人機為例，前者充滿1塊電池需90min，后者充滿4塊電池需180min，每次巡護時間只能保持30min左右，影響了巡護效率。因此，必須購置一定數(shù)量備用電池。