無人機遙感技術在林場管理中的應用探索

王敏

摘? ? 要：林場管理工作專業(yè)性強、工作量大，無人機遙感技術在林場管理中的應用給林場管理帶來了新契機。對無人機遙感技術及其相關理論作了簡要介紹，分析了無人機遙感技術應用于林場管理中的基本流程。從病蟲害防治、火災監(jiān)測、林業(yè)資源調(diào)查和林業(yè)執(zhí)法4個方面，分析了無人機遙感技術在林場管理中的具體應用，總結了無人機遙感技術在林場管理應用中存在的問題。

關鍵詞：無人機;遙感技術;林場管理;應用

文章編號： 1005-2690（2021）03-0139-02? ? ? ?中國圖書分類號： S771.8? ? ? ?文獻標志碼： A

林業(yè)資源是人類最為重要的生物資源之一，對林業(yè)資源進行動態(tài)監(jiān)測和分析，有助于林業(yè)的管理和發(fā)展。林場管理工作涉及林業(yè)相關資源的調(diào)查、監(jiān)測等，專業(yè)性強，工作量大。無人機遙感技術具有效率高、成本低、機動靈活等特點，將無人機遙感技術應用于林場管理，可有效提高林場管理工作的準確率和工作效率。

1? ?無人機遙感技術

1.1? ?無人機技術的發(fā)展

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，是一種可控制、有動力的無人駕駛航空器，能攜帶多種設備并執(zhí)行相關任務[1]。隨著無人機技術的不斷發(fā)展，無人機類型也逐漸多樣化，并廣泛應用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等各領域的勘測工作中。

1.2? ?無人機遙感技術

無人機遙感技術就是綜合運用無人機技術、遙感技術、定位技術等實現(xiàn)收集遠程空間信息，并對遙感數(shù)據(jù)進行處理分析的應用技術[2]。無人機遙感技術具有快速的機動響應能力、操作簡單、目的明確、使用成本低、高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)獲取能力等優(yōu)點。

1.3? ?無人機遙感技術工作原理

無人機遙感技術由3部分組成，地面工作基站主要負責對無人機航線的設計及對無人機工作情況的實時監(jiān)控，并將其拍攝的數(shù)據(jù)進行收集整理，無人機的工作是利用搭載在機身上的配套裝置按照預先設定好的航線飛行。搭載的配套裝置是數(shù)據(jù)采集的主要工具，以傳感器為主，如紅外線傳感器、遙感傳感器等，除此之外，傳感器還會與地面基站保持通信并保證安全飛行。

1.4? ?無人機遙感技術在林場管理中的工作流程

將無人機遙感技術應用于林場管理，其工作流程可以概括為以下3步。

1.4.1? ?前期準備

應當根據(jù)林場的實際大小、林地面積及天氣情況選擇無人機的類型和搭載裝置的種類，同時預先設定好無人機的飛行航線，既要確保無人機的續(xù)航能力，又要保證所得數(shù)據(jù)的精確。

1.4.2? ?林場現(xiàn)場調(diào)查

地面基站工作人員操控無人機起飛，等到無人機飛行穩(wěn)定進入預定航線后，將其切換到自動飛行模式，并實時觀察無人機的飛行情況及數(shù)據(jù)采集情況，遇到問題及時進行調(diào)整，直至工作結束。

1.4.3? ?內(nèi)業(yè)整理

地面基站工作人員將無人機拍攝到的數(shù)據(jù)和圖像傳輸至專業(yè)軟件，并對采集數(shù)據(jù)和圖像的有效性、清晰度進行檢查，刪除無效數(shù)據(jù)，對圖像進行幾何校正，進一步對林場內(nèi)的病蟲害、火災、林業(yè)資源等相關信息進行分析和判斷，從而得出結論，為下一步工作奠定基礎。

2? ?無人機遙感技術在林場管理中的應用

2.1? ?在林場病蟲害防治方面的應用

林業(yè)病蟲害是林場管理中棘手問題之一，林業(yè)病蟲害發(fā)生的時期和種類不同，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并作出有效處理，將嚴重影響林場內(nèi)樹木的生長。在林場管理中，傳統(tǒng)的病蟲害調(diào)查以人工為主，即由植保工作人員到實地進行調(diào)查和取樣，回去后進行試驗分析，這種工作方式存在工作量大、時效性差、準確率低等弊端。對于病蟲害的防治，也大多采用人工噴灑農(nóng)藥、黑燈光誘殺等方式，近些年隨著林場面積逐漸增加、病蟲害種類逐漸增多，這種防治方式的劣勢日益凸顯。

將無人機遙感技術應用于林場病蟲害防治方面，不但可以減輕植保工作人員的工作量，提高工作效率，還具有監(jiān)測面積廣、實時、客觀等優(yōu)點，無人機遙感技術可通過無人機遙感拍攝的圖像對林場中的植物病害和蟲害進行精確的定位和劃分，并對蟲害區(qū)域進行相似性分析，找出病蟲害的中心及區(qū)域，方便植保人員采取及時有效的應對措施，給林場在病蟲害管理方面帶來了極大的便利。

2.2? ?在林場火災監(jiān)測中的應用

在林場管理中，火災的預防和監(jiān)測是重中之重，森林火災是一種破壞性極大的自然災害，具有突發(fā)性強、破壞性大、處置撲救極為困難等特點。近些年我國森林火災頻發(fā)，由此造成的人員和財產(chǎn)損失巨大，制約了林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在林場防火管理中，指派專業(yè)人員對林場進行定時、定期的巡查是最基本的森林防火方式，但這種方式火點觀測的精度低，且耗費大量的人力和物力，效果并不理想。

將無人機遙感技術應用于林場火災監(jiān)測，一方面可以通過紅外線系統(tǒng)的溫度預測功能對整個林場進行實時監(jiān)控，無人機會在有異常溫度區(qū)域出現(xiàn)時自動報警，對火災進行預測和探測，并明確火點的具體坐標，為管理人員及時發(fā)現(xiàn)火災提供參考依據(jù)。當火災發(fā)生時，有些地區(qū)由于地勢限制或夜晚能見度較低，消防員無法近距離觀測火勢、判斷出火災的具體情況而采取有效的救火措施時，利用無人機遙感技術可以將災區(qū)的具體情況通過照片和影像等形式拍攝，并及時反饋給消防人員，方便消防人員作出準確判斷，及時組織救援隊伍，減少救援人員傷亡。同時，利用無人機遙感技術采集到的數(shù)據(jù)進行分析，可以判斷出林場的過火面積、初發(fā)位置和火災的蔓延方向，為制定科學有效的救援方案和后期的火災事故調(diào)查提供信息支撐?？傊瑹o人機遙感技術無論是在林場火災初期的預防和監(jiān)測、火災過程中救援方案的制定還是火災后期的調(diào)查評估和案件分析中，都有極其重要的作用。

2.3? ?在林業(yè)資源調(diào)查中的應用

林業(yè)資源調(diào)查是林場管理中一項非常重要的工作，林業(yè)資源調(diào)查的目的是通過掌握林場中森林資源的數(shù)量、質(zhì)量和生長規(guī)律等，為林場的發(fā)展和管理提供參考依據(jù)。林業(yè)資源調(diào)查的主要對象為林場范圍內(nèi)的植物、動物及相關生存環(huán)境。林業(yè)資源的調(diào)查方法可以分為抽樣調(diào)查法、航空相片調(diào)查法、載人飛機調(diào)查法、衛(wèi)星遙感監(jiān)測調(diào)查法等，但這些方法仍存在操作系統(tǒng)復雜、周期長、費用高等問題。

無人機遙感技術具有低成本、高效、高分辨率等優(yōu)勢，且受地域、地形、氣候等環(huán)境影響較小，將無人機遙感技術應用于林業(yè)資源調(diào)查中，可以快速準確地獲取森林資源空間遙感信息。無人機遙感技術在林業(yè)資源調(diào)查中的具體應用包括以下幾方面：①利用無人機遙感拍攝的圖像，可以計算林場的面積;②能夠獲取森林樹木的幾何參數(shù)，提高森林按照樹木種類劃分的準確率;③對單木生物量進行有效估計，通過模型計算出森林生物量;④估算森林蓄積量;⑤估算森林郁密度。

2.4? ?在林業(yè)執(zhí)法管理中的應用

在林場管理中，亂砍濫伐、毀林開荒、違法占用林地等現(xiàn)象屢見不鮮，如果單純依靠人工巡查，不僅工作量大，而且實效性和計算準確度低。無人機遙感技術可以有效解決林業(yè)執(zhí)法管理中如何對違法行為進行及時發(fā)現(xiàn)并有效取證的問題，可以對破壞林地的行為進行實時監(jiān)測，一旦有違法行為可以自動進行報警，管理人員可以通過影像直接了解到遭到破壞的具體位置，趕到現(xiàn)場進行制止，同時還可以通過影像資料準確計算出受損林地的面積、株數(shù)，對非法行為及時進行處置，對毀壞的區(qū)域采取補救措施。

3? ?無人機遙感技術在林場管理應用中需要解決的問題

3.1? ?升降技術及抗風技術

無人機遙感技術在林場管理應用過程中，工作環(huán)境以山區(qū)和林地居多，因此很難找到符合起降標準的場地來滿足大型無人機的滑跑和滑降需求，而輕型和小型無人機飛行高度低，容易受風速和風向的影響，因此解決無人機遙感技術的升降技術及抗風技術，是將無人機遙感技術運用到林場管理亟待解決的重要問題。

3.2? ?傳感器及其姿態(tài)控制技術

高精度的傳感器是無人機遙感技術完成高精度航拍任務所需的必備工具，但傳統(tǒng)的傳感器無法滿足無人機的低荷載要求，因此需要根據(jù)無人機有限的荷載要求設計出輕型的傳感器。另外，為了獲得能夠滿足遙感技術精度、比例尺、重疊度等方面的遙感數(shù)據(jù)，還需要進一步提高遙感控制系統(tǒng)的控制能力，使其在不同的飛行高度和飛行速度條件下都能夠按照預先設定好的參數(shù)自動控制傳感器進行工作。

3.3? ?遙感數(shù)據(jù)的后處理技術

與傳統(tǒng)的航片相比，無人機遙感技術拍攝的影像存在影像數(shù)量多、像幅小等問題，為了滿足無人機遙感系統(tǒng)實時、快速、準確的技術要求，應當開發(fā)影像的自動識別和快速拼接軟件，對圖像進行拼接和幾何校正。

4? ?結束語

森林資源是生態(tài)系統(tǒng)的主體，對森林資源進行調(diào)查和管理是林場管理活動開展的重要基礎。隨著信息技術的快速發(fā)展，無人機遙感技術在林場管理中的重要作用日益凸顯，林場管理對森林資源數(shù)據(jù)的要求逐漸朝著精確化、多元化發(fā)展，對無人機遙感技術的要求也逐漸增加，因此應當充分結合林業(yè)管理需求，對無人機遙感技術在林場管理中存在的問題進行完善，以便更好地為林場管理提供服務。

參考文獻：

[ 1 ] 施悅謀.無人機遙感技術在林場管理中的應用[J].農(nóng)業(yè)與技術，2020（12）：49-51.

[ 2 ] 喬正年，馬駿，徐雁南.無人機遙感在林木冠幅提取中的應用[J].林業(yè)資源管理，2019（1）：78-84.