林業(yè)資源調(diào)查中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

羅頂勝

摘 要 近年來，我國堅持貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)林業(yè)工程建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。林業(yè)資源調(diào)查作為林業(yè)資源規(guī)劃設(shè)計的重要基礎(chǔ)，能夠直接影響林業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。為了提高林業(yè)調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性和科學(xué)性，相關(guān)部門廣泛應(yīng)用了無人機(jī)遙感技術(shù)，并取得了良好的應(yīng)用效果。基于此，針對無人機(jī)遙感技術(shù)自身優(yōu)勢進(jìn)行分析，并從病蟲害監(jiān)測、調(diào)查規(guī)劃、濕地調(diào)查、火災(zāi)監(jiān)測4個方面，闡述無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中的具體應(yīng)用，同時展望其未來發(fā)展趨勢，旨在為進(jìn)一步推廣和應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 林業(yè)資源;調(diào)查規(guī)劃;無人機(jī)遙感技術(shù);火災(zāi)監(jiān)測

中圖分類號：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.12.063

以往我國林業(yè)部門在林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測過程中，主要采用空中測試與地表測試相結(jié)合的方式，通過測繩、皮尺等工具獲得林業(yè)資源相關(guān)信息。然而，新時期背景下，林業(yè)資源在信息需求方面逐漸向多元化趨勢發(fā)展，使得傳統(tǒng)林業(yè)資源調(diào)查方式已無法充分滿足現(xiàn)代化林業(yè)發(fā)展需求。在此背景下，多種先進(jìn)林業(yè)資源調(diào)查技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中包括無人機(jī)遙感技術(shù)。這種技術(shù)以反應(yīng)速度快、自動化水平高、空間分辨率清晰等多種優(yōu)勢，受到林業(yè)部門廣泛青睞，將其應(yīng)用到林業(yè)資源調(diào)查中，不僅能夠保證林業(yè)資源調(diào)查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，還能減輕工作人員勞動強(qiáng)度，有利于提高調(diào)查工作整體效率和質(zhì)量[1]。

1 無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 反應(yīng)速度快

在林業(yè)資源調(diào)查工作中應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，能夠快速采集林業(yè)資源相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。在此基礎(chǔ)上，處理系統(tǒng)可以在短短幾分鐘內(nèi)，對采集的數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）及馬賽克數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。不僅如此，無人機(jī)遙感技術(shù)還針對快速處理配備了完善的硬件設(shè)備，并且這些硬件設(shè)備可以在筆記本電腦上運(yùn)行，具有操作便捷優(yōu)勢。

1.2 空間分辨率高

將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)資源調(diào)查中，需要無人機(jī)設(shè)備通過航拍獲得林業(yè)資源影像。在此過程中，無人機(jī)飛行高度相對較低，獲得的遙感影像空間分辨率相對于傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感影像而言更高，能夠達(dá)到幾厘米到數(shù)十厘米左右。通過無人機(jī)航拍獲得的影像信息，能夠準(zhǔn)確辨別林業(yè)工程中的草地、喬木等資源，有利于為林業(yè)部門開展各項工作提供更加準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。

1.3 結(jié)果全面

利用無人機(jī)遙感技術(shù)對林業(yè)資源進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)查，系統(tǒng)可以自動生成瓷磚信息。利用瓷磚對文檔對象模型（Document Object Model，DOM）進(jìn)行切割，可以使其形成能夠應(yīng)用谷歌系統(tǒng)切割的軟件[2]。通過軟件與信息的融合，能夠構(gòu)建一個完整的林業(yè)工程三維立體模型，可以使數(shù)據(jù)信息以直觀方式呈現(xiàn)在調(diào)查人員眼前。相對于傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù)而言，無人機(jī)遙感技術(shù)調(diào)查結(jié)果更加準(zhǔn)確和科學(xué)，并且使用該技術(shù)還能夠在獲得結(jié)果基礎(chǔ)上，自動化對結(jié)果進(jìn)行校正，同時將圖像分割為不同色塊，從而形成準(zhǔn)確、可靠的圖像信息。

1.4 自動化處理

無人機(jī)設(shè)備具有重量較輕、靈活性較強(qiáng)的特點，在飛行過程中受外界環(huán)境干擾較小，適用于各種飛行場地，并且通過航拍獲取的林業(yè)資源信息自動化完成處理工作，有利于提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和科學(xué)性，從而為后續(xù)工作開展奠定基礎(chǔ)，不需要對航班信息作出其他更改[3]。另外，全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）會實時顯示無人機(jī)航拍情況，調(diào)查人員可以結(jié)合相關(guān)信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為DEM、DOM等數(shù)據(jù)。

2 林業(yè)資源調(diào)查中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

2.1 病蟲害監(jiān)測的應(yīng)用

林業(yè)資源發(fā)展過程中，受多種因素影響易產(chǎn)生病蟲害，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致病蟲害在短時間內(nèi)大肆蔓延，從而制約林業(yè)資源健康發(fā)展。據(jù)相關(guān)調(diào)查分析來看，我國林業(yè)資源與其他國家相比，受病蟲害威脅程度更大，且病蟲害來源廣泛、種類較多，在一定程度上增加了林業(yè)資源病蟲害監(jiān)測和防治難度。林業(yè)部門在傳統(tǒng)林業(yè)資源病蟲害監(jiān)測過程中，大多采用人工定期檢查方式，但受交通不便、地形限制等多種因素影響，導(dǎo)致人工巡查遭遇重重阻礙，加上一些病蟲害在初期發(fā)展過程中具有隱蔽性特點，易被忽略，導(dǎo)致林業(yè)資源病蟲害無法充分做到“早發(fā)現(xiàn)、早控制”。而將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)資源病蟲害監(jiān)測方面，能夠有效改善傳統(tǒng)人工監(jiān)測存在的不足之處，通過無人機(jī)巡視方式可以全面覆蓋林業(yè)資源，并且能夠?qū)@取的林業(yè)資源信息技術(shù)反饋給工作人員，利于工作人員及時、全面地了解病蟲害情況，并采取針對性措施進(jìn)行防治[4]。結(jié)合以往工作經(jīng)驗總結(jié)分析，采用無人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測林業(yè)資源病蟲害，能夠有效提高防治水平，達(dá)到減災(zāi)效果，同時充分滿足了病蟲害“早發(fā)現(xiàn)、早控制”需求。該技術(shù)的應(yīng)用，是我國林業(yè)資源病蟲害防治工作中的一大突破，不僅有效減輕了傳統(tǒng)人工巡查工作強(qiáng)度，還促進(jìn)病蟲害監(jiān)測、防治工作向智能化、自動化趨勢發(fā)展，有利于促進(jìn)林業(yè)資源健康發(fā)展。

2.2 調(diào)查規(guī)劃的應(yīng)用

傳統(tǒng)林業(yè)資源調(diào)查主要采用空中測試與地表測試相結(jié)合方式，需要工作人員利用相關(guān)設(shè)備和工具獲得樹種、樹高、林地種類等相關(guān)信息，這種調(diào)查方法不僅需要消耗大量人力、物力和財力，而且調(diào)查效率較低。而應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，通過高清相機(jī)及光譜成像儀，能夠?qū)α謽I(yè)資源各區(qū)域信息進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，有利于為后續(xù)林業(yè)規(guī)劃工作奠定良好基礎(chǔ)。另外，該技術(shù)還可以通過林地資源“一張圖”，將林地以往造林、災(zāi)害、采伐等信息集中到數(shù)據(jù)庫中，有利于提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和科學(xué)性，從而充分滿足林業(yè)資源數(shù)據(jù)信息動態(tài)化管理需求。

2.3 濕地調(diào)查的應(yīng)用

濕地是自然系統(tǒng)中的重要組成部分，在保護(hù)生物多樣性、改善氣候環(huán)境、調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到濕地調(diào)查過程中，能夠充分發(fā)揮該技術(shù)空間分辨率較高等優(yōu)勢。例如，國外專家利用新型無人機(jī)設(shè)備跟蹤拍攝當(dāng)?shù)匾黄匾獫竦靥J葦入侵和傳播影像。在獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和信息后，利用統(tǒng)計學(xué)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，并提出了一種量化蘆葦傳播的有效措施。近年來，我國各地區(qū)在濕地調(diào)查過程中也充分應(yīng)用了無人機(jī)遙感技術(shù)，為林業(yè)部門精確掌握濕地動態(tài)奠定了良好基礎(chǔ)。

2.4 火災(zāi)監(jiān)測的應(yīng)用

林地資源火災(zāi)隱患屢見不鮮，嚴(yán)重制約了林業(yè)資源健康發(fā)展。眾所周知，火災(zāi)事故毀滅性較高，處理難度較大，在管理方面需要遵循預(yù)防為主理念，因此做好火災(zāi)監(jiān)測工作至關(guān)重要。將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到火災(zāi)監(jiān)測過程中，通過傳感器光波及熱紅外線，能夠及時掌握火災(zāi)隱患，并精準(zhǔn)定位隱患位置，有利于為消防部門采取救援措施提供準(zhǔn)確依據(jù)。其應(yīng)用能夠有效降低火災(zāi)事故造成不必要的人員傷亡和林業(yè)資源損失，從而為促進(jìn)林業(yè)健康發(fā)展提供保障[5]。

2.5 森林資源、圖斑監(jiān)測的應(yīng)用

由上文分析可以看出，通過無人機(jī)航拍，能夠?qū)崟r獲取林木相關(guān)信息，這也使得該技術(shù)在森林資源調(diào)查過程中具備了得天獨厚的優(yōu)勢。通過搭載各種類型的傳感器設(shè)備，能夠及時獲取森林系統(tǒng)中的光譜信息，有利于提高森林資源調(diào)查效率和質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，采用后期處理軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，還能夠獲得森林系統(tǒng)中樹種、空間分布等各種信息。與此同時，利用無人機(jī)空間分辨率高的優(yōu)勢，還能準(zhǔn)確反映林分空間結(jié)構(gòu)特征。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，利用無人機(jī)遙感技術(shù)構(gòu)建模型方式也得到了相應(yīng)發(fā)展。通過后期處理技術(shù)能夠構(gòu)建單木、區(qū)域林分等三維模型，有利于更好地發(fā)揮森林資源價值。除此之外，無人機(jī)遙感技術(shù)還能夠?qū)α值刈兓畔D斑類型進(jìn)行認(rèn)定，主要是通過分析林地信現(xiàn)狀信息、變化信息、分類信息等，確定圖斑類型，有利于為提高林地土地利用率奠定良好基礎(chǔ)。

3 無人機(jī)在林業(yè)調(diào)查中應(yīng)用展望

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，我國林地調(diào)查工作逐漸向智能化、信息化趨勢發(fā)展。傳統(tǒng)林業(yè)資源管理方法已經(jīng)無法充分滿足林業(yè)發(fā)展需求，而無人機(jī)遙感技術(shù)很好地改善了傳統(tǒng)方法中的各種問題。雖然我國當(dāng)前在無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用方面取得了一定成就，并總結(jié)了大量經(jīng)驗，但仍然沒有充分發(fā)揮該技術(shù)的作用和價值，需要專家和學(xué)者進(jìn)一步開發(fā)該技術(shù)應(yīng)用價值。

1）進(jìn)一步優(yōu)化影像處理水平。無人機(jī)航拍離不開軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)施的支撐。當(dāng)前，我國林業(yè)部門在林業(yè)資源調(diào)查信息處理過程中，仍然習(xí)慣使用傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感影像處理技術(shù)，欠缺完善健全的無人機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理系統(tǒng)。因此，在未來發(fā)展過程中，專家和學(xué)者可以從完善影像處理方面入手，研發(fā)各種新型產(chǎn)品，從而提高影像處理綜合水平，保證處理結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

2）采用多樣化傳感器設(shè)備?，F(xiàn)階段，我國較為常見的小型傳感器設(shè)備有數(shù)碼相機(jī)、視頻攝像機(jī)等，其中前者占據(jù)傳感器種類高達(dá)80%。結(jié)合其航拍效果來看，存在精度欠缺、影像變形等多種缺陷，一定程度上降低了成圖水平[6]。這也意味著，當(dāng)前的無人機(jī)機(jī)載傳感器仍存在較為單一的問題，需要專家和學(xué)者給予高度重視，并致力于開發(fā)多種類型的傳感器，一方面提高無人機(jī)航拍精確度，減少變形問題，提高成圖效果;另一方面拓展無人機(jī)應(yīng)用范圍，使其在林業(yè)資源調(diào)查工作中充分發(fā)揮自身作用和功能。

4 結(jié)語

林業(yè)資源在我國生態(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮了不可替代的作用。但其在發(fā)展過程中，受多種因素影響易產(chǎn)生病蟲害、火災(zāi)等一系列災(zāi)害，在一定程度上制約了林業(yè)資源健康生長，不利于提高林業(yè)生產(chǎn)水平。為了做好林業(yè)規(guī)劃設(shè)計工作，林業(yè)部門需要通過林業(yè)調(diào)查獲取各種信息。為了提高調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性，對無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，分析其優(yōu)勢及應(yīng)用價值，旨在為促進(jìn)林業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供參考。

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（責(zé)任編輯：趙中正）