無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

地力夏提·包爾漢

（新疆林業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代林業(yè)研究所 新疆烏魯木齊 830000）

無(wú)人機(jī)是基于無(wú)線(xiàn)電和程序遠(yuǎn)程遙控技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛飛行的飛機(jī)系統(tǒng)，在運(yùn)輸、偵查方面發(fā)揮著非常重要的作用。無(wú)人機(jī)由于應(yīng)用方式的不同，又分為軍用無(wú)人機(jī)和民用無(wú)人機(jī)兩種類(lèi)型。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是以無(wú)人機(jī)（UAV）作為一個(gè)飛行平臺(tái)，能夠搭載各種類(lèi)型的傳感器，飛行高度在4 km以?xún)?nèi)，利用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)，能夠及時(shí)獲取遙感圖像、數(shù)據(jù)和視頻資料等，所以無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要包括航空遙感與攝影測(cè)量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)技術(shù)和遙感（RS）技術(shù)的充分融合，并發(fā)揮GPS精確定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，在空中飛行過(guò)程中，便可針對(duì)相應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行拍攝成像，后期處理相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了3S（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）技術(shù)集成。相對(duì)于應(yīng)用于軍事領(lǐng)域敵情偵察、目標(biāo)跟蹤無(wú)人機(jī)系統(tǒng)而言，目前民用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)普及應(yīng)用到氣象觀(guān)測(cè)、資源勘察、農(nóng)業(yè)林業(yè)監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域當(dāng)中，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，受到各行各業(yè)的青睞。

1 無(wú)人機(jī)分類(lèi)

科技水平不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的種類(lèi)和型號(hào)也日漸增多。目前，對(duì)無(wú)人機(jī)主要根據(jù)無(wú)人機(jī)動(dòng)力方式、載重、巡航時(shí)間以及用途等進(jìn)行分類(lèi)。

（1）根據(jù)重量方面進(jìn)行劃分，有超重型、重型、中型、微型和輕小型幾種類(lèi)型。超重型達(dá)到2 000 kg左右，重型為200 kg～2 000 kg，中型則在20 kg～200 kg之間，輕小型為5 kg～50 kg?，F(xiàn)在很多無(wú)人機(jī)愛(ài)好者主要應(yīng)用的是微型無(wú)人機(jī)，重量在5 kg。

（2）根據(jù)無(wú)人機(jī)具有的續(xù)航能力，有近程、中程以及遠(yuǎn)程之分。近程無(wú)人機(jī)的飛行距離一般在50 km，續(xù)航時(shí)間約為5 h；中程無(wú)人機(jī)飛行距離一般約為50 km～1 500 km，續(xù)航時(shí)間約為5 h～24 h；而遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)，一般飛行距離在1 500 km以上，續(xù)航時(shí)間達(dá)到24 h。現(xiàn)在民用無(wú)人機(jī)的主要類(lèi)型是近程無(wú)人機(jī)。

（3）由于無(wú)人機(jī)存在不同的動(dòng)力，又有燃油和電池不同動(dòng)力類(lèi)型。燃油動(dòng)力無(wú)人機(jī)的動(dòng)力主要以流量為主，具有很強(qiáng)的帶動(dòng)力，可以達(dá)到持久續(xù)航的效果，然而機(jī)動(dòng)性方面相對(duì)不佳；電池動(dòng)力無(wú)人機(jī)不僅機(jī)動(dòng)靈巧，而且非?？焖?，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。

（4）由于飛行方式不同，無(wú)人機(jī)又有固定翼和旋翼之分。固定翼通過(guò)人工方式進(jìn)行啟動(dòng)，借助固定彈色或者跑道滑行來(lái)實(shí)現(xiàn)起飛，固定翼無(wú)人機(jī)對(duì)飛行場(chǎng)合有著相應(yīng)的要求。旋翼無(wú)人機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中通過(guò)直升起降的形式來(lái)完成起飛，非常靈活方便。

（5）由于無(wú)人機(jī)存在不同的用途，又有軍用與民用之分。

2 林業(yè)資源調(diào)查工作中遇到的困難

2.1 數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性還亟待提升

現(xiàn)如今，林業(yè)資源調(diào)查工作主要是為了有效掌握林業(yè)資源的生長(zhǎng)情況、數(shù)量和質(zhì)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)，有效監(jiān)測(cè)林區(qū)當(dāng)中的動(dòng)植物與環(huán)境條件等，進(jìn)而對(duì)林區(qū)范圍以及林地資源制定出更加科學(xué)的經(jīng)營(yíng)計(jì)劃。由于林業(yè)單位調(diào)查力度不大，專(zhuān)業(yè)人才缺乏，同時(shí)森林資源非常廣泛，多處于偏遠(yuǎn)山區(qū)地帶，導(dǎo)致林業(yè)工作人員在深度調(diào)查方面存在很大不足，影響數(shù)據(jù)調(diào)查精準(zhǔn)性，難以為森林資源的規(guī)劃與管理提供有效參考[3]。

2.2 監(jiān)管難度較大

林區(qū)微生物與自然環(huán)境也是林業(yè)資源監(jiān)測(cè)管理的重要對(duì)象，然而在信息采集過(guò)程當(dāng)中受環(huán)境影響，且微生物的種類(lèi)和數(shù)量在林區(qū)當(dāng)中處于動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致林業(yè)檔案難以實(shí)時(shí)跟蹤資源走向，影響區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的合理性?，F(xiàn)如今，林業(yè)資源在各地分布不均，而相關(guān)的管理人員較為固定，難以結(jié)合地區(qū)實(shí)際分配相應(yīng)數(shù)量的管理人員，導(dǎo)致出現(xiàn)有些地區(qū)工作人員工作量繁多，而有的地區(qū)工作人員則相對(duì)閑散的情況。

2.3 專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員較少

林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)管工作的工作量是巨大的，僅憑人工手段很難高效完成，所以，在林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)充分重視現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用。然而，有的林業(yè)工作人員專(zhuān)業(yè)技能素質(zhì)不高，沒(méi)能充分認(rèn)識(shí)到林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的重要性，對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)運(yùn)用還不熟練，影響工作效率。

3 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作中無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠?qū)Σ煌貐^(qū)開(kāi)展高光譜分辨率與可見(jiàn)光波段分析，對(duì)各區(qū)資源規(guī)劃以及植被生長(zhǎng)情況進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。遙感設(shè)備與航空攝影設(shè)備搭載在輕便靈活的無(wú)人機(jī)上，具有較高的機(jī)動(dòng)性，天氣光照條件不會(huì)對(duì)其造成影響，可以對(duì)林區(qū)開(kāi)展全面的林業(yè)調(diào)查工作[1]。同時(shí)生產(chǎn)與維護(hù)無(wú)人機(jī)的成本投入不高，獲取的數(shù)據(jù)非常精確，無(wú)人機(jī)可以在林地當(dāng)中自由穿梭。正是由于這些優(yōu)勢(shì)，在林業(yè)資源監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)得到了普及應(yīng)用。林業(yè)資源調(diào)查過(guò)程中，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以在較低距離、高分辨率基礎(chǔ)上對(duì)各種樹(shù)種清晰地進(jìn)行觀(guān)測(cè)?，F(xiàn)如今，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)將GPS系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電、傳統(tǒng)圖像傳感技術(shù)充分結(jié)合，作用優(yōu)勢(shì)更加的明顯。工作人員通過(guò)數(shù)據(jù)中心操作，對(duì)無(wú)人機(jī)航行軌跡進(jìn)行調(diào)整，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源圖像的精準(zhǔn)獲取，高效地開(kāi)展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)系統(tǒng)主要由飛行系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)等共同組成，各系統(tǒng)共同運(yùn)行，達(dá)到智能化飛行與航拍圖像信息自動(dòng)化處理效果，工作人員通過(guò)無(wú)人機(jī)傳回的圖像，并根據(jù)工作要求通過(guò)后續(xù)平臺(tái)完成一體化操作，實(shí)現(xiàn)各種信息數(shù)據(jù)顯示、分析、儲(chǔ)存、應(yīng)用等，使工作人員能夠更好地掌握林業(yè)資源變化趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用使得林業(yè)清查范圍進(jìn)一步拓寬，更為工作人員的監(jiān)管工作提供了大量的信息數(shù)據(jù)，使工作更高效，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)基礎(chǔ)性、動(dòng)態(tài)性、層次性、高效性的特點(diǎn)充分體現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用便可以在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)有效地開(kāi)展林業(yè)調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作，掌握林業(yè)資源變化情況，同時(shí)調(diào)查林業(yè)資源過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠?qū)Σ煌瑢哟芜b感資料進(jìn)行探測(cè)，并在相應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)下對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使得樣本精準(zhǔn)性大幅提升。另外，遙感技術(shù)還可以依照林業(yè)資源具有的周期性和再生性特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)地提供有關(guān)信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化調(diào)查和監(jiān)測(cè)林業(yè)資源的效果。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還能為林業(yè)蓄積量以及用地面積提供相應(yīng)的圖像資源，信息采集過(guò)程當(dāng)中，可以大幅減少噪音影響，提高林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作水平[2]。

4 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作中無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)與病蟲(chóng)害

森林火災(zāi)有著極強(qiáng)的破壞性，對(duì)森林資源會(huì)造成滅頂之災(zāi)。傳統(tǒng)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)人工巡回防護(hù)來(lái)進(jìn)行，受地域影響，工作效率非常低，很難及時(shí)監(jiān)測(cè)到早期小面積的火情，從而延誤火災(zāi)撲救。而通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠?qū)ι仲Y源大范圍地開(kāi)展檢測(cè)，而且高清相機(jī)和紅外成像儀可以對(duì)火區(qū)位置精準(zhǔn)定位，及時(shí)上報(bào)。而且基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，空間遙感圖像可以對(duì)火災(zāi)做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，以便采取有效預(yù)防措施與控制措施，減少森林火災(zāi)帶來(lái)的不利影響。現(xiàn)如今，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在傳感器類(lèi)型方面有了很大突破，如激光雷達(dá)和立體航攝儀，能夠針對(duì)林區(qū)病蟲(chóng)害問(wèn)題，實(shí)施多波段成像技術(shù)處理，對(duì)林木病蟲(chóng)害準(zhǔn)確識(shí)別，并搭載農(nóng)藥噴霧器來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)防治。

4.2 林業(yè)資源調(diào)查運(yùn)用

在林業(yè)資源調(diào)查規(guī)劃工作當(dāng)中，通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以對(duì)不同的樹(shù)種類(lèi)型、樹(shù)木高度遙感影像進(jìn)行抽調(diào)，快速整理目標(biāo)地域山地資源，轉(zhuǎn)變過(guò)去通過(guò)人工手段進(jìn)行實(shí)地探測(cè)的情況。而且基于無(wú)人機(jī)遙感圖像，可以結(jié)合地表不同物象呈現(xiàn)出不同的影像色彩，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)林地違法占用情況的實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)，指導(dǎo)工作人員科學(xué)規(guī)劃林地建設(shè)方案，提高林地利用率。應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不會(huì)受到不良天氣的影響，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供最新的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像處理手段，將森林覆蓋率充分展示出來(lái)，增強(qiáng)調(diào)查效果和提高質(zhì)量。工作人員利用傳統(tǒng)的調(diào)查方式對(duì)森林資源進(jìn)行調(diào)查過(guò)程當(dāng)中只關(guān)注森林面積和樹(shù)木種植種類(lèi)方面的調(diào)查，而通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠全面分析森林生態(tài)環(huán)境，對(duì)區(qū)內(nèi)各種樹(shù)種動(dòng)態(tài)信息科學(xué)把握。特別是民用小型無(wú)人機(jī)，隨著搭載量不斷增加，續(xù)航能力逐漸提升，能夠更加持久而又大面積地進(jìn)行拍攝，森林空間分辨率得到提高，從而進(jìn)一步豐富波譜特征與紋理特征，指導(dǎo)工作人員科學(xué)合理地繪制森林分布圖，使葉面積指數(shù)估測(cè)以及森林葉綠素含量光學(xué)模型演示效果大幅提升，指導(dǎo)工作人員更加科學(xué)地進(jìn)行小班區(qū)劃的森林規(guī)劃。

4.3 提取林地生物信息

通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠?qū)?shù)冠進(jìn)行拍攝，生成遙感影像，工作人員通過(guò)這些影像數(shù)據(jù)便可以對(duì)林區(qū)生物量做出準(zhǔn)確的測(cè)量和估算，特別是清晰度更高的影像設(shè)備搭載在無(wú)人機(jī)上，可以使單目生物量分辨率大幅提高。另外，在提取濕地生物量信息數(shù)據(jù)方面，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也發(fā)揮著非常重要的作用[4]。現(xiàn)如今，森林商業(yè)價(jià)值不斷提高，很多林區(qū)被開(kāi)發(fā)成旅游區(qū)，觀(guān)光人員的大量增加有可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大破壞，借助無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，還能夠達(dá)到智能化巡防的效果，更好地保護(hù)森林資源。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的快速發(fā)展給林業(yè)工作人員開(kāi)展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作提供了極大的便利，大幅提高了林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作效率和質(zhì)量，同時(shí)在保護(hù)森林資源方面也發(fā)揮了巨大作用，借助高清晰度的影像拍攝以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠使林地資源信息準(zhǔn)確性得到大幅提升。然而，當(dāng)前在林業(yè)資源調(diào)查工作當(dāng)中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用還有很大的不足，有關(guān)人員必須要結(jié)合林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作實(shí)際，進(jìn)一步加強(qiáng)研究，提高無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用水平，更加高效地開(kāi)展林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作，為林業(yè)資源持續(xù)健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。