白龍江林區(qū)無人機應用情況初報

高建忠

（甘肅省白龍江林業(yè)管理局，甘肅 蘭州 730050）

1 無人機在白龍江林區(qū)應用的必要性

白龍江林區(qū)位于青藏高原東部邊緣與岷山山脈的白龍江和洮河2大河流上游，屬長江和黃河源頭地區(qū)，地跨蘭州市、張掖市、白銀市、定西市、隴南市、甘南藏族自治州等“五市一州”，大部分管護區(qū)位于甘南藏族自治州舟曲、迭部、卓尼、臨潭、合作及隴南市武都、文縣境內(nèi)。林區(qū)山大溝深，相對高差大，是典型的高山峽谷地形，加之林內(nèi)氣候多變，森林資源豐富，轄區(qū)交通、通訊相對落后，大部分管護所都設立在深山之中，人工巡護難度大。林區(qū)森林防火、野生動植物保護、禁種鏟毒等工作任務重、難度大。如果將無人機應用到林區(qū)日常工作中，勢必會顯著消除傳統(tǒng)人工巡護的劣勢，極大地解放生產(chǎn)力，推動林區(qū)管護工作不斷邁向信息化、智能化。

2 白龍江林區(qū)無人機應用現(xiàn)狀

白龍江林區(qū)地形復雜、氣候多變、森林資源豐富。林區(qū)現(xiàn)有無人機13架，其中?？低暳頍o人機7架，大疆等其他品牌無人機6架。各生態(tài)局、保護局自籌資金購置小型無人機6架。先后分2批次培訓無人機專業(yè)駕駛員40人。林區(qū)現(xiàn)有林場（保護站）23個，包括林務所（管護所）、檢查站、瞭望哨共計155個，面大、線長、點多，無人機缺口非常大。

2.1 無人機在護林防火工作中的應用

護林防火日常航測巡護、高空跟進喊話、輔助地面巡護督查、森林火情偵查、火場實時勘查等各方面都可以應用無人機開展工作。無人機能夠克服傳統(tǒng)人工執(zhí)行任務時遇到的諸如地形障礙、能見度低、火場灼傷等困難和危險，實現(xiàn)全天候起飛執(zhí)行火情預警、火場偵察和測繪任務。地面人員通過接收來自無人機的無線信號，隨時掌握火場動態(tài)信息。通過無人機遙感拍攝視頻和高清圖像經(jīng)過圖傳數(shù)傳一體設備傳輸?shù)街笓]中心，在指揮中心結合AI技術和大數(shù)據(jù)處理，能夠迅速地自動煙霧識別，判斷起火點，進行預警。在夜間，無人機平臺配備專業(yè)紅外熱成像探測任務掛載通過低空飛行對地面進行紅外探測，能夠穿透煙霧遙感到地表的溫度情況，探查地下火和余火。對于可疑點或區(qū)域，通過遙控指令引導無人機調(diào)整飛行高度和姿態(tài)，以懸停的方式就行定點拍照進行驗證。無人機配備AV2000高速數(shù)據(jù)鏈，將獲取的圖像數(shù)據(jù)實時傳回地面，為前線指揮部第一時間提供火場地理坐標、火場邊界、火場面積、火場火頭蔓延趨勢等火場態(tài)勢信息，通過專業(yè)人員合成火場態(tài)勢圖供前線指揮部迅速調(diào)配人員開展重點區(qū)域滅火工作，及時通知消防人員撤離危險區(qū)域，并根據(jù)火場圖像資料為消防人員提供安全快速的撤離路徑。針對地形遮擋，可采用小型固定翼無人機攜帶中繼。無人機攜帶的拋投掛載，可以給前線工作人員提供少量的物資裝備，為前線撲救人員提供一定的后勤物資保障[1,2]。

2.2 無人機在生物多樣性保護監(jiān)測中的主要應用

與傳統(tǒng)遙感手段相比，無人機獲取的影像數(shù)據(jù)具有更高的時空分辨率，能夠有效識別入侵物種及其分布的空間范圍。

2.3 無人機在大熊貓樣線監(jiān)測中的主要應用

將無人機和熱成像技術相結合，在阿夏保護局實地多次成功試飛，減少了人為干擾，為野生大熊貓棲息地的生態(tài)保護和科研監(jiān)測工作提供寶貴的垂直視角數(shù)據(jù)。

2.4 無人機在林業(yè)有害生物防治中的主要應用

利用無人機高清圖像識別和高速數(shù)據(jù)處理能力，在獲取特定區(qū)域林業(yè)有害生物現(xiàn)狀的基礎上，了解其動態(tài)變化、及時掌握其消長規(guī)律，提前分析預測發(fā)展趨勢，得出科學的預測結果，從而采取最有效的措施將林業(yè)有害生物消滅在萌芽階段，防止其進一步擴散和造成更大損失。

2.5 無人機在禁種鏟毒工作中的主要應用

在禁毒踏查工作中，使用無人機航拍影像對天窗、歷史遺留地塊、可疑地塊進行精準定位，所獲畫面清晰。通過對圖像進行截屏、放大處理，獲取需要的信息。與以往采取人海戰(zhàn)術拉網(wǎng)形式踏查不同，無人機機動靈活、視角廣，達到區(qū)域全覆蓋、無死角的要求。同時，通過無人機掛載喊話器，循環(huán)播放禁毒法律法規(guī)和相關政策，起到了良好的宣傳效果，既解放了人力，又極大提高了工作效率，而且更加安全可靠。

3 無人機在林區(qū)應用的效果

在無人機的應用實踐中明顯感覺到，其具有起落條件要求不高、飛行限制影響不大，并且機動快捷、覆蓋面廣、定位精準、圖像高清、成本較低、沒有人員安全風險等諸多優(yōu)勢，能在較為苛刻的條件下完成很多機械和人力無法執(zhí)行的任務。在“3·02”迭部森林火災撲救中，由于火場條件惡劣，直升機無法低空飛行，難以完成火場偵查任務，無人駕駛航空器在當時發(fā)揮了至關重要的作用。通過無人駕駛航空器實時傳回的影像資料，為準確掌握火場形勢、預判火災蔓延趨勢、科學部署火災撲救提供了非常重要的決定性依據(jù)。在禁毒踏查的工作當中，特別是5—7月份，各單位要組織3～5批次踏查活動，需要出動車輛上千臺（次），出動人員幾萬人（次），工作強度非常大，安全隱患也非常高。用無人機代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工踏查，既節(jié)約了人力、物力、財力，又減少了人員踏查的安全隱患，降低了勞動強度。

4 無人機維護保養(yǎng)情況

目前，由于林區(qū)無人機操作和應用都是在不斷使用的過程中逐漸探索、熟悉，對無人機構造、性能也是通過對使用說明書的學習而一知半解，在保養(yǎng)維護方面的專業(yè)性幾乎為零，一旦出現(xiàn)故障只能返廠維修。另外，目前無人機駕駛員人數(shù)太少，經(jīng)驗匱乏，造成無人駕駛航空器的故障甚至破壞是在所難免的，保養(yǎng)維護難度較大。

5 無人機在林區(qū)實際應用過程中存在的問題

一是林區(qū)資源管護涉及面廣，現(xiàn)有無人機數(shù)量太少，難以實現(xiàn)常規(guī)巡護。小型無人機電池續(xù)航時間短，更換電池費用高，影響正常執(zhí)行任務。

二是部分區(qū)域搜索不到GPS信號，導致在“無人機監(jiān)控管理平臺”上規(guī)定數(shù)據(jù)不能適時上傳。

三是林區(qū)現(xiàn)有運兵車輛無法運載無人機，需要購置專業(yè)運輸車輛。

四是小型無人機運行不穩(wěn)定，若遇到有風天氣，無法保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)，偶有起飛側翻現(xiàn)象，存在較大安全隱患。

五是林區(qū)現(xiàn)有無人機駕駛員數(shù)量較少，專業(yè)理論知識欠缺，熟練駕駛、維護保養(yǎng)等方面的專業(yè)技術亟須提高。

6 發(fā)展對策

一是積極爭取項目資金。“十四五”時期為每個天保工程實施單位最少配備6～10架八旋翼無人機和3～4架固定翼無人機，每個林場最少配備4架六旋翼或八旋翼無人機，初步實現(xiàn)無人機應用在林區(qū)全覆蓋。

二是加強人員培訓。為每架無人機至少配置1～2名專業(yè)持證駕駛員，通過專業(yè)培訓使其熟練掌握無人機各項性能和基本維修技術，以確保高效使用、專業(yè)維護，發(fā)揮其應有的效能。

三是在掛載設備方面。通過各種掛載設備的組合應用，實現(xiàn)無人機的多種用途。譬如夜視探測組件、高清攝像組件、熱點成像組件、農(nóng)藥噴霧組件等。

四是下大力氣解決部分區(qū)域信號不暢的問題。摸清林區(qū)各管護站點信號基本情況，通過與電信公司合作，重點解決當前存在的實際問題，打通信息傳輸“最后一公里”，為無人機全區(qū)域廣泛應用奠定基礎。

五是將無人機獲取的數(shù)據(jù)與林區(qū)三維地理信息系統(tǒng)、遠紅外監(jiān)測系統(tǒng)有機結合，形成一套地面和空中同時監(jiān)測的地空監(jiān)測網(wǎng)，對林區(qū)森林資源進行全方面實時監(jiān)控，為林區(qū)森林防火、禁種鏟毒、資源管護、資源調(diào)查、林業(yè)有害生物防治等多方面工作提供數(shù)據(jù)和信息支持，建成一個集資源管理、巡護管理、預警檢測、撲救指揮、數(shù)據(jù)分析為一體的信息共享平臺，早日實現(xiàn)“智慧林區(qū)”建設目標。