無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)上應(yīng)用的現(xiàn)狀和前景展望

王 涵 姚麗霞

(廣西金欽州豐產(chǎn)林有限公司，廣西 欽州 535000)

1 無人機(jī)技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)是無人駕駛飛行器技術(shù)的簡(jiǎn)稱，其特點(diǎn)是機(jī)組內(nèi)不需要飛行員進(jìn)行駕駛操作，使用者只需要遠(yuǎn)程通過使用遙感設(shè)備或是設(shè)定自主運(yùn)行程序就可以對(duì)無人機(jī)進(jìn)行操作?，F(xiàn)階段我國的民用無人機(jī)小巧靈敏、攜帶便捷、操作簡(jiǎn)單、制造成本也相對(duì)低下，已經(jīng)能夠廣泛應(yīng)用影視拍攝、電力檢修﹑高速公路監(jiān)測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。隨著無人機(jī)的不斷使用，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)專門用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的無人機(jī)，不僅可以自動(dòng)調(diào)整高度和航行速度，還能夠自主進(jìn)行藥物噴施和林業(yè)監(jiān)控，極大地節(jié)約了人力資源成本的投資。傳統(tǒng)的林區(qū)巡視工作只能依賴林業(yè)保護(hù)人員完成，由于林區(qū)復(fù)雜的環(huán)境可能對(duì)林保人員的人身安全造成一定的威脅，而現(xiàn)在可以使用無人機(jī)，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以讓林業(yè)管理人員足不出戶就可以了解到林區(qū)的動(dòng)態(tài)特征，讓林保人員可以更為迅速地應(yīng)對(duì)林區(qū)出現(xiàn)的火情及其它緊急情況，有效降低野外作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 無人機(jī)在林業(yè)上的應(yīng)用

2.1 林業(yè)執(zhí)法

近年來，雖然國家加強(qiáng)了對(duì)于林業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，但依然有部分危害森林資源的事件發(fā)生。傳統(tǒng)的林業(yè)執(zhí)法工作由于人員和環(huán)境限制，工作開展難度較大，現(xiàn)如今利用無人機(jī)技術(shù)可以在各種復(fù)雜條件下完成執(zhí)法工作。對(duì)于野外林場(chǎng)、公園和濕地等違法犯罪的重災(zāi)區(qū)，無人機(jī)對(duì)于襲擊、放火等損害林業(yè)生態(tài)環(huán)境的行為可以及時(shí)進(jìn)行定位，并通過機(jī)組所攜帶的攝像頭記錄犯罪嫌疑人的特征，便于相關(guān)部門的追責(zé)[2]。

通過加裝廣播聲控系統(tǒng)，無人機(jī)在進(jìn)行犯罪預(yù)防和保障人員安全上也能夠起到非常理想的作用。在檢測(cè)到人員進(jìn)入林區(qū)時(shí)，可以通過廣播給予一定的提醒，發(fā)現(xiàn)人員向較為危險(xiǎn)的地方移動(dòng)時(shí)也可以對(duì)其進(jìn)行阻止，防止發(fā)生安全問題。在林業(yè)執(zhí)法工作中引入無人機(jī)技術(shù)，不僅有效地提高了執(zhí)法人員的工作效率，提高了執(zhí)法的精度和準(zhǔn)確度，還有效規(guī)避了傳統(tǒng)執(zhí)法工作中林區(qū)復(fù)雜惡劣環(huán)境對(duì)執(zhí)法人員人身安全造成的威脅。無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段林業(yè)執(zhí)法工作的重要手段之一，有效地打擊了犯罪違法行為，為林區(qū)生態(tài)健康的保護(hù)提供了重要保障[3]。

2.2 林業(yè)病蟲害遙感監(jiān)測(cè)

除了人為因素對(duì)林業(yè)生態(tài)環(huán)境的危害，病蟲害的爆發(fā)也會(huì)對(duì)植株的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的威脅?；鶎恿謪^(qū)的植被種類比較繁雜，不同植株的生態(tài)特征也大不相同。傳統(tǒng)的病蟲害檢測(cè)手段不僅需要大量的人力資源投入，還需要專業(yè)技術(shù)的支持，一般等到病蟲害大范圍爆發(fā)時(shí)才能夠被發(fā)現(xiàn)，而利用無人機(jī)拍攝技術(shù)可以對(duì)于林區(qū)植被的生長狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以及時(shí)通過攝像頭拍攝記錄下植株的株型特征和生理指標(biāo)，交由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行分析。在借助人工智能的幫助下，現(xiàn)在部分無人機(jī)可以自主分析一些常見的林業(yè)病蟲害，例如當(dāng)攝像頭捕捉到林區(qū)部分植株出現(xiàn)葉片大范圍脫落，導(dǎo)致樹冠反射特征發(fā)生改變，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的對(duì)比分析就可以確定植株正在遭受橡木彩甲蟲侵害。利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行林業(yè)病蟲害遙感監(jiān)測(cè)不僅極大地提高了病蟲害數(shù)據(jù)檢測(cè)的精細(xì)度和準(zhǔn)確度，提高了相關(guān)數(shù)據(jù)的收集效率，還能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)多地區(qū)多物種的生長發(fā)育狀況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，極大地縮短了病蟲害發(fā)生到被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的時(shí)間，為病蟲害的有效防治提供了極為重要的保障。

2.3 森林防火

火災(zāi)是威脅林業(yè)生態(tài)健康最為嚴(yán)重的災(zāi)害之一，我國的大部分林區(qū)居住人口相對(duì)較少，火災(zāi)一旦爆發(fā)不僅缺乏足夠的人力進(jìn)行施救，再加上林區(qū)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，在救火過程中可能對(duì)消防人員的生命安全產(chǎn)生威脅。我國森林火災(zāi)爆發(fā)頻繁，隨機(jī)性和突發(fā)性都比較嚴(yán)重，每年由于火災(zāi)導(dǎo)致上百萬畝森林受到影響。如何有效地檢測(cè)森林火情，在第一時(shí)間確定火災(zāi)爆發(fā)位置，確定火勢(shì)狀態(tài)對(duì)于森林火災(zāi)的防控有著重要意義，而無人機(jī)由于其靈巧、便捷和能夠靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的特點(diǎn)在近些年的火災(zāi)防控中發(fā)揮了不可或缺的作用。森林火災(zāi)一旦發(fā)生，通過衛(wèi)星監(jiān)控技術(shù)可以迅速確定發(fā)生的大致位置，并向相關(guān)部門發(fā)出緊急預(yù)警，消防人員通過無人機(jī)可以對(duì)火情爆發(fā)的具體地點(diǎn)和狀態(tài)進(jìn)行了解后快速出動(dòng)，及時(shí)控制火情。在相對(duì)復(fù)雜的地區(qū)，無人機(jī)還可以通過自身的噴灑系統(tǒng)自主滅火，有效地減輕了森林火災(zāi)的危害。

2.4 森林資源調(diào)查、營造林成效檢查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

森林管理工作者需要定期對(duì)林區(qū)內(nèi)植被的種類、植株分布情況及其它生態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方法有人工采集和衛(wèi)星遙感檢測(cè)兩種手段，人工采集對(duì)于人力資源的需求和相關(guān)人員的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，且耗時(shí)較長，一些發(fā)展相對(duì)落后的地區(qū)難以采用這種方法，而后者的花費(fèi)較大，缺乏足夠的精確度，一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)還需要后續(xù)進(jìn)行補(bǔ)充。使用無人機(jī)技術(shù)就可以有效解決2種檢測(cè)方法的不足，通過安裝特定的數(shù)據(jù)分析程序，無人機(jī)通過攝像頭收集數(shù)據(jù)，再通過人工智能程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以快速精確地得到林區(qū)內(nèi)的植被分布情況和森林覆蓋率，既節(jié)約了成本，又降低了人員投入過程中可能產(chǎn)生的安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

3 無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

無人機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以有效解決林業(yè)調(diào)查過程中人力缺乏的問題，在進(jìn)行林場(chǎng)生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作中不僅可以有效提高工作效率，降低成本投入，還可以有效提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和精確性，有助于在復(fù)雜環(huán)境條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保障調(diào)查人員的人身安全。由于無人機(jī)是從空中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性要遠(yuǎn)高于人工采集，在進(jìn)行病蟲害防治和火災(zāi)檢測(cè)時(shí)可以極大縮短預(yù)警時(shí)間。無人機(jī)的工作不容易受到外界環(huán)境、天氣和地形的影響，具有較高的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，可以在全地形情況下進(jìn)行工作，通過人工智能分析系統(tǒng)，無人機(jī)還可以快速形成自我檢測(cè)能力，和人工檢測(cè)相比，無人機(jī)是通過攝像頭拍攝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，所有的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行回溯，更加方便進(jìn)行科學(xué)研究和故障排查。

3.2 無人機(jī)技術(shù)的缺點(diǎn)

民用無人機(jī)的購買成本相對(duì)較高，實(shí)際操作過程需要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。由于無人機(jī)自身動(dòng)力存在一定的限制，在暴雨、狂風(fēng)等惡劣條件下無法進(jìn)行工作。一些特殊的數(shù)據(jù)指標(biāo)，比如地下微生物數(shù)目、土壤根系微生物富集情況無法進(jìn)行測(cè)量，還需要人工取樣調(diào)查。無人機(jī)在復(fù)雜的森林環(huán)境中一旦損壞，回收難度和維修難度都相對(duì)較大。由于無人機(jī)的承載能力相對(duì)較小，在森林火災(zāi)的防護(hù)工作中只能撲滅較小的火勢(shì)，更多的是提供預(yù)警工作。

4 展望

無論是從無人機(jī)的動(dòng)力續(xù)航能力出發(fā)，還是從無人機(jī)的操作性和功能多樣性來看，無人機(jī)的發(fā)展空間都很廣闊。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)工作中，無人機(jī)作為一種便捷式的信息檢測(cè)手段，正在眾多行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。在未來的發(fā)展過程中，農(nóng)用無人機(jī)還需要進(jìn)一步改善動(dòng)力系統(tǒng)，提高續(xù)航能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，進(jìn)一步提高無人機(jī)數(shù)據(jù)處理的精細(xì)度和智能化處理能力，幫助林業(yè)檢測(cè)工作者取得更多多尺度、多時(shí)相、高分辨率的信息。盡管現(xiàn)階段國家對(duì)農(nóng)用無人機(jī)的購買進(jìn)行了一部分補(bǔ)貼，但是大型無人機(jī)的購買成本還是相對(duì)較高，相關(guān)部門應(yīng)盡可能地加大補(bǔ)貼力度，讓無人機(jī)能夠被越來越多的人使用。無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展必然為林業(yè)生態(tài)的維護(hù)和發(fā)展提供前進(jìn)的動(dòng)力。

5 結(jié)語

我國是林業(yè)大國，森林覆蓋面積居于世界前列，廣闊的林業(yè)面積需要更為精確的林業(yè)信息檢測(cè)手段，靈活運(yùn)用無人機(jī)等先進(jìn)的科技手段對(duì)傳統(tǒng)的林業(yè)檢測(cè)進(jìn)行改革是大勢(shì)所趨。通過使用無人機(jī)設(shè)備可以在林業(yè)防護(hù)工作中提高林業(yè)執(zhí)法能力，加強(qiáng)林業(yè)病蟲害監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度，完善森林防火和預(yù)警工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)于森林生態(tài)信息和野生動(dòng)植物的保護(hù)，不僅能夠有效地節(jié)約成本投入，減少對(duì)于人力資源的需求，還可以有效提高數(shù)據(jù)采集的精密度，保障林保人員的生命安全。但無人機(jī)也不是萬能的，林業(yè)管理人員不能過分依賴無人機(jī)技術(shù)，對(duì)于特定數(shù)據(jù)的采集還是要保持足夠的耐心和細(xì)心。無人機(jī)的操作者在實(shí)踐過程中也要不斷地學(xué)習(xí)操作知識(shí)和操作技巧，掌握搖桿操控技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，只有這樣才能夠推動(dòng)現(xiàn)代化智慧林業(yè)的發(fā)展，為林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供有力支持。