關(guān)于無人機遙感在森林資源調(diào)查中的運用分析

石 博

(岫巖滿族自治縣自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 岫巖 114300)

森林資源調(diào)查可以更系統(tǒng)性地掌握森林資源的情況，促進林業(yè)科學(xué)、合理發(fā)展。經(jīng)過調(diào)查一定區(qū)域的森林資源進行動態(tài)分析與監(jiān)控，可以為日后林業(yè)的發(fā)展與管理奠定基礎(chǔ)。當前，林業(yè)部門面臨著森林資源流失的嚴峻挑戰(zhàn)，因此，加大利用無人機遙感對林業(yè)資源的調(diào)查運用成為當前工作的重心[1]。

1 無人機遙感在森林資源調(diào)查中的主要作用

1.1 調(diào)查森林資源

人們對于森林資源的變化愈發(fā)關(guān)注，所以，在林業(yè)發(fā)展進程中需要引進更為先進的技術(shù)。無人機遙感技術(shù)被運用到森林資源的調(diào)查之中，可對森林積蓄量進行整體調(diào)查，并充分發(fā)揮出該技術(shù)在調(diào)查中的優(yōu)勢，不但能動態(tài)監(jiān)視森林資源的變化情況，還可以更加真實的獲取數(shù)據(jù)信息，無人機遙感所觀察到的圖像信息，可切實展現(xiàn)當前森林覆蓋狀況與生長情況[2]。

在調(diào)查森林資源的過程中，以往的森林資源多是調(diào)查面積與樹木種類方面的信息，難以實現(xiàn)對森林資源的管理。無人機技術(shù)的運用，能對森林內(nèi)部信息進行實時監(jiān)控和全面掌握，還能真實反映出森林資源分布的狀況[3]。

監(jiān)測森林的蓄積量是資源調(diào)查工作的重要部分，無人機遙感的影像光譜信息與生物之間會有一定的聯(lián)系，相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可以反映森林蓄積量，所以，無人機遙感可很好地完成森林蓄積量的測量任務(wù)。無人機遙感成像速度快，可保證森林資源調(diào)查工作高效完成，相關(guān)部門能夠把控森林資源數(shù)據(jù)信息制定合理的森林資源規(guī)劃措施。

1.2 掌握植被覆蓋率

在有關(guān)部門實行森林資源調(diào)查的過程中，對植物覆蓋情況的了解是工作核心，了解森林儲存量可合理對森林資源進行開發(fā)利用，科學(xué)規(guī)劃生態(tài)建設(shè)。在具體實踐中由于森林面積較大環(huán)境復(fù)雜多變，交通工具無法進入，增加了調(diào)查人員的工作難度，一般的調(diào)查數(shù)據(jù)通常不科學(xué)，而使用無人機遙感技術(shù)能有效解決該問題，深入掌握森林覆蓋情況了解植物生長密度[4]。

1.3 評估和檢測森林火災(zāi)

在森林資源的調(diào)查過程中對火災(zāi)情況的預(yù)判是一項重要工作，使用無人機遙感的光波與熱紅外技術(shù)可以實現(xiàn)對森林的全面監(jiān)控，精準定位森林火災(zāi)情況準確預(yù)測森林火災(zāi)的蔓延朝向，大大提升森林火災(zāi)救援工作效率，該技術(shù)借助自身優(yōu)點可以有效減少森林大火造成的損失。

1.4 體現(xiàn)森林水文狀況

運用無人機遙感可以真實展示出森林的水文情況，不但維持了生態(tài)平衡還在某種程度上起到了防洪防旱的作用[5]。無人機技術(shù)的運用能夠及時了解森林水文現(xiàn)象與發(fā)展的程度，是保障森林能夠可持續(xù)發(fā)展的高效方法。當前水土流失對森林發(fā)展產(chǎn)生了一定程度的影響，使用無人機遙感技術(shù)可有效減少該問題的發(fā)生[6]。

1.5 森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查

由于人們環(huán)保意識的逐步增強，森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作強度不斷提高，森林環(huán)境調(diào)查是對生態(tài)系統(tǒng)進行研究的前提。目前由于經(jīng)濟活動的不斷推進，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。另外，森林生態(tài)環(huán)境問題日漸嚴峻，濫砍濫伐現(xiàn)象導(dǎo)致的森林覆蓋面積減少和森林資源流失愈發(fā)嚴重。這不僅破壞了森林生態(tài)環(huán)境，也不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標，會引起氣候變化導(dǎo)致極端天氣的出現(xiàn)，例如厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象和熱島效應(yīng)等[7]。無人機遙感技術(shù)在森林環(huán)境調(diào)查工作中主要發(fā)揮上述幾方面作用，在對森林資源動態(tài)變化有一定理解后，使得生態(tài)環(huán)境保護工作有據(jù)可循，無人機遙感拍攝照片更加清晰，可對森林當中的樹木種類與空間構(gòu)成進行評測，促進維持森林生態(tài)平衡[8]。

2 無人機遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用策略

2.1 森林消防

經(jīng)常出現(xiàn)火情的區(qū)域，運用無人機遙感可有效預(yù)測森林火災(zāi)的發(fā)生，若出現(xiàn)森林火情無人機遙感技術(shù)能夠迅速察覺火情，并且對發(fā)生火災(zāi)后現(xiàn)場的真實情況進行高效評估。

無人機遙感運用在預(yù)測火災(zāi)中，能夠精準地觀察到森林火災(zāi)的火源與覆蓋范圍，并馬上進行報警，為消防人員提供發(fā)生火災(zāi)的位置。在森林消防過程中使用熱成像數(shù)字攝像機，這種相機是以無人機遙感影像作為基礎(chǔ)，通過灰度閾值與視頻圖像檢測災(zāi)情能夠更加直觀地判斷是否會爆發(fā)火情。將無人機遙感取得的火災(zāi)前后現(xiàn)象圖像進行比對，獲得相似度閾值，若數(shù)值高于0.008可斷定出現(xiàn)火情，若小于該值則無火情發(fā)生[9]。

在春季與冬季容易出現(xiàn)火情，若火災(zāi)出現(xiàn)要及時鎖定火源方位。根據(jù)火勢的情況可判斷火災(zāi)特征，要對火勢的大小有所掌控，依據(jù)季節(jié)特性和周圍植物類型進行確定，這時無人機遙感技術(shù)便可發(fā)揮出作用，利用衛(wèi)星定位技術(shù)得出精準信息。按照無人機所呈現(xiàn)的火災(zāi)位置與水分狀況，相關(guān)部門能及時得到火災(zāi)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)制定出科學(xué)的滅火方案，既保障森林資源不流失，又降低了財產(chǎn)損失和人員傷亡。

2.2 研究森林生態(tài)環(huán)境

由于社會的飛速發(fā)展，人們環(huán)保意識逐漸增強。森林資源是生態(tài)環(huán)境的重要組成成分及重點保護對象。經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市與鄉(xiāng)村建設(shè)工作得到廣泛關(guān)注，人們?yōu)E砍濫伐占據(jù)土地森林面積逐漸減少，植物密度大幅度減少在一定程度上破壞了生態(tài)平衡，空氣質(zhì)量下降自然災(zāi)難頻發(fā)并且全球氣溫在逐漸升高。這種趨勢下阻礙了國家經(jīng)濟發(fā)展，違背可持續(xù)發(fā)展的原則。借助無人機遙感技術(shù)對森林資源實行合理管理，經(jīng)過對森林變化的了解迅速制定改善森林生態(tài)環(huán)境的措施，對資源進行合理利用保證生態(tài)平衡。

2.3 提取森林生物量信息

無人機遙感運用在森林資源調(diào)查當中，可以通過無人機航拍對森林生物信息進行預(yù)估與獲取。無人機遙感取得的圖像擁有比較高的分辨率，借助圖像可對單木生物量進行預(yù)估，要想獲得單木樹冠的面積可通過面向?qū)ο蠓诸惖姆绞?。按照森林現(xiàn)場單木胸徑的具體測量，獲得樹冠的面積值。構(gòu)建單木胸徑模型，運用單木胸徑得到樹生物量的方程，運用樹冠面積對樹干生物量實行預(yù)估。經(jīng)過實踐探究，樹冠直徑和胸徑互相之間具有一定聯(lián)系，通過樹冠直徑可推算出胸徑，再利用胸徑和生物量之間的聯(lián)系可得到森林生物量[10]。

利用無人機遙感，可見光波能對森林植被指數(shù)進行數(shù)據(jù)獲取，這種方法能夠大范圍預(yù)估森林生物量信息。利用衛(wèi)星圖像實現(xiàn)大范圍評估森林生物量數(shù)據(jù)，衛(wèi)星圖像清晰度不高將導(dǎo)致森林生物量信息的估算精準度出現(xiàn)誤差。運用無人機遙感技術(shù)獲取森林生物量數(shù)據(jù)是以后森林資源調(diào)查的發(fā)展方向。無人機遙感不但能夠充實數(shù)據(jù)信息資源，還可以同衛(wèi)星遙感相配合，為反演森林生物量高精準度打下堅實基礎(chǔ)。

2.4 對森林病蟲害進行監(jiān)測

多數(shù)植物在生長過程當中，無法避免會染上病蟲害，較為嚴重的病蟲害會導(dǎo)致整個森林的生態(tài)環(huán)境受到影響。在防治工作中有關(guān)部門可利用無人機遙感技術(shù)，觀測各個地區(qū)的病蟲害狀況。每種植物出現(xiàn)的病蟲害不同，隨著時間的流逝病蟲害會出現(xiàn)一定程度的改變，展現(xiàn)出不一樣的病癥。樹木染上病蟲害后葉子會發(fā)黃并缺少光澤，在不同時期樹葉的顏色不盡相同。通過無人機技術(shù)能夠斷定病蟲害的發(fā)生程度，認定病蟲害等級并進行有目的的調(diào)控。高效的治理方法，能夠阻止病蟲害的蔓延降低對植物的傷害減少經(jīng)濟損失[11]。

航拍得到的圖片可判斷病死與枯死樹木的方位，有利于實施清理工作。無人機具有雙光譜攝像功能，工作人員在拍攝的照片當中，能夠準確判別森林的蟲害與植物病害。同時，相同類型的樹木在不同的病蟲害時期，表現(xiàn)出的病癥不同。比如，有些樹木在感染一些病蟲害后，樹葉會顯現(xiàn)出黃色，由于時間的流逝，樹葉顏色會逐漸加深，顯現(xiàn)出黑色或褐色。無人機遙感的運用，可及時觀測到樹木在病蟲害不同時期的表現(xiàn)，采取不同的治療方案可大幅減少病蟲害帶來的危害控制財產(chǎn)損失。在拍攝航拍圖像的前提下，運用非監(jiān)督分類方法對病蟲害區(qū)域進行合理區(qū)分。

2.5 獲取森林樹木的幾何參數(shù)

在進行森林資源調(diào)查工作中，工作人員要對無人機所拍攝到的畫面進行綜合分析，從當中取得森林樹木的參數(shù)信息，將此作為劃分土地種類與樹木種類的根據(jù)[12]。所以無人機遙感技術(shù)可以提高樹木種類劃分的正確性。運用人工視覺技術(shù)獲得單一樹木的冠幅，得到該樹木冠幅的有關(guān)信息，算出樣地面積與樹冠面積的比值。所以遙感技術(shù)的運用有利于提升單一樹木冠幅有關(guān)數(shù)據(jù)的正確性，從而提升郁閉度的準確率。

3 結(jié)論

無人機遙感技術(shù)在資源調(diào)查中的運用已經(jīng)成為林業(yè)發(fā)展的整體趨勢。因此相關(guān)部門要根據(jù)實際調(diào)查需要和管理現(xiàn)狀，挑選適合自身情況的技術(shù)，第一時間對所發(fā)現(xiàn)的調(diào)查、管理和監(jiān)控等方面的問題予以解決，加強研制出更為先進的技術(shù)，使其發(fā)揮出更大作用。