關(guān)于無人機(jī)在林業(yè)有害生物防治中的應(yīng)用探討

陶 芬

（甘肅省迭部生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心，甘肅 迭部 747401）

1 前言

現(xiàn)代科技持續(xù)進(jìn)步的今天，大眾的日常生活當(dāng)中不斷有科技新產(chǎn)品出現(xiàn)，憑借其快速及平穩(wěn)的信息傳播突進(jìn)，可以借助各類機(jī)器設(shè)備來取代人工手動(dòng)操作。該方式既可以提升工作效率，并且還可以減少操作人員發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。而無人機(jī)就是現(xiàn)代科技的典型代表。在電網(wǎng)線路檢查、農(nóng)業(yè)農(nóng)藥噴灑時(shí)可以看見無人機(jī)的出沒，操作者借助無人機(jī)對(duì)地形崎嶇的地區(qū)道路展開核查，該操作快捷、方便，并且還提升了工作效率。并且農(nóng)業(yè)種植過程中，若是可以借助無人機(jī)對(duì)林業(yè)有害生物展開預(yù)防及監(jiān)測(cè)，則可以一定程度上提升工作的效率。部分林地植被覆蓋面積較大，分散的林業(yè)種植面積也多，一旦樹木產(chǎn)生有害生物則必須盡快噴灑相關(guān)驅(qū)蟲藥物，若是僅依靠人工，則工作效率是無法保證，然而若是可以借助無人機(jī)施行藥物噴灑，那么工作效率會(huì)有大幅度的提升。此外還能借助無人機(jī)來開展日常巡邏工作，實(shí)時(shí)找出農(nóng)地正在出現(xiàn)的有害生物隱患，盡可能地對(duì)該類隱患進(jìn)行把控。

2 無人機(jī)應(yīng)用于林業(yè)有害生物防治的優(yōu)勢(shì)

林業(yè)有害生物災(zāi)害也被稱為“無煙森林火災(zāi)”，其對(duì)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的綠色創(chuàng)建都可以說是較大的隱患。林業(yè)有幾大災(zāi)難：水災(zāi)、火災(zāi)以及有害生物。最特殊便是有害生物了，其不單單有著水災(zāi)、火災(zāi)性質(zhì)的毀壞程度，同時(shí)還有著生物災(zāi)害的特殊性以及根治上的長(zhǎng)期性、艱巨性。無人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面已有一段時(shí)間的實(shí)踐，利用提升無人機(jī)的承運(yùn)水平，當(dāng)噴灑農(nóng)藥時(shí)能夠做到更加便捷，在一定程度上減少了人力成本。同時(shí)在林業(yè)有害生物防治方面其也有著無法忽視的特點(diǎn)。

2.1 無人機(jī)操作靈活

操作靈活是無人機(jī)日常開展任務(wù)中的最大優(yōu)勢(shì)，目前實(shí)踐中的無人機(jī)大部分是四旋翼無人機(jī)，該類無人機(jī)能夠在普通地面進(jìn)行起降，不要求特定的起飛實(shí)施抑或特定跑道。此外，無人機(jī)可以進(jìn)行快速地飛行，不僅可以在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)相關(guān)區(qū)域的巡邏任務(wù)，此外還可以在高空中對(duì)某些地區(qū)林木大體情況展開靜態(tài)觀察。現(xiàn)階段利用在無人機(jī)上安裝高清攝像頭，能夠把機(jī)器航拍的相關(guān)影像回傳，相關(guān)技術(shù)人員通過傳回的影片能夠精準(zhǔn)地研究出林木中病蟲害情況，同時(shí)了解受波及面積，盡快采取措施，確保地區(qū)樹木的健康生長(zhǎng)。

2.2 較大程度減少林業(yè)有害生物防治成本

以往的林業(yè)防護(hù)任務(wù)大多數(shù)情況是借助人工開展，然而在植被覆蓋率高、林木種植區(qū)域多的地方，若是只借助人工對(duì)相關(guān)地區(qū)展開日常任務(wù)，便需要付出一定的時(shí)間、人力成本。此外，人工監(jiān)測(cè)通常僅能觀察樹木下部枝干的相關(guān)情況，不能對(duì)樹葉等上部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，會(huì)有部分盲區(qū)。如此管理既會(huì)有一定的成本支出，此外其監(jiān)測(cè)效果不佳，如果出現(xiàn)林業(yè)有害生物一般是沒辦法盡早確定其發(fā)病面積的，因而對(duì)樹木有害生物的防治便也貽誤最佳時(shí)機(jī)。但是無人機(jī)便可以在相應(yīng)方面做到人工所不能企及的任務(wù)范圍，同時(shí)利用增加無人機(jī)的承運(yùn)，可以實(shí)現(xiàn)藥物噴灑等任務(wù)，預(yù)防效果更佳。

3 無人機(jī)在林業(yè)有害生物防治中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

噴藥形式大致有：（1）相關(guān)林業(yè)有害生物防治專業(yè)工作者對(duì)每一座山頭、地塊、林區(qū)開展防治任務(wù)；（2）地 勢(shì)平坦區(qū)域借助有害生物防治車來開展藥物噴灑任務(wù)； （3）通過有人機(jī)、無人機(jī)噴灑等形式來開展任務(wù)。

最近一段時(shí)間來，林業(yè)有害生物防治領(lǐng)域持續(xù)出現(xiàn)高新技術(shù)手段，這在一定程度上推動(dòng)了林業(yè)有害生物防治能力的進(jìn)步。而無人機(jī)作為新興的藥物噴灑手段，有著強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。人力開展防治任務(wù)不但效率不高、增加成本，同時(shí)手動(dòng)噴灑還存在農(nóng)藥殘留的隱患，對(duì)技術(shù)工作者的身心健康有一定危害。盡管有害生物防治車的噴灑效率會(huì)比人工噴灑稍微高一些，然而鑒于森林里道路平坦程度的不同，有時(shí)不能較為深入地對(duì)森林開展噴灑任務(wù)，無法做到受有害生物波及林木的藥物全覆蓋。任務(wù)通常會(huì)耗費(fèi)近一天的時(shí)間，而任務(wù)覆蓋面積僅有三百到四百畝，所需技術(shù)人員數(shù)量為五到八人。因而，人工噴灑無法實(shí)現(xiàn)有效、全面的目的。有人機(jī)飛防覆蓋率高，一次飛行僅需十五分鐘噴灑任務(wù)面積便可以達(dá)到六百至一千畝。然而，鑒于有時(shí)沒有下壓風(fēng)場(chǎng)，便會(huì)導(dǎo)致藥物噴灑均勻度不高。除去支出高、維修難度系數(shù)高外，有人機(jī)最核心的隱患是一旦發(fā)生故障便會(huì)對(duì)駕駛員的安全造成危害。

無人機(jī)作業(yè)覆蓋率高、安全性佳，可以完成復(fù)雜條件下的任務(wù)同時(shí)噴灑效率較高。除農(nóng)藥噴灑外，還能開展疫情和日常環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)。把無人機(jī)時(shí)間在林業(yè)行業(yè)，既可以減少人工任務(wù)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)林業(yè)種植相關(guān)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)把控，合理預(yù)防林業(yè)火災(zāi)、自然災(zāi)害等現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而提升林業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益高

無人機(jī)通過高壓噴發(fā)的形式開展噴灑任務(wù)，完成了藥物形態(tài)從水流向霧狀的轉(zhuǎn)化，降低了藥物液體的流失速度，提升了藥物的覆蓋率，強(qiáng)化了藥物的附著性、實(shí)效性，進(jìn)而提升了殺蟲率，減少了藥物液體整體用量，助力藥物均勻覆蓋程度，減少了有害生物治理成本，進(jìn)而減少了林業(yè)生產(chǎn)時(shí)的藥物采購支出。與此同時(shí)，還能借助無人機(jī)來監(jiān)察林區(qū)生態(tài)環(huán)境，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害同時(shí)進(jìn)行局部施藥，一定程度上減少了藥物用量對(duì)環(huán)境的污染，加快推動(dòng)林業(yè)病蟲害綠色防控技術(shù)示范，統(tǒng)防統(tǒng)治社會(huì)化服務(wù)的有效結(jié)合，推進(jìn)了林業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革進(jìn)度。

3.2 查施一體化

無人機(jī)的裝置結(jié)構(gòu)較全，大部分均包含圖像記錄設(shè)備、數(shù)據(jù)資料傳導(dǎo)系統(tǒng)、滅火設(shè)備等，功能較多，操作簡(jiǎn)便，可以在一定程度上減少惡劣天氣等外界條件對(duì)設(shè)備效果的所造成的阻礙，提升了其傳輸數(shù)據(jù)資料的完整性和影響的清晰度。同時(shí)，無人機(jī)還配有滅火設(shè)備，在發(fā)現(xiàn)同時(shí)確認(rèn)是火災(zāi)后便能夠及時(shí)實(shí)施滅火措施。

3.3 適用范圍較廣

無人機(jī)不受空間對(duì)林業(yè)有害生物防治的約束，能夠橫穿于大山、盆地等各種復(fù)雜地形，一定程度上解決了林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)盲區(qū)的問題，減少了林業(yè)有害生物防治工作的復(fù)雜程度。

噴灑效果佳：?jiǎn)卧~作業(yè)的殺蟲率能夠達(dá)到80%以上。

減少成本：借助高壓的爆發(fā)力由機(jī)體以霧狀形態(tài)瞬間噴發(fā)，不存在藥液流失情況。藥液用量極低，減少了施藥成本。

查施一體：設(shè)置了圖像采集和傳輸系統(tǒng)、高效滅火彈等裝置，有查施一體功能。有一定的抗干擾、大面積覆蓋功能，能夠保證清晰回傳影像，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疫情、隱患同時(shí)開展補(bǔ)救。

霧化效果佳：霧滴直徑小，節(jié)水、藥，藥物附著性強(qiáng)。

承運(yùn)重航行久：能夠承運(yùn)一定量的藥物前往指定噴灑區(qū)域，節(jié)省各項(xiàng)成本效率極高。性能佳：對(duì)松樹、樺樹、毛竹等高植株、密葉片樹木均具備一定作業(yè)經(jīng)驗(yàn)；對(duì)丘陵、山地等各類作業(yè)環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)。

強(qiáng)大的下壓風(fēng)場(chǎng)：能夠翻動(dòng)葉片，把藥物高效地噴灑在樹葉正反面等部位。

仿地飛行：地形適應(yīng)功能，能進(jìn)行仿地形飛行，可以完成不同作物及山地、山谷等地形飛行任務(wù)。

4 無人機(jī)在林業(yè)有害生物防治中的應(yīng)用

2021年8月，甘肅隴南市武都區(qū)為合理把控林區(qū)華山松大小蠹、中華松針蚧等林業(yè)有害生物在武都區(qū)的出現(xiàn)、發(fā)展，保護(hù)林區(qū)生態(tài)穩(wěn)定，依據(jù)武都區(qū)林草局的安排，森林病蟲害防治檢疫站同甘肅省某農(nóng)林有限公司，在武都區(qū)相關(guān)林區(qū)開展了無人機(jī)飛播防治任務(wù)，為甘肅南部林區(qū)進(jìn)行無人機(jī)防治林業(yè)有害生物樹立模范作用。

4.1 在監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

監(jiān)測(cè)是林業(yè)有害生物防治任務(wù)的重中之重，是能夠影響甚至決定防治形式與防治規(guī)劃的核心因素。通常來說，監(jiān)測(cè)結(jié)果影響著防治預(yù)案的有效性以及防治效率。此外，工作人員依據(jù)監(jiān)測(cè)情況來確立防治途徑和所需藥物等，提升了防治預(yù)案的精準(zhǔn)性和靈活性。借助無人機(jī)技術(shù)進(jìn)而對(duì)林業(yè)有害生物展開系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不僅拓寬了監(jiān)測(cè)范圍，也完成了高空遙感監(jiān)測(cè)到低空遙感監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變，完成了森林區(qū)域遙感監(jiān)測(cè)的大面積覆蓋，特別是地勢(shì)崎嶇、人工監(jiān)測(cè)的盲區(qū)。

無人機(jī)技術(shù)在確定林業(yè)有害生物種類的基礎(chǔ)上，還可以分析其變化趨勢(shì)，對(duì)枯死木、變色樹等展開精準(zhǔn)定位，全面研究引發(fā)森林病蟲害的因素，歸納出病蟲害的相關(guān)特征和發(fā)展規(guī)律，預(yù)判其接下來的時(shí)間內(nèi)有可能出現(xiàn)的發(fā)展及造成損失情況，同時(shí)制定不同的處理方案，甚至能夠分析各個(gè)處理預(yù)案的優(yōu)勢(shì)和不足，進(jìn)而助力技術(shù)人員結(jié)合本地氣候情況等相關(guān)信息來挑選最合適的處理方案。同時(shí)，技術(shù)人員還能夠借助微信公眾號(hào)等新媒體手段來宣傳無人機(jī)技術(shù)與林業(yè)有害生物防治工作，發(fā)布無人機(jī)傳輸?shù)挠嘘P(guān)森林病蟲害的相關(guān)信息，引導(dǎo)有關(guān)人員對(duì)災(zāi)害樹立相關(guān)認(rèn)知，提高其對(duì)森林病蟲害監(jiān)測(cè)任務(wù)的關(guān)注度，盡可能地加大巡查力度，全面觀察森林中不同植物的生長(zhǎng)狀況，實(shí)時(shí)找出問題同時(shí)盡快采取補(bǔ)救措施，在病蟲害擴(kuò)大范圍前處理好相關(guān)隱患，繼而減少森林病蟲害對(duì)生態(tài)環(huán)境甚至是本地經(jīng)濟(jì)造成的損失。

4.2 在防治環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

無人機(jī)防治能夠結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果展開實(shí)地勘察，取得較為直觀具體的病蟲害數(shù)據(jù)，達(dá)成無人機(jī)宏觀監(jiān)測(cè)結(jié)果同人工微觀監(jiān)測(cè)結(jié)果的高效結(jié)合，為技術(shù)人員確立防治途徑以及防治計(jì)劃給出了有一定參考價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，提升了防治方案的準(zhǔn)確性及高效性。某些區(qū)域的森林面積廣、地勢(shì)崎嶇、交通阻塞，技術(shù)人員深入該區(qū)域監(jiān)測(cè)病蟲害的頻次不高，進(jìn)而影響了對(duì)該地區(qū)植物生長(zhǎng)情況的把控。部分森林地區(qū)病蟲害十分嚴(yán)峻，以往的防治模式既浪費(fèi)了一定量的人力財(cái)力，其防治效果還不佳，甚至?xí)o相關(guān)技術(shù)的人員的身心健康產(chǎn)生一定的威脅。而借助無人機(jī)便能夠完全處理好相關(guān)問題，通過遠(yuǎn)程遙感操作能夠控制無人機(jī)飛行高度、方向和藥物液體噴灑速度等，對(duì)特定區(qū)域開展全面的藥物噴灑；借助無人機(jī)機(jī)翼高速旋轉(zhuǎn)能夠提升藥物液體薄霧的穿透力度，提升對(duì)藥物使用量的把控，規(guī)避重噴、少噴等現(xiàn)象的出現(xiàn)，完成了防治任務(wù)的系統(tǒng)化及機(jī)械化。此外，無人機(jī)在林業(yè)有害生物防治過程中的實(shí)踐也推動(dòng)了“四查”（疫情區(qū)域普查、外業(yè)核查、防治復(fù)查、總體督查）地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)體系的創(chuàng)建速度，不僅可以使技術(shù)人員遠(yuǎn)離藥物噴灑區(qū)域，提升其工作條件的安全性與穩(wěn)定性，也提升了藥物液體覆蓋地區(qū)的層次化，減少了因藥物液體未能附著到樹干等部位而導(dǎo)致治理效果不佳的情況出現(xiàn)。

5 無人機(jī)應(yīng)用時(shí)注意事項(xiàng)

無人機(jī)開展林業(yè)有害生物防治雖然比人力有著監(jiān)測(cè)精度高、范圍廣等優(yōu)勢(shì)，但是日常常見的旋翼無人機(jī)在無負(fù)載情況下最大飛行時(shí)間不長(zhǎng)，一般為10到30分鐘，續(xù)航時(shí)長(zhǎng)明顯是無人機(jī)在航行過程中最大的缺點(diǎn)。同時(shí)，由于無人機(jī)載重能力較低，限制了航行效率的提高，而要增加航行次數(shù)就增加了無人機(jī)使用費(fèi)用。其次旋翼無人機(jī)相比固定翼無人機(jī)運(yùn)行的費(fèi)用較低，但依照國(guó)家規(guī)定，需要培養(yǎng)專業(yè)操控人員并考取無人機(jī)駕駛執(zhí)照，在一定程度上也增加了監(jiān)測(cè)費(fèi)用。在林區(qū)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行防治監(jiān)測(cè)的過程中，無人機(jī)會(huì)受到許多客觀因素的影響，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和防治效果有著較大影響。在大風(fēng)、大霧、雨天等天氣，山區(qū)氣流變化多端，考慮安全因素，無人機(jī)也不宜飛行。操作人員在操作飛機(jī)前必須對(duì)飛機(jī)和遙控器的電池開展檢查，這樣既可以保證電量，同時(shí)還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池被腐蝕或磨損情況并進(jìn)行替換。

技術(shù)人員在開展任務(wù)時(shí)必須保證遙控遠(yuǎn)離人群。田間有人的情況下是不可以開展飛行任務(wù)的。在垂直飛行過程中，必須保證離障礙物有近10m的舉例，平行飛行就要求與障礙物有近5m的距離。飛行前對(duì)遙控器、對(duì)講機(jī)、飛機(jī)的性能等方面展開安全及功能的檢測(cè)。檢測(cè)流程包含確認(rèn)語音清晰程度，信號(hào)強(qiáng)弱程度。在開展飛行任務(wù)時(shí)必須同操作人員有10m以上的距離，同時(shí)保證飛機(jī)機(jī)頭不會(huì)正對(duì)附近人員。禁止在天氣情況不佳的情況下開展任務(wù)，含雨天、雪天、雷電等天氣。技術(shù)人員一定要保證飛機(jī)一直在可見的視線范圍內(nèi)，如果有在大風(fēng)天氣飛行的要求，就必須更加認(rèn)真地開展遙控和操作任務(wù)。

技術(shù)人員必須實(shí)時(shí)查看同時(shí)關(guān)注飛機(jī)噴頭噴霧的運(yùn)作網(wǎng)課，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)阻塞的現(xiàn)象，必須即刻去除雜物同時(shí)實(shí)時(shí)替換。替換的噴頭一定要靜置在清水中進(jìn)行清潔，預(yù)防凝結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

出于保障操作人員自身安全的目的，必須出具明令禁止的操作要求，比如禁止在酒后或疲勞時(shí)開展無人機(jī)飛行任務(wù)；禁止飛機(jī)在人頭上亂飛；此外飛機(jī)在開展任務(wù)時(shí)必須遠(yuǎn)離高壓線以及其他相關(guān)設(shè)備，進(jìn)而確保飛行效率以及噴灑效果。部分田地可能存在面積大以及噴灑需求量多的情況，因此植保無人機(jī)的數(shù)量要求也相對(duì)較多，需要多個(gè)操作人員進(jìn)行同時(shí)操作。例如主副操作人員在進(jìn)行交換操作和同時(shí)操作的過程當(dāng)中，需要嚴(yán)格控制遙控器的模式，使由個(gè)人的狀態(tài)逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)，并將飛機(jī)當(dāng)下的飛行狀態(tài)交代明確，以保障出現(xiàn)任何問題可以追責(zé)責(zé)任主體。

6 結(jié)語

綜上所述，以往的林業(yè)防護(hù)效率不高，僅僅依賴人力開展林地監(jiān)測(cè)任務(wù)既有一定的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)鑒于面積較大需要一定量的人力、物力。而借助無人機(jī)開展行林地的巡查以及病蟲害的防治工作可以較大程度地節(jié)約工作時(shí)間，此外無人機(jī)靈活和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特征還可以幫助技術(shù)人員盡快掌握林地的情況，盡早找出存在的隱患，確保林區(qū)的安全。下一步，我局將安排森林病蟲害防治檢疫站專業(yè)技術(shù)人員對(duì)防治效果進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，對(duì)飛防死角進(jìn)行人工防治，確保全區(qū)森林資源安全。