無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

董詩譜 錢 丹

（云南省保山市林業(yè)和草原資源管理站，云南 保山 678000）

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)是林業(yè)事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，通過無人機(jī)技術(shù)的引進(jìn)有效克服了林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的技術(shù)瓶頸，顯著提高了工作效率，減少人力和物力上的投入。同時(shí)，在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中也會(huì)遇到環(huán)境復(fù)雜、工作人員無法進(jìn)入的地方，也就無法獲取相關(guān)信息，但是無人機(jī)的應(yīng)用解決了這一問題，結(jié)合航空影像技術(shù)，為林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了信息和技術(shù)上的支持。隨著我國信息科技水平不斷提升，無人機(jī)技術(shù)越來越成熟，在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中表現(xiàn)諸多優(yōu)勢(shì)，在本文中具體分析了無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并對(duì)無人機(jī)技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望，希望對(duì)促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用提供有價(jià)值的幫助。

1.無人機(jī)技術(shù)的基本情況概述

近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，無人機(jī)技術(shù)越來越成熟，并且在很多行業(yè)中都開始使用無人機(jī)技術(shù)。與衛(wèi)星遠(yuǎn)程遙感技術(shù)的監(jiān)測(cè)相比，無人機(jī)技術(shù)更具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定性更好，當(dāng)遇到突發(fā)情況時(shí)也不會(huì)對(duì)人員安全等帶來威脅。同時(shí)，無人機(jī)是不需要駕駛員操控的，而是地面技術(shù)遠(yuǎn)程遙控，如果是比較危險(xiǎn)的地方可以利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行航空實(shí)拍，還能對(duì)有危機(jī)情況的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，極大地方便了工作人員的工作，也保證了各項(xiàng)工作的安全性。同時(shí)，在發(fā)生危機(jī)事件時(shí)利用無人機(jī)可以實(shí)時(shí)了解事件的擴(kuò)散方向和位置等，比如森林發(fā)生火災(zāi)等，還能監(jiān)測(cè)空氣樣本，了解空氣質(zhì)量變化，為后續(xù)的工作提供參考。無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用過程中表現(xiàn)出了較好的靈活性特點(diǎn)，飛行更加自由，受到環(huán)境因素的影響比較小，可以高效、高質(zhì)量完成工作。

2.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要性

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)直接關(guān)系著林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略實(shí)施及其目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，其重要性是不言而喻的。首先，林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)在很大程度上促進(jìn)了林業(yè)管理現(xiàn)代化發(fā)展，因?yàn)樵诰唧w規(guī)劃設(shè)計(jì)中不僅僅是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取，還要從宏觀角度出發(fā)，分析林業(yè)資源發(fā)展過程中面臨的主要影響因素，再結(jié)合森林資源的分布、植物生長(zhǎng)情況等進(jìn)行深入分析，再核實(shí)調(diào)查數(shù)據(jù)并進(jìn)行分類，這些都為森林資源規(guī)劃工作打下了基礎(chǔ)，推動(dòng)林業(yè)管理現(xiàn)代化發(fā)展，提高管理的精細(xì)化水平。

其次，為完善造林方案設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。造林方案是林業(yè)資源生產(chǎn)和銷售過程中不可缺少的內(nèi)容，也直接影響到林業(yè)資源的配置及其發(fā)展，所以完善和優(yōu)化造林方案，使方案更加科學(xué)是非常有必要的。林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)可以從微觀角度分析林業(yè)資源的整體情況，收集相關(guān)信息再進(jìn)行分析，得出數(shù)據(jù)分析圖表，這些數(shù)據(jù)可以為進(jìn)一步完善造林方案設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的指導(dǎo)。

最后，林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)可以保證資源的合理利用率。近年來，森林旅游產(chǎn)業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，在很大程度上拉動(dòng)了林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是卻引發(fā)了一系列森林環(huán)境保護(hù)問題，比如大量的植被資源被破壞，造成嚴(yán)重的林木資源浪費(fèi)，也制約著林業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。森林資源的合理利用離不開林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)思路明確符合實(shí)際情況，才能在促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。另外，林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中可以對(duì)森林資源情況、喬灌木分布、林分蓄積量等進(jìn)行科學(xué)分析，得出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，保證森林資源更高的利用率，減少資源浪費(fèi)、重復(fù)建設(shè)等情況，對(duì)于促進(jìn)人與自然環(huán)境的和諧發(fā)展起到重要作用。

3.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)

在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，工作內(nèi)容比較多，也會(huì)面對(duì)各種復(fù)雜的地理環(huán)境，影響調(diào)查規(guī)劃工作的開展，利用無人機(jī)技術(shù)可以有效解決這些問題，使林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作有效開展，其優(yōu)勢(shì)主要從以下幾點(diǎn)表現(xiàn)出來：

首先是無人機(jī)技術(shù)的地形適應(yīng)性很強(qiáng)，尤其在山區(qū)等偏遠(yuǎn)地方，地理環(huán)境復(fù)雜，人跡罕至，人工作業(yè)難度很大。但是無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)信息勘測(cè)、農(nóng)藥噴灑等，極大地減少人力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，對(duì)山區(qū)偏遠(yuǎn)地方的林業(yè)發(fā)展提供了諸多便利。其次，無人機(jī)技術(shù)可以執(zhí)行更多的任務(wù)，其功能更加多樣性，且配合性比較高。在使用無人機(jī)技術(shù)時(shí)可在無人機(jī)上配備云臺(tái)負(fù)載物，可以根據(jù)任務(wù)的情況進(jìn)行調(diào)整，將無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來。最后，無人機(jī)技術(shù)的精準(zhǔn)性更高，加上我國5G通信技術(shù)、AI技術(shù)與無人機(jī)技術(shù)的整合，在數(shù)據(jù)收集和分析上發(fā)揮了顯著的優(yōu)勢(shì)，精準(zhǔn)性更高，工作效率也大幅度提升。

隨著我國林業(yè)建設(shè)不斷推進(jìn)，森林資源的規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大，做好林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)促進(jìn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。在這種情況下，要想提高森林資源管理水平，做好林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中都需要有先進(jìn)的技術(shù)作為支持，很顯然無人機(jī)技術(shù)正是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，將其應(yīng)用到林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中是林業(yè)發(fā)展的必然要求。

4.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的主要問題

4.1 無人機(jī)應(yīng)用水平總體偏低

目前，在一些地區(qū)中的林業(yè)資源監(jiān)測(cè)部門中無人技術(shù)并沒有得到充分地應(yīng)用，比如森林防疫部門無法使用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性、智能化的林業(yè)病蟲害防治效果核查，大部分時(shí)候病蟲害檢疫工作只能依靠人工進(jìn)行，工作效率比較低。在林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)中如何有效利用空間分析、遙感影像分類技術(shù)等需要進(jìn)行深入地研究和了解，在這方面仍然是薄弱環(huán)節(jié)。另外，森林防火部門在利用無人機(jī)監(jiān)測(cè)時(shí)，受到無人機(jī)航飛時(shí)間的影響，并不能實(shí)現(xiàn)火災(zāi)及時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，航拍數(shù)據(jù)僅能作為輔助決策的參考，而且也無法將無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)與森林資源數(shù)據(jù)結(jié)合起來進(jìn)行災(zāi)后評(píng)估，要想無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化、高效化的處理，還需要進(jìn)一步地研究。

4.2 缺少面向林業(yè)行業(yè)專用的機(jī)載設(shè)備

目前，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到各行業(yè)中，在一些地區(qū)農(nóng)業(yè)噴藥、電力巡檢以及公安巡檢等都已經(jīng)配置了無人機(jī)，但是林業(yè)的性質(zhì)比較特殊，比如森林影響氣候，在局部地區(qū)可能出現(xiàn)溫差大、濕度大、降水量多等特點(diǎn)。林區(qū)較多的地方基本是偏遠(yuǎn)地區(qū)，地理環(huán)境對(duì)無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響，所以對(duì)無人機(jī)技術(shù)也提出了更高的要求，比如抗風(fēng)能力、穩(wěn)定性、耐濕性等等，要根據(jù)林業(yè)特點(diǎn)開發(fā)專用無人機(jī)系統(tǒng)。比如，應(yīng)該開發(fā)適合林業(yè)病蟲害特點(diǎn)的無人機(jī)系統(tǒng)和噴藥專用藥箱等機(jī)載設(shè)備，便于林業(yè)病蟲害防治工作的有效開展，與農(nóng)藥噴藥無人機(jī)是有區(qū)別的。

4.3 無人機(jī)后期維護(hù)成本比較高

將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)中有著顯著的優(yōu)勢(shì)，但是也會(huì)存在一些問題制約著無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中的發(fā)展，比如后期維護(hù)成本問題。無人機(jī)屬于高精尖產(chǎn)品，而林區(qū)所處的地理位置比較偏、環(huán)境復(fù)雜、山體高大，加上天氣狀況等的影響，很容易使無人機(jī)飛丟、失控、受到干擾等，影響工作開展。無人機(jī)機(jī)體機(jī)翼、電池等都有使用壽命，要根據(jù)使用情況進(jìn)行后期的維護(hù)，尤其是面對(duì)惡劣天氣和復(fù)雜的地理環(huán)境條件等的影響，會(huì)增加無人機(jī)后期維護(hù)的頻率，這些都需要大量成本支持。除了成本以外，無人機(jī)維護(hù)也需要由專人進(jìn)行，但是目前專業(yè)維護(hù)無人機(jī)的人員比較缺乏，這些問題在很大程度上影響了無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用，也是迫切需要解決的問題。

5.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 在森林病蟲害調(diào)查與防治中的應(yīng)用

森林病蟲害調(diào)查與防治一直是林業(yè)管理工作中的難點(diǎn)，但是隨著無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有效解決了這一問題。而且利用專業(yè)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源的實(shí)施監(jiān)測(cè)與預(yù)警，還能準(zhǔn)確判斷病蟲害的等級(jí)，工作人員只需要對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和評(píng)估就可以了，最后制定針對(duì)治理病蟲害的方案，極大地提高了病蟲害調(diào)查與防治工作的效率。同時(shí)，將無人機(jī)技術(shù)與噴霧技術(shù)結(jié)合，一些人工無法達(dá)到的地方也可以噴霧，使病蟲害得到有效地根治，促進(jìn)林業(yè)資源生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 在監(jiān)測(cè)和防范森林火災(zāi)中的應(yīng)用

無人機(jī)技術(shù)在監(jiān)測(cè)和防范森林火災(zāi)工作中也表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)森林發(fā)生火災(zāi)時(shí)極大可能會(huì)引發(fā)更加嚴(yán)重的事故甚至人員傷亡，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可挽回的損失。在傳統(tǒng)的工作模式中主要是利用人工方式對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與防治，工作效率并不高，而且不能全面地掌握森林資源的面貌，也無法及時(shí)了解火災(zāi)情況。但是無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以提高監(jiān)測(cè)有效性，利用攝像機(jī)記錄火災(zāi)情況，并實(shí)時(shí)傳遞給工作人員，便于工作人員在第一時(shí)間做出反應(yīng)。同時(shí)，在遇到惡劣天氣情況下，還可以搭載紅外成像系統(tǒng)，避免天氣變化對(duì)無人機(jī)工作造成的影響，實(shí)時(shí)獲取火勢(shì)情況，為火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)管理提供有效指導(dǎo)。

5.3 在林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用

在林業(yè)執(zhí)法管理中，也可以利用無人機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)林地的情況進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)與巡視等，還能不定期地進(jìn)行航拍，了解林地的實(shí)際情況，降低巡檢工作難度。無人機(jī)技術(shù)可以在巡檢時(shí)快速收集相關(guān)信息并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，而且可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常情況，為工作人員制定解決方案提供指導(dǎo)。在林業(yè)執(zhí)法管理中利用無人機(jī)技術(shù)可以有效提高管理效率，對(duì)林業(yè)種植產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展起到一定幫助。

5.4 在測(cè)量定位中的應(yīng)用

我國地域廣闊，地形復(fù)雜，地理環(huán)境差異性比較顯著，針對(duì)一些山脈地帶，周邊的地形更加復(fù)雜多變，測(cè)量定位的難度很大，還會(huì)消耗大量的人力和物力，即便是順利地完成測(cè)量也難免存在較大誤差的問題，影響林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的開展。但是利用無人機(jī)技術(shù)以及GPS技術(shù)，對(duì)復(fù)雜的地形環(huán)境進(jìn)行全方位的勘查，了解大致的地形情況，制定便捷、合理的方案，為提高林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作人員的工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度以及提高測(cè)量準(zhǔn)確度起到了重要作用。

6.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中應(yīng)用的未來展望

目前，我國無人機(jī)技術(shù)越來越成熟，在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中發(fā)揮了顯著的作用，但是其中仍然存在不少的問題，比如無人機(jī)應(yīng)用水平并不高，如何利用空間分析、遙感影像分類等技術(shù)對(duì)林業(yè)有害生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)仍然需要技術(shù)人員進(jìn)一步研究，而且在森林防火部門中對(duì)于無人機(jī)航飛時(shí)間有限，還沒有建立完善的防火指揮調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)，無人機(jī)技術(shù)上的缺陷仍然有很多。另外無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)處理難，后期維護(hù)費(fèi)用高等，也在一定程度上限制了無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用。隨著我國大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、圖像識(shí)別、機(jī)器人等等一系列科學(xué)技術(shù)的不斷提升，必然會(huì)攻克難題，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)林業(yè)綜合治理能力與智能化水平。

因此，應(yīng)該加快建立無人機(jī)遙感校驗(yàn)中心，從無人機(jī)飛行、數(shù)據(jù)處理到系統(tǒng)維護(hù)都應(yīng)該有專業(yè)的技術(shù)人員，為林業(yè)無人機(jī)提供權(quán)威的校驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證和技術(shù)支持服務(wù)，促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步應(yīng)用。同時(shí)，要建立無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)處理中心，開發(fā)影響自動(dòng)識(shí)別和快速拼接軟件，保證影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量的快速檢查及數(shù)據(jù)的高效處理，使無人機(jī)技術(shù)滿足林業(yè)工作上的技術(shù)要求。還應(yīng)該加強(qiáng)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，組織無人機(jī)企業(yè)、高校以及科研院所等共同研究，解決無人機(jī)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在的難題，進(jìn)一步加深高精度無人機(jī)遙感影像的自動(dòng)解譯研究，使無人機(jī)在森林生態(tài)旅游等領(lǐng)域也發(fā)揮作用，比如對(duì)生態(tài)旅游中的重要游覽區(qū)進(jìn)行三維景觀的還原，不僅促進(jìn)當(dāng)?shù)厣稚鷳B(tài)旅游的宣傳與發(fā)展，而且還能提高森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

另外，基于人工智能技術(shù)，創(chuàng)建健康樹光譜反射圖像數(shù)據(jù)庫，可以預(yù)測(cè)病蟲害情況，實(shí)現(xiàn)森林病蟲害的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、地上生物量的精準(zhǔn)估算等。針對(duì)林業(yè)行業(yè)的發(fā)展情況重點(diǎn)研究專用無人機(jī)配置和選型，切實(shí)滿足林業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，比如無人機(jī)機(jī)身的輕便性、材料改進(jìn)、無人機(jī)的穩(wěn)定性等等，著重解決無人機(jī)高載荷作業(yè)時(shí)間短、續(xù)航能力弱等問題。相信在未來，無人機(jī)水平會(huì)更高，技術(shù)上會(huì)更加完善，并在我國林業(yè)行業(yè)中得到進(jìn)一步的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。

7.結(jié)語

無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是林業(yè)行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，相比較傳統(tǒng)的林業(yè)監(jiān)測(cè)方法，無人機(jī)技術(shù)有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，靈活度更高，操作簡(jiǎn)便，并且不會(huì)受到地理地形環(huán)境等的影響，極大地方便了林業(yè)工作人員，在未來具有可觀的發(fā)展前景。目前，林業(yè)部門在無人機(jī)技術(shù)推廣應(yīng)用中仍然存在著很多的問題，希望本文的研究能夠?yàn)榱謽I(yè)部門提供新思路，促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)以及林業(yè)可持續(xù)發(fā)展中更好地應(yīng)用。