無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應(yīng)用

儲成林

(清遠市林業(yè)局清城分局，廣東 清遠 511500)

隨著我國科技的飛速發(fā)展，無人機技術(shù)在國際形勢的影響下也在不斷進步，無人機生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟和對無人機各項應(yīng)用技術(shù)的不斷研究，使得無人機技術(shù)在各個行業(yè)大放異彩，其遙感技術(shù)在林業(yè)的資源調(diào)查和監(jiān)測環(huán)節(jié)中更是著重應(yīng)用，雖然在林業(yè)項目中，其技術(shù)仍然處于初級發(fā)展應(yīng)用階段，但是按照其技術(shù)的發(fā)展速度和應(yīng)用范圍，發(fā)展前景是可想而知的，對于我國林業(yè)未來的發(fā)展有著重大的推動作用。

1 無人機遙感技術(shù)的基本狀況與優(yōu)勢

1.1 基本狀況

在無人機遙感技術(shù)之前，傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測方式有著諸多的不便之處，現(xiàn)如今的無人機遙感技術(shù)在應(yīng)對各種突發(fā)事件時，既沒有駕駛員的切實操控所帶來的安全問題，還能夠根據(jù)當(dāng)時情況記錄航拍災(zāi)害區(qū)域的現(xiàn)狀，向相關(guān)部門人員匯報實時消息，采集災(zāi)害數(shù)據(jù)，幫助后期的救援工作奠定基礎(chǔ)。另外其小巧的外觀，節(jié)省了大量的制作成本，其機動性也比較靈活，對于飛行環(huán)境要求較低，能夠在短時間內(nèi)完成大量的航拍工作。所以無人機技術(shù)因為其操作簡單、耗能低等顯著的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)之中，就目前的林業(yè)領(lǐng)域而言，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，提高了林業(yè)資源調(diào)查的準(zhǔn)確率，因為林業(yè)復(fù)雜的地理環(huán)境，通過人為的偵查導(dǎo)致成本量大大增加，無人機的加入降低了時間成本，也增加了調(diào)查的可靠性，對于林業(yè)的建設(shè)和發(fā)展起到了巨大的作用。

1.2 優(yōu)勢

首先，無人機的自動化處理工作。利用遙感技術(shù)偵測到的數(shù)據(jù)會根據(jù)自身的系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行自動化處理和校正，通過自身對攝影材料和后期數(shù)據(jù)處理等各項指標(biāo)的修正，達到一個高精度的預(yù)算成果，為工作人員的數(shù)據(jù)考量提供一個有效保障，并且，在使用無人機遙感技術(shù)的時候，工作人員可以根據(jù)GPS系統(tǒng)對航拍信息的數(shù)據(jù)偵測進行實時處理，在無人機工作的過程中可以將現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀數(shù)據(jù)，通過這樣的轉(zhuǎn)換過程，可讀數(shù)據(jù)和測量軟件無縫銜接，可以提供大量可靠數(shù)據(jù)。其次，無人機遙感技術(shù)調(diào)查細(xì)致且全面。通過精準(zhǔn)的無人機分割技術(shù)，可以形成一個新型瀏覽系統(tǒng)，為工作人員呈現(xiàn)細(xì)致的數(shù)據(jù)，并且通過目前的軟件技術(shù)和精準(zhǔn)程度，既保留了數(shù)據(jù)的完整性，也更大地加強了數(shù)據(jù)的傳輸速度，為復(fù)雜的森林地理環(huán)境梳理出了一個條理清晰的記錄表，根據(jù)其特殊的圖像監(jiān)測系統(tǒng)，可以形成良好的遙感圖像，供工作人員操作和整理，為復(fù)雜的林業(yè)領(lǐng)域工作提供了便捷。最后，具有高效的反應(yīng)速度。就目前的科技水平，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用提升了信息采集和加工的效率，在互聯(lián)網(wǎng)+的加持下，通過遙感技術(shù)的應(yīng)用可以將馬賽克數(shù)據(jù)和處理時間大大縮短，因為其小巧的機型，在數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)倪^程中對于硬件要求也比較低，既縮小了制作的成本，也保證了系統(tǒng)的正常運行。

2 林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用分析

在過去較為傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查過程中，因為沒有比較先進的技術(shù)手段，需要以個體或者小組進行實地勘察，對于林業(yè)內(nèi)的樹木種類、草地差異以及不同的地理情況一一檢查和記錄，不論是在成本還是時間上所消耗的費用都是昂貴的。那么通過無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以在工作場所直接由專業(yè)人員遠程控制無人機進行實地勘察，因為在無人機中搭載的光譜成像儀，利用遙感技術(shù)對所勘察區(qū)域進行高清調(diào)查，可以提供大范圍的遙感信息，為后續(xù)的林業(yè)規(guī)劃工作奠定良好的基礎(chǔ)。并且因為搭配定位系統(tǒng)，對林地的變化可以進行隨時的偵測，通過其變化可以快速、精確地進行再次成像，根據(jù)其相關(guān)的地理信息系統(tǒng)，可以真正實現(xiàn)林業(yè)所要發(fā)展的確切目標(biāo)，幫助工作人員將信息條理化。

2.2 提取生物信息，制定林業(yè)計劃

因為林地的復(fù)雜，很多人類無法觸及的地方，其樹木的高度測量是一個難題，但是無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以精準(zhǔn)地觀察到樹木的生長情況和高度，根據(jù)觀測出的生物數(shù)據(jù)，包括其樹冠面積，工作人員可以通過無人機遙感技術(shù)所偵測到的生物生長信息，估算樹木的生物基數(shù)，并且因為其無人機的高分辨率可以更加精確的估算森林的生物量，實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的一個生物推演，根據(jù)所偵測的情況信息制作生物信息表，可以快速獲得森林覆蓋率和葉面指數(shù)，通過無人機的空間布局處理功能，搭載特定鏡頭，可以完成對某一樹種的信息提取，結(jié)合人工判別可以推測出其樹種的分布狀況，對于林業(yè)調(diào)查工作起到重要的信息作用。

2.3 檢測森林病蟲害問題

近年來，依靠我國政府對林業(yè)基礎(chǔ)措施的大力扶持，在林業(yè)領(lǐng)域中通過工作人員的不斷努力，我國的林業(yè)資源和林業(yè)數(shù)據(jù)采集得到了有效的拓展，在林業(yè)資源和樹種生長過程中，病蟲害作為影響林業(yè)的主要因素一直存在于整個生態(tài)系統(tǒng)中，而無人機遙感技術(shù)在林業(yè)中的普及和應(yīng)用，能夠大范圍地準(zhǔn)確監(jiān)測病蟲害問題，在無人機外圍直接搭載遠程相機設(shè)備，高清顯示功能幫助工作人員判別害蟲種類，對各種各樣的病蟲害問題有一個準(zhǔn)確的信息掌握系統(tǒng)，根據(jù)后期的人員判別和治理計劃，通過無人機的懸掛功能，搭配相應(yīng)的農(nóng)藥噴霧，進行大面積的害蟲清理環(huán)節(jié)，幫助工作人員展開防治工作，有效地調(diào)節(jié)林業(yè)地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。

2.4 偵測森林消防問題

不論是在國內(nèi)還是國外，森林火災(zāi)都是目前非常嚴(yán)峻的問題，救援工作非常困難，其不可控性導(dǎo)致各國家和地區(qū)在災(zāi)害發(fā)生后損失嚴(yán)重，所以做好預(yù)防工作是整治森林火災(zāi)的重要措施。那么在森林火災(zāi)預(yù)防的監(jiān)測中，因為高度和覆蓋面積的局限性，無法及時地勘測其關(guān)鍵情況，所以通過無人機的遙感技術(shù)，不論是在高度還是面積上都能夠游刃有余，其高效、便捷的優(yōu)勢可以把大部分可疑情況及時上報，有利于控制森林火災(zāi)，通過信息采集后的比較，能推測出易發(fā)生火災(zāi)區(qū)域，進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡攸c偵測，搭載熱成像系統(tǒng)，可以快速識別出高溫區(qū)域，予以上報，有利于林地資源的管理和森林火災(zāi)的預(yù)防。從采用結(jié)果來看，通過無人遙感技術(shù)所提取到的RGB顏色空間圖像，在經(jīng)過專業(yè)化的技術(shù)進行處理以后，能夠?qū)馂?zāi)區(qū)域高精度地識別，在火災(zāi)探測以及識別精度方面要高出傳統(tǒng)方法近90%，而這也就充分說明，該項技術(shù)對火災(zāi)能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效地探測。此外，通過無人遙感影像作為熱成像數(shù)字?jǐn)z像機，能夠?qū)σ伤拼嬖诨馂?zāi)的區(qū)域進行精準(zhǔn)化地判斷。

2.5 在濕地調(diào)查中的應(yīng)用

在當(dāng)今全球生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中，濕地起到了非常重要的作用。主要表現(xiàn)于能夠有效調(diào)節(jié)該區(qū)域內(nèi)的小氣候，有助于避免水土流失，保護生物的多樣性，對于促進生態(tài)平衡起到了非常重要的作用。因此人們也稱濕地為地球之腎，對于生活于城市的人們而言，在城市化進程不斷推進的今天，有限的實體資源就變得更加珍貴。在調(diào)查方面大多數(shù)都是采用無人遙感技術(shù)，不僅可以獲得高分辨率的影像，同時也能夠為今后城市的發(fā)展提供各項精確的數(shù)據(jù)信息，并且該項技術(shù)也能夠獲取目標(biāo)城市的相關(guān)數(shù)據(jù)。自2014年開始，江西省在濕地保護方面就開始大規(guī)模嘗試采用無人遙感技術(shù)，在2017年與大范圍的濕地開啟了全面的調(diào)查，獲得了大量詳實的有效數(shù)據(jù)信息，并且還在全國，首先編制了城區(qū)濕地地圖，為相關(guān)人員及時掌握江西各城市縣區(qū)實際情況的變化，提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.6 充分保證林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作的全面性

考慮到我國國土資源廣闊，尤其是森林資源異常豐富，而在過去受制于技術(shù)等各方面的原因，森林資源的調(diào)查和監(jiān)測主要是通過人力的方式，這就需要安排大量的相關(guān)工作人員深入林區(qū)，不僅耗時費力，并且其工作條件和環(huán)境都異常艱苦。尤其是在部分人跡罕至的地區(qū)，工作人員也面臨了一定程度的生命危險，除此以外，人力資源相比于技術(shù)，在調(diào)查以及監(jiān)測能力上都受到了嚴(yán)重的制約，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息并不能夠充分反映該地區(qū)的真實狀況。除此以外隨著無人遙感技術(shù)的大規(guī)模使用能夠有效避免傳統(tǒng)人工的弊端，不僅有助于大幅度提升調(diào)查監(jiān)測的效率以及工作質(zhì)量，更重要之處還在于人工摘抄記錄存在誤差，尤其是各地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致出現(xiàn)各自為政的現(xiàn)象。而通過無人機的使用能夠快速地跨越復(fù)雜的地形地貌，在這之前這些地方工作的開展是存在很大難度的，但通過無人機就輕易突破了這一限制。

2.7 實現(xiàn)林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測的信息化

通過無人遙感技術(shù)的充分應(yīng)用，能夠有效取代傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查在技術(shù)上的限制，按照傳統(tǒng)方法是由人工所調(diào)查的各項資源通過表格的形式進行錄入。但是這種方法不僅落后，同時由于人員在工作過程中的狀態(tài)，會不可避免地出現(xiàn)錯誤，但通過無人遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以將直接拍攝到的各種信息及時進行傳輸。尤其是隨著科技的快速發(fā)展所拍攝到的圖片以及視頻的分辨率由原來的1080P達到了2K，現(xiàn)在還出現(xiàn)4K極高清晰度的圖像，通過計算機處理系統(tǒng)，能夠更加高效地對各種信息進行處理和分析，在人工智能的幫助下，可以大幅度提高整體工作的處理效率和質(zhì)量。

2.8 提高林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測工作的安全性

就已經(jīng)分析出的結(jié)論，傳統(tǒng)的人工調(diào)查方法需要有相關(guān)的人員深入到森林之中方可開展工作，首先在進入森林以后會面臨危險。比如地形復(fù)雜容易導(dǎo)致工作人員跌落或者是摔傷，甚至在嚴(yán)重的情況下還會造成人員傷亡。此外，在部分陌生的地區(qū)還會遭遇野生動物的襲擊。但使用無人遙感技術(shù)代替人工作業(yè)，就能夠起到良好的改善作用，能有利于避免深入到林區(qū)，還能夠有效避免安全隱患的產(chǎn)生。除此以外，當(dāng)發(fā)生大型火災(zāi)等自然事物時，無人機也可以代替人工進入火場，為撲滅工作提供詳實的數(shù)據(jù)支撐。

3 存在的問題

3.1 圖像拼接和校正

在森林資源調(diào)查和監(jiān)測的過程中，無人機所拍攝的圖像校正效果并不能夠滿足實際工作需求，這是非常現(xiàn)實的問題，而為了解決這一弊端除了需要不斷發(fā)展高分辨率和高清晰度的攝像設(shè)備以外。作為工作人員也需要不斷提升，對于圖像處理技術(shù)的能力，在平時除需要加強技能培訓(xùn)以外，也需要在工作中同時采用多架無人機共同進行協(xié)作，通過多架無人機所傳回的圖像，有助于對圖像開展更加精確的幾何校正，才能夠有效保證圖像的精確性。

3.2 無人機飛行的穩(wěn)定性問題

無人機在飛行的過程中其穩(wěn)定性受到了兩方面因素的影響，分別為主觀和客觀，如果不重視上述兩大因素，很有可能會導(dǎo)致無人機在飛行的過程中無法按照既定路線飛行。在嚴(yán)重的情況下，還會導(dǎo)致出現(xiàn)墜落的可能從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此在使用無人機的過程中，就需要充分考慮當(dāng)時天氣以及風(fēng)力的狀況，以此確保無人機的穩(wěn)定飛行。

4 結(jié)語

綜上所述，林業(yè)是我國生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的重要保障，而林業(yè)系統(tǒng)的調(diào)查問題是后續(xù)林業(yè)資源開展的航標(biāo)，是發(fā)展林業(yè)資源行業(yè)的基礎(chǔ)，那么通過無人機遙感技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用，在調(diào)查的效率上得到了顯著的提升，在數(shù)據(jù)處理和圖像偵測問題上為現(xiàn)階段工作人員解決了大部分難題，為后續(xù)的林業(yè)工作提供了充足的數(shù)據(jù)和圖像基礎(chǔ)，相信隨著無人機技術(shù)的不斷提升，我國的林業(yè)建設(shè)會有一個更好的未來。