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

王曉龍

(本溪滿族自治縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心小市林場,遼寧 本溪 117100)

無人機遙感技術(shù)是以無人機為平臺,通過搭載高分辨率的遙感傳感器,從而實現(xiàn)對地球表面或某一特定區(qū)域進(jìn)行高精度觀測的技術(shù)。因此,我們在利用無人機遙感技術(shù)開展森林資源調(diào)查與監(jiān)測工作時,必須要建立完善的森林資源調(diào)查與監(jiān)測體系?？梢酝ㄟ^建立衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)等,來完善森林資源調(diào)查與監(jiān)測體系,以便于能及時發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題,以確保無人機遙感系統(tǒng)能夠正常運行。

1 無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的優(yōu)勢

1.1 高分辨率影像獲取

傳統(tǒng)的航空遙感技術(shù)雖然可以獲取大范圍的影像,但是分辨率有限,難以捕捉到細(xì)節(jié)信息[1]。相比之下,無人機遙感技術(shù)通過搭載高分辨率相機或激光雷達(dá)等設(shè)備,可以獲取更加清晰、詳細(xì)的影像數(shù)據(jù)。這種高分辨率影像數(shù)據(jù)能夠更準(zhǔn)確地反映出森林的類型、密度以及植被分布等信息,為林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測提供了更多的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)支持。同時,高分辨率影像的獲取也可以提高數(shù)據(jù)的分析精度,更好地掌握林業(yè)資源的動態(tài)變化情況,為林業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。因此,高分辨率影像獲取是無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的重要優(yōu)勢之一。高分辨率影像獲取不僅能夠提供更加詳細(xì)的地表信息,還能夠捕捉到森林中的微觀變化和細(xì)微特征。相比傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù),無人機可以低空飛行,更加接近地表,避免了大氣擴散和云層遮擋造成的影響。這樣就能夠獲得更高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù),進(jìn)一步提高對森林資源的監(jiān)測和分析能力。

1.2 靈活性與快速響應(yīng)能力

無人機遙感技術(shù)具有靈活性和快速響應(yīng)能力,使其在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中具備明顯優(yōu)勢。傳統(tǒng)的調(diào)查和監(jiān)測方法通常需要人工上山進(jìn)行實地調(diào)查,耗時、耗力且成本較高。而無人機遙感技術(shù)可以通過遙感傳感器收集大量高分辨率的地理信息數(shù)據(jù),能夠快速獲取廣泛的地面信息。這使得無人機可以在較短的時間內(nèi)覆蓋大范圍的地區(qū),實現(xiàn)對不同地區(qū)的資源進(jìn)行全面調(diào)查。,無人機遙感技術(shù)可以根據(jù)需求進(jìn)行定制化的飛行任務(wù),具備較高的靈活性。它可以根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整飛行高度、軌跡和傳感器參數(shù)等,以滿足不同的監(jiān)測需求。因此,無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的優(yōu)勢在于能夠靈活應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境,提供快速、準(zhǔn)確且高效的數(shù)據(jù)支持,為林業(yè)資源管理提供了強大的技術(shù)支持。

1.3 成本效益與經(jīng)濟(jì)性

相比傳統(tǒng)的針對林地的實地調(diào)查,無人機遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對林地進(jìn)行快速、高效的遙感數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。通過搭載遙感傳感器的無人機,可以對大范圍的林地進(jìn)行高分辨率的遙感影像采集,獲取關(guān)于地表覆蓋、森林結(jié)構(gòu)、植被狀況等數(shù)據(jù),為林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測提供全面的信息[2]。與傳統(tǒng)的人力調(diào)查相比,無人機遙感技術(shù)不僅能夠減少人力資源和時間成本,還能夠降低實地調(diào)查所需的經(jīng)濟(jì)投入。無人機遙感技術(shù)還具有靈活性和可重復(fù)性的優(yōu)勢,可以根據(jù)需要多次進(jìn)行遙感監(jiān)測,提供更持續(xù)、實時的林地信息,進(jìn)一步提高林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性。綜上所述,無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中具有成本效益和經(jīng)濟(jì)性方面的顯著優(yōu)勢。

1.4 適應(yīng)性和數(shù)據(jù)采集

提高無人機遙感技術(shù)在特定環(huán)境下的應(yīng)用,需要考慮環(huán)境適應(yīng)性和數(shù)據(jù)采集的效果。在森林資源調(diào)查與監(jiān)測中,無人機遙感技術(shù)可以在森林覆蓋密集、地形復(fù)雜或人跡罕至的區(qū)域中發(fā)揮重要作用。無人機可以通過航拍獲取高分辨率的圖像數(shù)據(jù),可以清晰地觀察到森林的結(jié)構(gòu)、植被類型和生長情況。同時,無人機遙感技術(shù)還能夠提供更加詳細(xì)和準(zhǔn)確的地形數(shù)據(jù),幫助我們更好地了解森林的地形特征。此外,無人機遙感技術(shù)還可以通過攜帶各種傳感器,在森林中進(jìn)行多種類型的數(shù)據(jù)采集,例如溫度、濕度、氣候等多種環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。通過無人機遙感技術(shù),可以更全面地了解森林的生態(tài)環(huán)境,為林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測提供更多的有效數(shù)據(jù)和信息。因此,提高無人機遙感技術(shù)在特定環(huán)境下的應(yīng)用能力,對于林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測具有重要意義。

2 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

2.1 無人機選擇與配置

無人機選擇與配置方面,在進(jìn)行林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測的應(yīng)用時,需要考慮的因素有很多。首先,根據(jù)調(diào)查的目的和要求,確定所需的無人機類型[3]。例如,如果需要進(jìn)行高分辨率的圖像采集,可以選擇搭載高像素相機的多旋翼無人機;如果需要長時間持續(xù)監(jiān)測某一區(qū)域,可以考慮選擇具有較長續(xù)航時間的固定翼無人機。其次,要根據(jù)實際情況確定無人機的配置參數(shù),例如飛行高度、飛行速度、航線規(guī)劃等。這些參數(shù)的選擇需要考慮到被調(diào)查區(qū)域的大小、地形條件、目標(biāo)物體的特征等因素。最后,為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,對無人機進(jìn)行配備傳感器和穩(wěn)定器也是必要的。例如,可以搭載紅外線傳感器和氣象傳感器,以獲取更多的信息。此外,還可以利用遙感技術(shù)對無人機進(jìn)行地面輔助遙感定位,提高定位精度。因此,在選擇和配置無人機時,需要綜合考慮這些因素,以實現(xiàn)對林業(yè)資源進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的調(diào)查與監(jiān)測。

2.2 傳感器選擇與配置

根據(jù)實際的林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測需求,應(yīng)選擇合適的傳感器,并合理配置在無人機上。常用的傳感器包括光學(xué)傳感器、熱紅外傳感器、多光譜傳感器等。光學(xué)傳感器可用于獲取高分辨率的彩色影像,用于識別植被類型、病害等。熱紅外傳感器可檢測植被的溫度變化,幫助發(fā)現(xiàn)病蟲害等問題。多光譜傳感器可獲取多波段影像,用于進(jìn)行植被指數(shù)計算、植被生長狀態(tài)分析等。傳感器的選擇與配置需要考慮無人機的載荷能力、航行高度以及遙感任務(wù)的具體要求。合理選擇傳感器與配置方案有助于提高林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測的精度和效率。傳感器選擇與配置還需考慮數(shù)據(jù)采集的頻率和精度。不同類型的林業(yè)資源以及監(jiān)測目標(biāo)對數(shù)據(jù)采集的要求不同,因此需要根據(jù)實際情況確定數(shù)據(jù)采集的頻率。例如,對于生長狀態(tài)變化較快的植被類型,如林木,可能需要更頻繁的數(shù)據(jù)采集,以捕捉其生長過程中的變化。而對于穩(wěn)定的地理環(huán)境特征,如土壤類型和地形高程等,則可以適當(dāng)降低數(shù)據(jù)采集頻率。傳感器配置也需要考慮數(shù)據(jù)的精度。針對不同的監(jiān)測目標(biāo),選擇具備合適精度的傳感器,以確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映實際情況。例如,在進(jìn)行植被類型識別時,高分辨率的光學(xué)傳感器可以提供更細(xì)致的影像,從而更準(zhǔn)確地識別不同的植被類型。而在進(jìn)行植被健康監(jiān)測時,熱紅外傳感器的高靈敏度可以更好地捕捉植被的溫度變化,從而準(zhǔn)確判斷植被的健康狀況。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

首先,通過無人機采集的大量影像數(shù)據(jù)可以進(jìn)行圖像處理和分析,從而獲取林業(yè)資源的相關(guān)信息[4]。比如,可以利用圖像處理技術(shù)提取圖像的特征,如植被指數(shù)、植被覆蓋度等,來分析森林的生長狀況和植被類型分布。其次,數(shù)據(jù)處理和分析可以通過建立地理信息系統(tǒng)(GIS)來實現(xiàn)。通過將無人機獲取的數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù)相結(jié)合,可以更準(zhǔn)確地分析林業(yè)資源的分布情況和變化趨勢。此外,數(shù)據(jù)處理和分析還可以應(yīng)用機器學(xué)習(xí)算法,通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,實現(xiàn)對森林資源的智能識別和監(jiān)測。通過數(shù)據(jù)處理與分析,可以為林業(yè)資源的調(diào)查和監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。在無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)處理和分析還可以幫助優(yōu)化林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測的流程。通過建立高效的數(shù)據(jù)處理流程,可以提高數(shù)據(jù)的處理速度和準(zhǔn)確性,減少人工操作的錯誤和主觀影響。同時,利用數(shù)據(jù)處理和分析的結(jié)果,可以制定更科學(xué)合理的林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測方案,提高調(diào)查效果和監(jiān)測效率。

2.4 數(shù)據(jù)融合與提取

通過將無人機獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,可以獲得更全面和準(zhǔn)確的信息。例如,通過融合遙感圖像數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)地形和地貌的三維重建,提高林地資源調(diào)查的精度。此外,還可以通過融合紅外熱像數(shù)據(jù)和光學(xué)圖像數(shù)據(jù),實現(xiàn)對森林火災(zāi)等自然災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)警。對于數(shù)據(jù)提取,可以使用不同的算法和技術(shù)來提取感興趣的地物或特征。例如,可以使用圖像處理算法來提取林地的土地覆蓋類型,如森林、草地和水域等。同時,也可以利用機器學(xué)習(xí)算法識別和提取植被指數(shù),評估林地的植被覆蓋狀況。通過數(shù)據(jù)融合和提取,無人機遙感技術(shù)可以為林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測提供更可靠和全面的信息支持。此外,數(shù)據(jù)融合和提取還可以幫助優(yōu)化無人機的航線規(guī)劃和飛行控制。通過分析融合后的數(shù)據(jù),可以確定需要進(jìn)一步采集的區(qū)域,從而提高航線的效率和覆蓋率。另外,還可以使用數(shù)據(jù)提取的結(jié)果來指導(dǎo)飛行控制,例如在檢測到植被病害或災(zāi)害情況下,及時調(diào)整飛行路線以實施精確的監(jiān)測和管理。

2.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持

通過收集、分析和處理來自無人機遙感傳感器的大量數(shù)據(jù),可以獲得有關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)的詳細(xì)信息。這些數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測森林覆蓋變化、分析森林健康狀況、評估森林資源可持續(xù)利用的潛力等方面。同時,利用數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)和人工智能等方法,可以對無人機遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和模型建立,從而提供科學(xué)決策支持。例如,可以通過識別和量化森林病蟲害的程度,為森林保護(hù)和防治提供參考;可以利用無人機遙感數(shù)據(jù)預(yù)測林火的發(fā)生概率,指導(dǎo)火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急管理工作。數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持還可以幫助優(yōu)化林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測的工作流程。傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查需要大量的時間、人力和物力投入。而利用無人機遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,則能夠提高工作效率和減少成本[5]。通過遠(yuǎn)程遙感和無人機的高分辨率影像,可以快速獲取大范圍的森林信息,而無須進(jìn)行傳統(tǒng)的人工測量或地面調(diào)查。無人機遙感技術(shù)還可以實現(xiàn)對難以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測,例如山區(qū)或沼澤地等。這種高效性和便捷性使得林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測工作更加精確快速,提高了數(shù)據(jù)采集的頻率和時效性?；谶@些數(shù)據(jù),決策者可以更及時地了解和評估森林的狀態(tài)和變化,及時采取相應(yīng)的管理措施,確保森林資源的合理利用和保護(hù)。因此,數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持不僅能夠提高工作效率,還能夠提供科學(xué)依據(jù),促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

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)用策略具有廣闊的前景和潛力。通過充分利用無人機遙感技術(shù),能夠更好地了解和保護(hù)林業(yè)資源,為林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和支撐。然而,與此同時,需要認(rèn)清該技術(shù)的挑戰(zhàn)和問題,并采取相應(yīng)的措施和策略來應(yīng)對,以確保無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的有效應(yīng)用。