無人機技術在森林病蟲害防治中的應用及對策

李海軍

（甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)管護中心隆暢河自然保護站 甘肅張掖 734400）

近年來，隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的不斷深入人心，森林資源保護工作備受關注，森林病蟲害防治作為森林資源保護的重要一環(huán)引起了高度重視。隨著森林覆蓋面積的增加，森林病蟲害種類與數(shù)量日益增多，輕則導致樹木干枯、葉片發(fā)黃，重則導致大面積樹木死亡[1]，嚴重破壞了森林結構與林木資源安全。以前，森林病蟲害防治主要以人工方式為主，不僅無法覆蓋整個林區(qū)，而且防治效率低下。為切實做好森林病蟲害防治工作，各地區(qū)大力引進各種現(xiàn)代化科學技術手段，無人機技術即為其中之一。無人機技術憑借其成本低、效益高、操作簡單等優(yōu)勢在森林病蟲害防治中得到了廣泛推廣與應用，顯著提升了森林病蟲害防治效果?；诖?，探討無人機技術在森林病蟲害防治中的應用及對策建議，對于有效防治森林病蟲害、助力林業(yè)產業(yè)又好又快發(fā)展等意義重大。

1 無人機技術概念、特點及優(yōu)勢

1.1 概念

無人機是綜合運用無線電遙控設備與自身搭載的程序控制裝置等以實現(xiàn)不載人飛行的一種飛行器[2]。與載人飛行器相比，無人機具有體積小、成本低、能耗低、質量輕、起飛條件受限較少等諸多優(yōu)勢，即便在無人駕駛條件下，依然可以高效完成各種繁雜的空中飛行任務。一般情況下，無人機由飛行構件、無線通信系統(tǒng)、自動導航系統(tǒng)、遠程自動化操作程序等部分組成。因無人機應用的領域不同，其搭載的儀器與系統(tǒng)也存在著一定的差異。如今，最常見的無人機包括無人直升機、固定翼無人機、多旋翼無人機等類型[3]。

1.2 技術特點

1.2.1 靈活性與環(huán)境適應性強

靈活性強是無人機技術的重要特點之一。在傳統(tǒng)作業(yè)模式下，飛機駕駛主要以人工為主，必須綜合考慮作業(yè)區(qū)域的危險性，大部分危險區(qū)域飛機極難進入。而無人機技術可以有效彌補上述問題，高效地完成諸多高難度的勘測任務，并獲取精準的數(shù)據(jù)信息。另外，就體型而言，無人機相對輕便，這也決定了其操作靈活，可以快速適應各種環(huán)境條件[4]。

1.2.2 功能多樣化，適用于多項工作

無人機功能眾多且配置靈活，多數(shù)功能型設備都可以重組或拆卸。因此，在實際作業(yè)中可以結合具體作業(yè)條件提前調整設備，以滿足多元化作業(yè)需求。另外，無人機可以配備測繪相機、激光雷達、多光譜相機等設備，功能強大，且易于調整。通常，在無人機設計時，都會綜合考慮云臺負載物功能，以確保其在執(zhí)行各種任務時使用相對應的功能。

1.2.3 信息獲取效率高，精準度高

無人機的信息獲取能力較強，且速度快。在執(zhí)行任務時，無人機獲取的高清的畫面及高精準度的勘測數(shù)據(jù)，為后續(xù)研究提供了可能。近年來，隨著信息技術與人工智能的飛速發(fā)展，無人機技術成功融合5G技術，大幅提升了信息收集速率，有效解決了無人機操作領域專業(yè)人才缺失的問題[5]。

1.3 無人機技術在森林病蟲害防治中的優(yōu)勢

無人機技術在森林病蟲害防治中的應用，既可以顯著改善以往傳統(tǒng)人工防治效率低、效果差等問題，又能科學監(jiān)測林業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，為技術人員動態(tài)監(jiān)測與維護森林資源提供一定的便利。

1.3.1 病蟲害調查簡單化

一般情況下，森林資源面積廣泛，地形地貌奇特，生態(tài)環(huán)境復雜，傳統(tǒng)的人工病蟲害調查必將消耗大量的人力、物力與財力，且調查難度大，調查效率與質量不高。另外，受氣候、森林地形地貌、交通等因素限制，人工調查無法深入高山峻嶺等危險區(qū)域，嚴重制約了森林病蟲害調查工作的正常開展[6]。然而，無人機可以深入整個森林區(qū)域進行航拍，即便是在地形地貌與環(huán)境復雜的區(qū)域，其也可以正常開展病蟲害監(jiān)測工作，顯著降低了調查工作難度。

1.3.2 監(jiān)測手段科技化

無人機搭載的影像航拍技術擁有監(jiān)測功能，可實時動態(tài)監(jiān)測與拍攝森林病蟲害狀況，即便是在地形復雜的區(qū)域，依然能夠實現(xiàn)快速、精準拍攝，并及時向相關工作人員反饋拍攝獲取的病蟲害信息。另外，聯(lián)合應用多臺無人機拍攝，可高效完成長時間的精準拍攝作業(yè)，既能大幅提升工作人員的工作效率與質量，又能助力森林病蟲害防治工作的信息化與現(xiàn)代化。

1.3.3 防治高效化

就傳統(tǒng)森林病蟲害防治工作而言，充沛的人力、物力與財力是順利開展病蟲害監(jiān)測與防治的重要條件。然而，多數(shù)林區(qū)地形地貌復雜，為病蟲害監(jiān)測與防治帶來了很大困難。將無人機技術應用于森林病蟲害防治工作當中，既可以明顯減少各項投入成本，又能實時動態(tài)監(jiān)測病蟲害發(fā)生發(fā)展趨勢，最終使病蟲害防治效率實現(xiàn)大幅提升[7]。

2 無人機技術在森林病蟲害防治中的應用

2.1 在森林病蟲害調查中的應用

首先，借助無人機技術可以高效開展森林病蟲害遠程調查。無人機技術與遙感技術相結合，通過遠程操作，實現(xiàn)全方位調查與巡視森林病蟲害類型及其對森林的破壞程度，并在屏幕上精準反映森林病蟲害的狀態(tài)[8]，為后續(xù)高效開展病蟲害防治工作提供有效的參考依據(jù)。遙感技術以圖片的形式將調查結果輸送至移動終端，工作人員可以據(jù)此了解森林病蟲害狀況，以便采取切實可行的病蟲害防治措施，顯著提升森林病蟲害防治效果。

其次，無人機搭載光譜相機、可見光相機等設備，可在一次飛行當中獲取不同光譜波段的精準數(shù)據(jù)，高效調查森林病蟲害危害情況。一般情況下，光合作用是林木生長過程中的重要環(huán)節(jié)之一，健康的林木光合作用極為活躍，在此過程中會吸收大量的紅光，并發(fā)射紅外線的光譜；一旦林木遭受病蟲害侵襲，部分葉片將會枯萎甚至死亡，其光合作用明顯下降，吸收的光也較少，溫度也較低，紅外輻射弱。在實際工作當中，可以運用上述原理充分發(fā)揮無人機技術的優(yōu)勢，以高效開展病蟲害調查工作，仔細分析與處理無人機反饋的數(shù)據(jù)與圖片信息，為管理人員精準掌握森林病蟲害類型及其危害程度提供便利，并據(jù)此提出針對性的治理措施。另外，計算機技術多方位處理與分析無人機傳遞的病蟲害信息，為今后病蟲害防治工作提供了明確的方向。

最后，無人機技術擁有精準的定位功能，在大范圍森林資源病蟲害防治工作中較為適用。借助無人機定位技術，可精準確定森林病蟲害發(fā)生的區(qū)域及面積，為病蟲害精準防治提供有效參考，以顯著提升森林資源病蟲害防治效果[9]。

無人機技術在森林病蟲害調查中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，因此，需結合實際情況，充分發(fā)揮無人機技術的優(yōu)勢，提升森林病蟲害調查的準確性，助力林業(yè)產業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展。

2.2 在森林病蟲害防治中的應用

無人機技術在制定森林病蟲害防治方案中也具有廣泛用途。

首先，經(jīng)無人機勘察獲取的圖片清晰度較高，工作人員可以據(jù)此精準判斷森林病蟲害種類、特點與危害程度等，為后續(xù)有效防治提供強有力支撐。部分陡峭地區(qū)植被茂密，森林病蟲害繁雜，顯著增加了森林病蟲害實際調查與治理方案制定難度[10]。無人機技術有效彌補了以上缺陷，可顯著提升病蟲害防治效果與水平。

其次，借助無人機搭載裝置，向森林病蟲害發(fā)生區(qū)域噴灑農藥。通過遠程控制將無人機置于特定區(qū)域，其在飛行過程中會產生氣流，在氣流作用下農藥易于廣泛擴散，為藥物大范圍發(fā)揮作用創(chuàng)造了有利條件，顯著提升了農藥噴灑效果，為防治方案制定提供了新的選擇。

最后，結合實際工作需求，選擇適宜的無人機技術，并融合衛(wèi)星遙感技術等其他先進技術，精準確定森林病蟲害嚴重區(qū)域及重點發(fā)生部位，據(jù)此制定科學、合理的防治方案，以有效提升森林病蟲害防治工作效率與水平。

3 應用對策建議

盡管無人機技術在森林病蟲害防治中具有顯著的優(yōu)勢，但是在實際應用過程中也存在著一些共性問題，亟須逐步進行解決。可從多方面著手解決這些問題。

3.1 增強無人機續(xù)航能力，強化其技術研究

目前，市場上無人機種類繁多，由于各行各業(yè)對無人機的要求不同，因此，生產廠商必須投入充足的資金制造各種類型的無人機，以滿足各行業(yè)多樣化的需求。當前，市場上無人機電池容量相對較小，僅能供無人機飛行20 min～30 min。就森林病蟲害防治工作而言，無人機技術應用還受諸多因素影響，例如，大風會影響無人機噴灑線路的準確性；無人機飛行時間較短，一旦病蟲害發(fā)生范圍廣泛，其無法滿足長時間噴灑藥物的需求，最終導致病蟲害防治效果不佳。據(jù)此，無人機生產廠家應當在控制成本的前提條件下，積極創(chuàng)新無人機技術，優(yōu)化與完善其制造材料選擇，增加無人機續(xù)航時間，顯著拓寬無人機技術在森林病蟲害防治領域的使用范圍。另外，還應當持續(xù)研發(fā)輕量化的無人機平臺及其搭載設備，盡可能研發(fā)出集多種功能于一體的平臺，減少搭載設備數(shù)量，既可以提升無人機的有效負載能力，又有利于保持較長的續(xù)航時間。

除此之外，林區(qū)環(huán)境繁雜，這對無人機的飛行穩(wěn)定性提出了嚴峻考驗。無人機體積小且質量輕，導致其抗風性能較差，在飛行過程中，極易受到風力的影響而出現(xiàn)不同程度的傾斜、顛簸甚至機載監(jiān)測設備失靈等現(xiàn)象，嚴重時還會導致無人機無法正常使用。為使無人機技術的作用得以充分發(fā)揮，相關部門必須重視無人機科技研發(fā)工作，例如，優(yōu)化升降技術、提高抗風性能、增強機載監(jiān)測設備穩(wěn)定性等，以確保無人機在惡劣的環(huán)境條件下依然可以安全、正常開展各項工作[11]。另外，必須強化無人機技術培訓工作，定期做好相關技術維護與完善工作，助力無人機技術在森林病蟲害防治中的價值得到充分發(fā)揮。

3.2 培養(yǎng)專業(yè)的無人機操作團隊

無人機技術應用的專業(yè)性較強。在實際工作當中，普遍缺少專業(yè)的技術人員，大多數(shù)森林病蟲害防治工作人員的年齡較大，學歷有限，不能精準操控無人機，導致無人機技術應用難以開展。相關部門應當在林區(qū)挑選技術人員參加無人機構造、工作原理、操作技巧等方面的專業(yè)知識與技術培訓，并嚴格執(zhí)行“持證上崗”制度，以組建專業(yè)的無人機森林病蟲害防治團隊，規(guī)范無人機操控[12]，充分發(fā)揮無人機在森林病蟲害防治工作中的作用。

4 結語

無人機技術在森林病蟲害防治中的應用廣泛。與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比，無人機的靈活性與環(huán)境適應性強，功能強大且信息獲取效率高，精準度高，為高效開展森林病蟲害調查與制定森林病蟲害防治方案創(chuàng)造了良好條件，顯著提升了森林病蟲害防治效果。然而，在實際應用中依然存在一定的問題，亟須相關部門通過增強無人機續(xù)航能力、培養(yǎng)專業(yè)的無人機林業(yè)團隊、強化無人機的技術研究等有效措施，提升無人機技術在森林病蟲害防治中的應用效果，助力林業(yè)產業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)、健康發(fā)展。