無人機遙感技術在林業(yè)病蟲害防治中的應用淺析

摘 要 隨著對自然資源開發(fā)程度的加深，人們逐漸認識到生態(tài)環(huán)境遭到破壞將要面臨的嚴重后果，因此尋找科學高效的方法控制林業(yè)病蟲害至關重要。在現(xiàn)代科技水平不斷提升的背景下，無人機遙感技術開始被應用于林業(yè)病蟲害的監(jiān)測防治工作中。為推廣無人機遙感技術，介紹該技術在林業(yè)有害生物防治中的應用優(yōu)勢，并對無人機的具體應用展開詳細探討。

關鍵詞 無人機遙感技術；林業(yè)病蟲害防治；應用

中圖分類號：S763 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.045

無人機制造技術水平的不斷提升，不僅拓寬了無人機的應用范圍，而且極大地優(yōu)化了無人機的應用效果。在林業(yè)病蟲害防治過程中合理應用無人機，不但能夠提升林業(yè)病蟲害監(jiān)測結果的準確性，提高防治效果，而且能降低管護成本。同時，最新的無人機技術能更好地兼容現(xiàn)代化技術及設備，繼而達到優(yōu)化林業(yè)病蟲害防治體系的目的。基于此，筆者通過對無人機在林業(yè)病蟲害監(jiān)測方面的應用情況進行深入探討，提高無人機在該領域的利用率，從而促使林業(yè)病蟲害防治效果的提升，繼而提高我國的林業(yè)產(chǎn)量并取得更高的經(jīng)濟效益。

1 開展林業(yè)病蟲害防治工作的意義

林業(yè)病蟲害指的是對森林植被的健康造成影響的病害和蟲害。大部分的病原菌和害蟲通過破壞、啃食樹木的不同部位獲得營養(yǎng)支持，導致樹木出現(xiàn)營養(yǎng)不良的情況，甚至造成樹木死亡[1]。如果不及時采取防治措施，可能會導致森林資源嚴重損失。因此，病蟲害防治工作旨在保護森林資源，維護其健康生長，確保森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。

2 無人機遙感技術簡介

基于遙測遙控、遙感傳感和無人機控制等多項前沿科技的發(fā)展，無人機遙感技術已逐漸滲透至眾多行業(yè)，展現(xiàn)出智能化的特性與自動化的能力。這種技術的運用能快速收集各種地理信息的特征，同時對其進行實時處理及深層解析，構建完整的空間模式。由于具備使用方便、節(jié)約成本、可靈活移動等諸多優(yōu)點，無人機遙感技術目前已進入實踐應用環(huán)節(jié)，且成為航空遙感的研究主題之一。無人機作為一種無人員乘坐的飛行設備，可通過電腦實現(xiàn)遠距離操縱，可完成人類難以承擔的工作；還可以固定地點升空，對飛行的環(huán)境和起降場所的要求相對寬松，在實踐中可有十分廣泛的應用。

3 傳統(tǒng)林業(yè)資源調(diào)查和病蟲害防治方法的局限性分析

3.1 傳統(tǒng)林業(yè)資源調(diào)查方法的局限性

人力巡查是最傳統(tǒng)的森林資源評估方法，但這種方法具有明顯的不足，如人力資源消耗巨大且效率較低、人員技能差異可能影響數(shù)據(jù)采集的準確度等，不能適應現(xiàn)代林業(yè)資源調(diào)查的要求。衛(wèi)星圖像分析也是較為常用的調(diào)查方法，然而盡管衛(wèi)星圖像可以替代部分人力，但仍面臨操作煩瑣、信息收集時間較長等問題。而使用飛行器雖然能提高工作效率并縮短周期，但因其昂貴的維護成本無法作為常規(guī)的數(shù)據(jù)收集工具。

3.2 傳統(tǒng)方法的局限性

3.2.1 監(jiān)測方法的局限性

1）調(diào)查方式。當前，我國森林保護中關于疾病與昆蟲的數(shù)據(jù)收集主要依賴植物保護專家的現(xiàn)場勘察及樣本獲取，這種傳統(tǒng)的勞動密集型方式存在諸多問題，如消耗體力、浪費時間、效果不佳等。此外，這種方法有較強的主觀性，可能造成錯誤，從而影響對森林生態(tài)系統(tǒng)疾病的識別，不利于病蟲害防治。

2）實驗檢測方式。傳統(tǒng)的實驗檢測方法需要人工進行樣本采集，之后結合林業(yè)資源實際情況進行實驗觀察。該方法不僅實施難度大，而且可能會在大規(guī)模對植物樣本進行采集時破壞原本的林業(yè)生態(tài)環(huán)境。

3）星載、機載平臺調(diào)查監(jiān)測方式。不管是采用衛(wèi)星平臺還是機載平臺開展全天候作業(yè)，采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)都存在準確性不足的問題。之所以會出現(xiàn)這種情況，主要是受實時氣候及空間分辨率等因素的影響，導致采集到的數(shù)據(jù)誤差率較大。加之此方法采集過程煩瑣復雜，成本高昂，無法有效滿足林業(yè)有害生物監(jiān)測需求。

3.2.2 防治方法的局限性

當前我國采用的主要林業(yè)病蟲害控制策略以物理方式為主，尤其是針對害蟲。主要方式包括以下3種。1）利用昆蟲網(wǎng)吸引并捕捉。該方法只能針對飛行害蟲，需要大量的人力進行操作和維護，且覆蓋范圍有限，無法有效應對大規(guī)?；驈V泛分布的病蟲害。2）使用性引誘劑進行誘殺。該方法的使用效果受到多種因素的影響，如天氣、溫度、濕度等。3）使用黑光燈進行滅殺。這種方法可能對非目標昆蟲造成影響。

人工施用農(nóng)藥也是傳統(tǒng)林業(yè)病蟲害防治方式。這種方式見效較快，但農(nóng)藥過量使用會破壞生態(tài)平衡，導致害蟲的天敵減少，還會增強病蟲害抗藥性，從而加劇病蟲害的反彈。我國的森林資源每年都在增長，氣候條件也在不斷變化，導致林業(yè)病蟲害的發(fā)生范圍逐漸擴大，因此傳統(tǒng)的方法已經(jīng)無法滿足需求。

4 無人機在林業(yè)病蟲害防治中的應用優(yōu)勢

4.1 經(jīng)濟效益高

借助無人機，可通過高壓噴發(fā)的方式噴灑藥物，通過將藥物的狀態(tài)由液態(tài)改變?yōu)殪F狀，可有效降低藥物的流動速度，逐步擴大藥物的噴灑范圍。在藥劑使用量相同的情況下，因藥物能夠更加均勻地覆蓋在植物上，防治效率可得到顯著提升[2]。不僅如此，無人機遙感技術的應用使得林區(qū)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測更加便利，能夠更加及時地發(fā)現(xiàn)病蟲害并能對局部有針對性地施加藥物，減輕了藥物對環(huán)境的污染，且能獲得更加理想的病蟲害控制效果。

4.2 機動靈活

相較于傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，無人機工作主要的優(yōu)勢在于機動且靈活。以目前應用最廣泛的四旋翼無人機為例，在正常地面上，不需要使用發(fā)射器或借助特殊跑道便可輕松完成起飛和降落動作。同時，無人機具有極快的飛行速度，能大幅縮短檢查時間，并且能從高空觀察林區(qū)樹木的情況，相較于人工仰頭觀察的方式更能獲知樹木的總體狀況。搭配高分辨率的相機，無人機便可將實時拍攝到的高分辨率圖像發(fā)送至計算機，管理人員便可依據(jù)高分辨率的圖像或影像更為準確地判斷林業(yè)病蟲害發(fā)生情況，繼而及時采取有效措施來維護地區(qū)的林木安全。

4.3 高效安全

無人機遙感技術的應用讓化學噴灑作業(yè)的安全性得到了顯著改善，且讓防治效果更加可靠且有效[3]。1）無人機遙感技術集成先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、差分全球定位技術和遙感應用技術。這些技術的結合使得無人機能夠自動化、智能化地執(zhí)行化學藥劑噴灑任務，避免了傳統(tǒng)人工噴灑中可能存在的操作誤差和重復噴灑問題，從而提高了噴灑效率。2）無人機具有高度的機動性和靈活性，可以輕松到達一些人工難以進入的區(qū)域，確?；瘜W藥劑能夠準確、均勻地噴灑到目標區(qū)域。這種靈活性不僅提高了作業(yè)效率，還降低了人工操作的風險。3）利用無人機進行化學噴灑作業(yè)時，人員可以遠離作業(yè)區(qū)域，降低了接觸化學藥劑帶來的健康風險。同時，無人機的操作減少了人工干預和操作時間，提高了作業(yè)的安全性。隨著林業(yè)繁榮發(fā)展，無人機能產(chǎn)生的經(jīng)濟與生態(tài)效益還將持續(xù)提高，這也是傳統(tǒng)人工作業(yè)方式無法比擬的。

5 實際應用

5.1 在監(jiān)測環(huán)節(jié)的應用

在林業(yè)病蟲害防治過程中，監(jiān)測是非常重要的一個環(huán)節(jié)。對林業(yè)病蟲害監(jiān)測的不到位，會嚴重影響林業(yè)病蟲害防治計劃的實施效果；林業(yè)有害生物監(jiān)測結果越準確，其防控計劃在實施的時候就越有效，取得的防控效果就越好。工作人員可結合監(jiān)測結果，采取合理的預防與治療方法，以此確保治療計劃的有效性。采用無人機進行森林病蟲害動態(tài)監(jiān)測，不僅能夠擴大監(jiān)測范圍，而且可以實現(xiàn)由遠程高海拔監(jiān)測到遠程低海拔監(jiān)測的轉變，從而對林區(qū)進行全方位監(jiān)測。例如，一般情況下，林區(qū)樹木若正常生長，對紅、藍光波的吸收能力很強，這就代表森林區(qū)域?qū)G光和紅外波段的反射率較高。在遭受病蟲害侵蝕時，樹木的葉片大量枯萎，導致該片森林區(qū)域的紅藍光吸收率明顯下降，對綠光和紅外波段的反射率也隨之降低。以山東省曲阜市國有石門寺林場為例，在該林場對赤松林及林下構樹、黃荊等灌木生長狀況的調(diào)查工作中，通過無人機大范圍調(diào)查了松林情況，并準確標記出現(xiàn)松樹枯死或松針變色的區(qū)域，為之后的人工調(diào)查提供了方向。對郁閉度小的林分，無人機拍照后，計算機可以有效分析林下構樹、黃荊等灌木的覆蓋度、長勢情況等因子，進而研究林下天然灌木對目標林分的生長

脅迫。

此外，應用無人機遙感技術能夠進一步明確林業(yè)病蟲害的發(fā)展態(tài)勢，在準確定位異常林情的同時，深入分析林業(yè)病蟲害的發(fā)生原因，對病蟲害的特征及原理進行總結，預測其可能造成的經(jīng)濟損失，并在此基礎上根據(jù)當?shù)貙嶋H情況提出最佳解決方案[4]。例如，在國有石門寺林場病蟲害防治工作中，工作人員可以清楚地掌握監(jiān)控范圍，并且可以準確地指定無人機的上升或下降位置；利用無人機飛行控制軟件，可以根據(jù)當?shù)氐娘L向和風速變化，實現(xiàn)精準的飛行路線規(guī)劃，從而獲得最優(yōu)的監(jiān)測效果。

5.2 在防治環(huán)節(jié)的應用

控制無人機，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境情況，并將其與手動微觀監(jiān)測結果相結合，從而獲取更加直觀、準確的病蟲害信息，幫助工作人員更好地制訂防控方案，從而增強防治效果。部分地區(qū)不易到達，而利用無人機，可實現(xiàn)精準防治[5]。在曲阜市國有石門寺林場，由于地形復雜、面積廣闊，傳統(tǒng)的林業(yè)病蟲害防治方法難以有效實施。隨著植保無人機的引入，該地區(qū)的林業(yè)病蟲害防治工作取得了顯著成效。在一次針對落葉松早落病的防治行動中，曲阜市國有石門寺林場利用植保無人機搭載特制藥劑，在飛行過程中進行精準噴灑，出色地完成了防治工作。

與傳統(tǒng)的防治方法相比，無人機的應用大大提高了防治效率。同時，由于無人機能夠精確控制藥劑噴灑量和范圍，減少了化學藥劑的使用量，降低了對環(huán)境的污染。此外，通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，防治人員能夠及時評估防治效果，調(diào)整防治策略。采用無人機技術進行林業(yè)病蟲害預防和控制可以節(jié)省大量的人力物力，并且能夠取得更好的預防和控制效果。

6 結語

通過分析傳統(tǒng)森林有害生物防治模式的缺點和不足，充分認識到使用無人機遙感技術提高森林病蟲害防治效率的重要性。提高無人機在森林病蟲害監(jiān)測和控制中的使用率，可以有效提高林業(yè)病蟲害防治的科學性，為林業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供基本保障。

參考文獻：

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（責任編輯：劉寧寧）