試論無人機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用前景

王超

無人機(jī)，是利用無線電遙控設(shè)備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛行器，實(shí)際上是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱。與有人駕駛飛機(jī)相比，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。在單位時(shí)間內(nèi)，使用無人機(jī)觀察面積更大，成本更低，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)；傻瓜式操作，一鍵式回收；清晰攝像頭，清晰成像，實(shí)時(shí)了解火險(xiǎn)數(shù)據(jù)；無線數(shù)字傳輸，避免野外架線；可組合成空中飛行監(jiān)控系統(tǒng)，可大范圍、多區(qū)域在森林區(qū)域進(jìn)行防火偵察；數(shù)字云臺(tái)結(jié)合GPS，火點(diǎn)精確定位，險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)回饋，輔助搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮決策；人機(jī)分離，安全性高。無人機(jī)的應(yīng)用避免原始人工了望觀察火情的局限，實(shí)現(xiàn)林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，減少林業(yè)部門費(fèi)用支出和管理成本。在監(jiān)控森林火情的同時(shí)，還可對(duì)森林資源、生態(tài)環(huán)境、森林病蟲害及野生動(dòng)物等進(jìn)行有效監(jiān)控。

1當(dāng)前自然保護(hù)區(qū)工作現(xiàn)狀

隨著社會(huì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)，空氣污染日益嚴(yán)重，人類回歸自然的渴望更加強(qiáng)烈，對(duì)城市園林地面積進(jìn)一步加大，使森林防火和森林管護(hù)工作形勢(shì)更加嚴(yán)峻，為有效減少和預(yù)防森林火災(zāi)的發(fā)生，保護(hù)森林資源和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，需要投入大量的人力物力。當(dāng)前，針對(duì)人防巡護(hù)面積小、視野狹窄、地形地勢(shì)崎嶇、森林茂密等森林防火不利因素，積極創(chuàng)新，勇于探索，積極嘗試新方法開展森林防火和森林資源監(jiān)測(cè)工作，勢(shì)在必行。

1.1管護(hù)面積大，人力物力不足

普遍存在的問題是人均管護(hù)面積大，巡護(hù)設(shè)備簡(jiǎn)陋。以遼寧努魯兒虎山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例，保護(hù)區(qū)自然資源管護(hù)面積為16128.6公頃，平均海拔在600米以上，海拔800米以上的山峰有10座，占全山脈的22%，海拔1000米以上山峰有4座，占全山脈總數(shù)的40%。保護(hù)區(qū)內(nèi)國(guó)家重點(diǎn)野生保護(hù)植物4種，中國(guó)瀕危保護(hù)植物7種；國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物34種。維管植物1015種，脊椎動(dòng)物354種。具有豐富的生物多樣性和巨大的保護(hù)價(jià)值。目前，保護(hù)區(qū)共有正式護(hù)林員43人，人均管護(hù)面積320.93公頃，加上防火緊要期臨時(shí)護(hù)林員33人，也達(dá)到181.57公頃/人，而通用的巡護(hù)工具只是摩托車和對(duì)講機(jī)。

1.2動(dòng)植物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)耗時(shí)耗力

為及時(shí)了解自然保護(hù)區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)變化狀況，以及區(qū)內(nèi)水文、土壤、植被、地表徑流、地下徑流、動(dòng)物遷徙規(guī)律等情況對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響，以便有的放矢地落實(shí)各項(xiàng)保護(hù)措施，需要不定期進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。然而人們單憑肉眼很難掌握位置較高的樹冠枝葉物候情況。若僅靠科研監(jiān)測(cè)人員徒步監(jiān)測(cè)，不僅消耗體力，耗費(fèi)時(shí)間，還存在管理“盲區(qū)”，嚴(yán)重影響科研效果。

1.3病蟲害防治難度大

通常的森林生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)是喬木層、灌木層和草本層分明，喬木層樹高林密，林下灌木及草本層生長(zhǎng)茂盛。很多地域不便于人工進(jìn)行病蟲害防治和藥物噴灑。植物是自然保護(hù)區(qū)野生生物的主體，對(duì)植物的保護(hù)必須具有病蟲害預(yù)報(bào)、檢疫、防治等措施。以遼寧努魯兒虎山國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)為例，保護(hù)區(qū)具有落葉闊葉林的典型性和天然山杏林的成片性，植被茂密、山高坡陡，特別是面積達(dá)到3713.1公頃的核心區(qū)內(nèi)，大部分路段年久失修，路況較差，險(xiǎn)處叢生，加大了病蟲害防治工作難度。

2無人機(jī)技術(shù)在保護(hù)區(qū)管理上的應(yīng)用前景

2.1森林防火方面

無人機(jī)可通過搭載的遙感設(shè)備進(jìn)行日常巡查，進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，將森林火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)。對(duì)一些林區(qū)死角也能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)與布控，解決地面巡護(hù)無法顧及的偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)生林火的問題。對(duì)可疑點(diǎn)或區(qū)域，可通過飛行控制單元實(shí)時(shí)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間懸停監(jiān)控；對(duì)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行火情態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高滅火作戰(zhàn)效率，防止救火人員的傷亡。在煙霧較大等惡劣環(huán)境能夠找出高溫火點(diǎn)，準(zhǔn)確把握和及時(shí)了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的各種動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)一步提高火情監(jiān)測(cè)效率。無人機(jī)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在火場(chǎng)高溫、煙霧（低可見度）、有害氣體等多種復(fù)雜環(huán)境下工作；多種載荷支持白天、夜間工作，全天候隨時(shí)可執(zhí)行任務(wù)；效率高，巡查速度10米/秒，巡查范圍最遠(yuǎn)可達(dá)10公里，若干數(shù)量無人機(jī)可建立相對(duì)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)成移動(dòng)節(jié)點(diǎn)群，進(jìn)行森林日常巡護(hù)；人機(jī)分離，安全性高，最大限度保障消防人員生命安全；攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)迅速，起落對(duì)環(huán)境要求低。

2.2科研監(jiān)測(cè)方面

運(yùn)用無人機(jī)開展轄區(qū)邊界巡查、動(dòng)植物信息采集工作，可確保轄區(qū)森林資源安全，更好地促進(jìn)生物多樣性保護(hù)。相比人力巡護(hù)，無人機(jī)的巡航覆蓋面積大，巡航時(shí)間久，巡航里程長(zhǎng)，并且可利用航拍建模軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成正攝投影，為下一步資源管護(hù)工作提供了有效數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高空資源監(jiān)測(cè)和地理信息數(shù)據(jù)采集的目的。從而有效解決人力物力不足的難題，全面提升巡查監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)地空巡護(hù)監(jiān)測(cè)有機(jī)結(jié)合，為資源管護(hù)保駕護(hù)航。

2.3森林病蟲害防治方面

在不便于人工防治的地區(qū)地帶，如植被茂密、山高坡陡地區(qū)，借助無人機(jī)技術(shù)對(duì)森林蟲害進(jìn)行藥物噴灑，遠(yuǎn)距離遙控操作，調(diào)節(jié)作業(yè)高度、藥滴漂移，利用旋翼產(chǎn)生的下旋氣流有助于提高藥滴對(duì)森林層次的穿透性，保障噴灑作業(yè)人員安全的同時(shí)可節(jié)省水和藥物使用量。而且無人機(jī)技術(shù)防治效率比人工防治效率要高，每天可防治300～500畝，節(jié)水節(jié)藥、噴灑均勻、節(jié)省勞動(dòng)力。還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，避免技術(shù)人員因長(zhǎng)時(shí)間與藥物近距離接觸帶來的身體傷害，達(dá)到病蟲害防治目的。