無人機遙感技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

劉天嬌

摘 要：信息時代背景下，無人機遙感技術(shù)得到廣泛發(fā)展，采用無人機遙感先進技術(shù)可實現(xiàn)對林業(yè)各項資源的快速、準確調(diào)查，提升林業(yè)資源在我國發(fā)展過程中的重要價值和作用。傳統(tǒng)林業(yè)各項資源調(diào)查受人為因素、環(huán)境因素影響，實際調(diào)查工作中精度低，不能實現(xiàn)“精準調(diào)查”。依據(jù)林業(yè)的實際發(fā)展現(xiàn)狀，來加大對林業(yè)資源的保護和開發(fā)力度，采用無人機遙感技術(shù)具有成本低廉、操作靈活、安全性高等優(yōu)勢，可實現(xiàn)小區(qū)域精準的資源調(diào)查，將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)資源調(diào)查中，對未來林業(yè)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無人機遙感技術(shù);圖像處理;林業(yè)資源監(jiān)測;林業(yè)資源調(diào)查

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國在無人機遙感技術(shù)方面的研究也越來越深入。當前，我國的無人機遙感技術(shù)得到了進一步發(fā)展和完善，而將其運用于林業(yè)生產(chǎn)過程中，在有效降低工作量、節(jié)省人力物力消耗的基礎(chǔ)上，還可以全面、實時的監(jiān)測林業(yè)的生產(chǎn)動態(tài)，從而極大的保障監(jiān)測信息的準確性、科學(xué)性、有效性，并且有效防范各種自然災(zāi)害問題，從而提高林業(yè)資源的經(jīng)濟效益，將其無人機遙感技術(shù)運用于林業(yè)生產(chǎn)過程中，能迅速并準確獲取大量信息，實現(xiàn)對森林高效、全面監(jiān)控，節(jié)省不必要的人力、物力投入，并且有效防范各種自然災(zāi)害問題，從而提高林業(yè)資源的經(jīng)濟效益，以期推動其在林業(yè)資源生產(chǎn)過程中的良好應(yīng)用。

一、無人機遙感技術(shù)的概述

1.無人機遙感的簡介

無人機遙感技術(shù)是指利用無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)等進行數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。它具有體積小、重量輕的特點，而費用成本較低，用途多樣。無人機遙感技術(shù)是以無人飛行器為核心的搭載遙感、圖像傳感等設(shè)備的工作系統(tǒng)，其以無線電和GPS支持，運用CPS系統(tǒng)來準確獲取目標相關(guān)信息，并且在GIS技術(shù)的協(xié)助下，來實現(xiàn)其與3s技術(shù)的有效融合，可實現(xiàn)準確、高速獲取林業(yè)資源調(diào)查和森林防火監(jiān)測，為相關(guān)工作提供便利。

2.無人機遙感技術(shù)的工作原理

無人機感應(yīng)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操作的無載人飛機，它以無人飛行器為平臺，搭載多種不同的遙感傳感器獲取遠程空間遙感信息，通過電子信息技術(shù)加工處理后，按照一定精度要求制作出正射遙感影像。無人機根據(jù)預(yù)先的設(shè)定相關(guān)參數(shù)，參數(shù)設(shè)置完畢后，以無人機自駕系統(tǒng)實現(xiàn)智能化自動飛行，需要情況下，也可切換成手動控制飛行，飛行中無人機數(shù)據(jù)和地面指揮中心數(shù)據(jù)互通，無人機航拍圖像信息能夠?qū)崟r傳遞給地面指揮中心，指揮中心根據(jù)圖像和工作需求，可調(diào)整無人機航行軌跡。數(shù)據(jù)后處理是將無人機技術(shù)加以利用，發(fā)揮數(shù)據(jù)最大化價值的步驟。國內(nèi)成熟的無人機數(shù)據(jù)后處理平臺是PixelGrid，其可以實現(xiàn)遙感影響技術(shù)一體化處理，將無人機航拍高分辨率圖像收集、顯示、分析、儲存、應(yīng)用等集為一體。運用數(shù)據(jù)后處理軟件獲取DSM、DOM、DEM、CHM、3D Model等，獲取一系列數(shù)據(jù)信息后，可利用Envi、Solapp、ERDAS、AreGIS軟件平臺處理多光譜數(shù)據(jù)，將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)資源調(diào)查和森林防火監(jiān)測中。

二、無人機在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應(yīng)用

近年來，人們加大了對林業(yè)資源變化趨勢的關(guān)注和研究力度，在這種形勢下，加強對林業(yè)資源的調(diào)查，無人機遙感技術(shù)具有非常重要的意義，有助于推動林業(yè)資源的進一步發(fā)展。

1.在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用

在調(diào)查森林資源的過程中，將無人機遙感技術(shù)充分運用于研究森林的蓄積量，是當前無人機遙感技術(shù)的重點應(yīng)用方向。在應(yīng)用無人機遙感技術(shù)來調(diào)查森林資源現(xiàn)狀時，需充分借助無人機遙感技術(shù)，來掌握森林資源的動態(tài)變化狀況，促使獲取的各項信息更加準確和真實;此外，還可依靠無人機遙感技術(shù)的圖像處理技術(shù)，來充分展現(xiàn)森林的現(xiàn)狀和覆蓋情況。而且無人機遙感具有較快的成像技術(shù)，它可以確保當前開展的森林資源調(diào)查活動，具有更高的時效性，而且通過運用 和分析遙感資料，可以極大地提高調(diào)查的效率，確保調(diào)查的質(zhì)量。采用以往的調(diào)查方式來清查林業(yè)資源時，大都注重對林業(yè)資源的面積及類型的清查，無法實現(xiàn)對林業(yè)資源的集中、高效管理。而應(yīng)用無人機遙感技術(shù)來監(jiān)測森林資源，可以清楚地了解其內(nèi)部的各項信息，從而據(jù)此來把握森林的分布概況。此外，還可以利用無人機遙感技術(shù)來實現(xiàn)對森林蓄積量的有效監(jiān)測，遙感影像信息與森林生物之間具有相關(guān)的聯(lián)系。而有關(guān)試驗也充分證明，森林蓄積量與波普之間存在著一定的比值關(guān)系，因此，運用無人機遙感技術(shù)，可以實現(xiàn)對森林蓄積量的有效監(jiān)測，一方面可以充分發(fā)揮遙感數(shù)字影像技術(shù)的作用，來科學(xué)、有效的分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息，另一方面，也可以據(jù)此來了解植被的分布概況，從而更加準確的調(diào)查和分析林業(yè)資源情況。

2.在監(jiān)測病蟲害中的應(yīng)用

近年來，我國在林業(yè)資源方面取得了較大的進展，促使其建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，資源類型也更加完善和豐富，然而就其生態(tài)系統(tǒng)來看，還仍然處于一種相對薄弱的情況，其中有多種因素影響了林木的正常生長情況，而病蟲害作為一種比較嚴重的影響因素，為了確保林業(yè)資源的正常生長，需加大對病蟲害的監(jiān)測和防治力度。運用無人機遙感技術(shù)，可以更好地監(jiān)測林業(yè)中的病蟲害，并且在可見光相機裝置的搭載作用下，可以針對所監(jiān)測的區(qū)域，來有效監(jiān)測出其中的松線蟲等病蟲害，并且發(fā)揮一定的預(yù)警。例如，在運用低空多旋翼無人飛行器時，可以搭載多波段成像傳感器，來研究林業(yè)資源中的柑橘黃龍病，為了實現(xiàn)對該病蟲害的有效辨別和監(jiān)測，可以分析位于波段范圍530nm至900nm之間的數(shù)據(jù)，及與植被相關(guān)的指數(shù)數(shù)據(jù)等來完成。而且在準確識別該病蟲害后，為了及時、有效的防治林木的此種病蟲害，可以將相應(yīng)的農(nóng)藥噴霧器懸掛在林木上。

3.在監(jiān)測森林消防中的應(yīng)用

森林火災(zāi)具有較大的破壞作用、較強的突發(fā)性，而且在其救援和防范方面，也具有較大的難度，從而嚴重制約了森林的正常生長。在經(jīng)營和管理林業(yè)資源時，對于林業(yè)火情的監(jiān)測和防范，是一項非常重要和必要的工作。因此，在針對一些經(jīng)常發(fā)生森林火災(zāi)的林區(qū)，可以充分發(fā)揮無人機遙感技術(shù)的作用，來實現(xiàn)對森林火災(zāi)的有效預(yù)防和準確預(yù)測，并且也可借助這種技術(shù)，來科學(xué)評估發(fā)生森林火災(zāi)后的現(xiàn)場情況。

（1）利用無人機遙感技術(shù)來有效勘察和監(jiān)測森林火災(zāi)。在具體實踐的過程中，無人機可以準確探測到發(fā)生火災(zāi)的具體位置，并且掌握其火災(zāi)覆蓋范圍，從而將發(fā)生火點的準確位置及時上報，并及時發(fā)出預(yù)警和警告。

（2）可以利用無人機遙感技術(shù)來獲取相應(yīng)的空間遙感圖像，并確保其包含紅、綠、藍三種顏色，即RGB，然后通過運用轉(zhuǎn)換技術(shù)，在森林火災(zāi)圖像的基礎(chǔ)上，獲得HSV空間，其中包含色相、飽和度及亮度，然后在徑向基函數(shù)的作用下，來準確識別森林火災(zāi)，其精度高達87%，從而表明運用無人機遙感技術(shù)可以實現(xiàn)對森林火災(zāi)的有效預(yù)測。

（3）在判斷森林中有無火災(zāi)存在時，可以在無人機遙感技術(shù)的熱成像數(shù)字攝像機的協(xié)助下，通過運用其形成的視頻圖像及相關(guān)的灰度閾值，來準確探測其中的火災(zāi)位置。

（4）在無人機遙感技術(shù)的作用下，可以得到火災(zāi)發(fā)生前及發(fā)生后的圖像，然后得到其相似度閾值，如果該數(shù)值大于0.08，即可認為該地發(fā)生了森林火災(zāi)，否則，則沒有火災(zāi)情況的存在，從而實現(xiàn)對火災(zāi)的自動化和智能化識別。此外，還可以借助無人機遙感技術(shù)，來有效分析林業(yè)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)后的情況。

4.在提取相關(guān)林地生物量信息中的應(yīng)用

在調(diào)查林地資源時，還可以運用無人機遙感技術(shù)來拍攝樹冠，促使其形成樹冠的遙感影像，然后借此來測量和估算林區(qū)內(nèi)的所有生物量信息。在無人機遙感技術(shù)的運用下，可以獲得分辨率較高的影像，以便對林區(qū)內(nèi)的單木生物量進行有效估算，然后依靠面向?qū)ο蟮姆诸惙绞?，可以在分析遙感圖像的基礎(chǔ)上，來獲取單木樹冠的面積大小，然后根據(jù)測量的胸徑大小，來創(chuàng)建相應(yīng)的模型，最后在樹干面積和相關(guān)生物量經(jīng)驗方程的作用下，來得出樹干的生物量信息，這即是無人機遙感技術(shù)在提取森林生物量信息方面的應(yīng)用。運用傳統(tǒng)的衛(wèi)星影像技術(shù)所獲得的相關(guān)生物量信息，由于其具有較低的影像分辨率，因此測得的數(shù)據(jù)具有一定的不確定性，無法有效保證其測量精度，而應(yīng)用無人機遙感技術(shù)所獲得影像，具有較高的分辨率，因此，可以比較準確的反演所測區(qū)域內(nèi)的森林生物量信息。

綜上，無人機遙感技術(shù)作為一種重要的監(jiān)測工具，在我國的林業(yè)生產(chǎn)中具有非常重要的價值和應(yīng)用前景，有助于實現(xiàn)對林業(yè)生產(chǎn)狀況的動態(tài)監(jiān)測和分析，并且通過對數(shù)據(jù)信息的有效處理，來促進其更好的生產(chǎn)和發(fā)展。而且通過人工作業(yè)，無法有效林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測工作，人工成本高，效率低，且無法迅速掌握全局。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢的推動下，當前的林業(yè)生產(chǎn)也逐漸朝著信息化、自動化等方向發(fā)展，因此，通過運用無人機遙感技術(shù)，來獲取相關(guān)的林業(yè)參數(shù)，有助于更好地開展對林業(yè)資源的研究。為此，相關(guān)研究工作者需加大對無人機遙感技術(shù)的研究和創(chuàng)新力度，不斷改進其中的缺陷和不足之處，從而充分發(fā)揮其在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測方面的重要作用。

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