林草資源中低空無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用及政策構(gòu)建

呂慧

（靜樂縣林業(yè)局，山西 靜樂 035100）

0 前言

林草資源作為一種可再生資源，能夠持續(xù)性地為社會提供各種物質(zhì)物品，是人類最為重要的生物資源之一；同時也在維護(hù)整個生態(tài)平衡發(fā)揮著重要作用，尤其是為人類提供大量的氧氣，林業(yè)也被稱為“地球之肺”?？墒且肓植葙Y源可持續(xù)性最大化的有序發(fā)展，林草資源監(jiān)測與調(diào)查就成為資源規(guī)劃統(tǒng)制的核心任務(wù)。林草資源監(jiān)測與調(diào)查是追蹤監(jiān)測林草資源數(shù)量、品質(zhì)、生長、能量消耗以及有關(guān)的活動變化，為林草資源的管理給予有效的決議幫助。過去，林草資源監(jiān)測與調(diào)查的實施主要以人工地面調(diào)查監(jiān)測為主，以林草觀測儀器、計算機技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)為鋪的進(jìn)行方式，這樣會投入大量的人力物力，不但操作過程復(fù)雜、系統(tǒng)龐大、觀察周期長、效果差，而且機會成本高，開展工作的難度及強度比較大，不便于開展對整個森林資源的檢測，嚴(yán)重阻礙了林草資源監(jiān)測與調(diào)查的有序進(jìn)行。近年來，隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，這項技術(shù)主要借助紅外成像的形式，實現(xiàn)低空實時成像，能實現(xiàn)在人車難以達(dá)到的林草區(qū)域進(jìn)行資源調(diào)查、資源環(huán)境檢測、生物數(shù)量進(jìn)行估算、掌握林里水文概況，林草防火、病蟲害及時防控等任務(wù)。低空無人機遙感技術(shù)越來越先進(jìn)，逐漸受到大家的重視，接下來將探討林草資源監(jiān)測與調(diào)查中應(yīng)用低空無人機遙感技術(shù)的措施分析。同時為了提高森林資源監(jiān)測效率，我們還要加強森林資源監(jiān)測體系的構(gòu)建，

1 關(guān)于無人機遙感技術(shù)

無人機遙感技術(shù)是一種將無人機和遙感控制技術(shù)結(jié)合起來的一類綜合性專業(yè)技術(shù)，能夠完成無人機的工作，也能完成遙感控制方面的工作，可以說是一種升級版的先進(jìn)科技。該技術(shù)涵蓋多種技術(shù)，是多種技術(shù)的綜合體，具體涵蓋了GPS 差分定位技術(shù)、通訊技術(shù)、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)和遙感應(yīng)用技術(shù)，將該技術(shù)有效地應(yīng)用于林草資源監(jiān)測與調(diào)查中，能實現(xiàn)這項工作的智能化和自動化，借助該技術(shù)實時獲取空間遙感信息，有利于進(jìn)一步的遙感數(shù)據(jù)建模與處理。相比以往的航空衛(wèi)星與載人機遙感方法，無人機遙感有著自身的優(yōu)勢性特點。

在實際的應(yīng)用中，無人機遙感技術(shù)具有機動性強、自動化、智能化程度高，可以在短時間內(nèi)完成升空，并攜帶一定的應(yīng)急設(shè)備，同時操作簡單，高精度遙感設(shè)備能短時間完成數(shù)據(jù)信息的采集與處理，其遙感影像數(shù)據(jù)分辨率高；還能完成DOM 文件的切割以及建立一個新的瀏覽軟件，方便工作人員查閱。最后是無人機系統(tǒng)的運營成本低，操作人員短時間能學(xué)會操作完成，系統(tǒng)的保存與維護(hù)方便。

2 無人機遙感技術(shù)在林草資源監(jiān)測與調(diào)查具體應(yīng)用

（1）實現(xiàn)了林草資源調(diào)查的規(guī)范性。林草資源調(diào)查種類、樹種、蓄積量的界定等方面非常的多，人工調(diào)查時，調(diào)查人員深入草資源區(qū)域內(nèi)部一一進(jìn)行這些工作，林草深處因為地形復(fù)雜，范圍寬廣，加之涉及工種較多，要安排一定的調(diào)查對象完成實地勘察，其工作量非常大，而且調(diào)查的精度不夠，無法為林草的使用和保護(hù)給予有效的理論支撐和數(shù)據(jù)幫助。傳統(tǒng)的林草資源監(jiān)測與調(diào)查已經(jīng)無法進(jìn)行有效的使用，應(yīng)用更為先進(jìn)的器具與設(shè)備是提高工作效率的關(guān)鍵。無人機遙感技術(shù)在進(jìn)行林草資源調(diào)查時，利用的是高光譜成像儀，通過熱紅外、多光譜等傳感器，穿透植被間空隙，采取像元與面對像聯(lián)合起來的方法，以更全面、清晰、靈活地了解林草地區(qū)情況，調(diào)查相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而將所得數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成影象形式，將其傳送至地面操作控制臺，為接下來的資源管理夯實基礎(chǔ)。隨著科技的發(fā)展，越來越多的無人機搭載激光雷達(dá)和小型定位器，林草地區(qū)的任何變化都能進(jìn)行有效監(jiān)測，能快速、精確地提取各類航拍影像信息，實現(xiàn)林草資源調(diào)查的數(shù)字化、信息化，更加擁有了規(guī)范性。

（2）實現(xiàn)林草生物量信息獲取。林草資源監(jiān)測與調(diào)查中獲取生物量信息是一項關(guān)鍵性任務(wù)，利用人工是無法有效完成的。無人機擁有影像高分辨率的特性，利用圖像能對單木生物量有效的評估，對樹木的紋路條理研究，就能非常好預(yù)估樹種的組成、空間關(guān)系。采用面向?qū)ο蠓诸惖姆绞剑梢詫文緲涔诘拿娣e得到有效獲取，并按照林業(yè)現(xiàn)場單木胸徑的實際測量，算出樹冠的大小面積。根據(jù)有關(guān)公式研究獲知樹冠直徑和胸徑有著一定的關(guān)聯(lián)性，通過樹冠直徑可以推演出胸徑來，結(jié)合胸徑和生物量的關(guān)聯(lián)特性，就能算出林業(yè)生物量來。

（3）可以完成火災(zāi)的監(jiān)測、野生動物的監(jiān)測、病蟲害的防治。無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)對林草資源的火災(zāi)監(jiān)測主要是無人機擁有的遙感影像，能夠?qū)崿F(xiàn)熱成像數(shù)字?jǐn)z像，利用視頻圖像和灰度閾值來探測林火，可以對有沒有火災(zāi)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。與此同時，借助該技術(shù)能有效獲取到RGB 顏色空間遙感圖像，并通過函數(shù)的變化辨別林草火災(zāi)，當(dāng)林草發(fā)生火災(zāi)，其情境圖將會變成HSV空間。如果在林草火災(zāi)探測和辨別進(jìn)度打印87%時就說明對火災(zāi)進(jìn)行了有效探測。其次是無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)對林草資源的野生動物監(jiān)測。借助該技術(shù)了解并分析林草中的大型野生食草動物種類、分布情況乃至具體數(shù)量，這比傳統(tǒng)的直接人工取樣推算法、直接計數(shù)法來得更加精確、高效且成本低。最后是無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)對林草資源的病蟲害的防治。林草中發(fā)生病蟲害是常有的事情，而且病蟲害的類型多。人工防治病蟲害時，植保人員要定期地對林草資源全面而精細(xì)的檢查，及時了解林草里的病蟲害情況，才能做到早知道早防治。而林草中存在交通不便，地形復(fù)雜等問題，人工巡查往往效果慢。無人機遙感技術(shù)搭載可見光相機等設(shè)備，能夠全面積覆蓋巡視林草資源中的病蟲害狀況，對病蟲害進(jìn)行有效監(jiān)測。例如裝備了多波段成像傳感器的低空多旋翼無人飛行設(shè)備，就可以進(jìn)行柑橘黃龍病的監(jiān)測，植保人員對病蟲害進(jìn)行及時的防治。

3 構(gòu)建森林資源監(jiān)測體系的相關(guān)路徑

3.1 建立綜合監(jiān)測體系，整合監(jiān)測組織機構(gòu)

低空無人機遙感技術(shù)下，我國的科技得到了飛速的發(fā)展，各類信息呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，各個行業(yè)都需要面對單一信息的綜合性思考，解決單一性信息的片面化問題。長期以來，我國森林資源監(jiān)測信息采集的內(nèi)容單一，而且和不同項監(jiān)測的時效不協(xié)調(diào)統(tǒng)一，無法實現(xiàn)綜合評價。單一性的檢測目標(biāo)，使檢測成果欠缺統(tǒng)一化管理，無法進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。其次是各個職能部門各自為政，管理體系很分散。其原因是森林資源監(jiān)測體系的構(gòu)建是在經(jīng)濟和林業(yè)和生態(tài)建設(shè)下形成的，是為某一部門需求而成立的，導(dǎo)致資源共享困難，信息很難有效兼容，造成信息的應(yīng)用與產(chǎn)出差。整合監(jiān)測組織機構(gòu)其價值也非常明顯，從全球森林業(yè)發(fā)達(dá)國家有關(guān)行業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展發(fā)現(xiàn)，一體化綜合監(jiān)測部門能夠達(dá)到節(jié)約監(jiān)測資源，助推監(jiān)測結(jié)果多樣化，提高監(jiān)測速率，能夠有效處理監(jiān)測項目間協(xié)調(diào)性差的問題。一體化綜合監(jiān)測部門的優(yōu)勢形成，其關(guān)鍵是組織機構(gòu)本身就是森林資源監(jiān)測體系的關(guān)鍵性基礎(chǔ)，發(fā)揮的是最基礎(chǔ)的作用，跨部門的協(xié)調(diào)本身就是這基礎(chǔ)的拓展和豐富。所以針對我國森林資源監(jiān)測體系表現(xiàn)的問題來看，我們首選需要將現(xiàn)行的監(jiān)測組織機構(gòu)建設(shè)進(jìn)行有效地整合，特別是在信息多樣化的背景下，要使多樣化的信息有效利用，更應(yīng)當(dāng)加強制度建設(shè)，實現(xiàn)監(jiān)測機構(gòu)各級別之間的信息傳輸與共享，這樣可以實現(xiàn)不同種類的檢測工作一起指揮，上下傳達(dá)迅速，促進(jìn)運轉(zhuǎn)效率。

3.2 建立基礎(chǔ)性的監(jiān)測體系

森林資源監(jiān)測體系的基礎(chǔ)性建設(shè)集中在多個方面，其主要作用是讓整個系統(tǒng)有效運行的各個軟硬件設(shè)備和有關(guān)數(shù)據(jù)，政策制度法律法規(guī)，接下來作者從以下幾個主要方面來探討：①建立有效且完整的科研機制?？蒲袡C制是一項集策劃、協(xié)調(diào)、服務(wù)于一體的機制，其功能是為森林資源監(jiān)測體系的構(gòu)建發(fā)揮積極有效的作用。林業(yè)部門應(yīng)加強和科研院所及大專院校建立產(chǎn)學(xué)研合作基地，為森林資源監(jiān)測有關(guān)核心項目成立專家咨詢機構(gòu)和科學(xué)評估體系；②增強基礎(chǔ)設(shè)施的配備。包括監(jiān)測設(shè)備的及時更新?lián)Q代，配備現(xiàn)代化的傳輸設(shè)備，衛(wèi)星遙感設(shè)備，增加野外作業(yè)裝備。實現(xiàn)監(jiān)測的信息的時效性和監(jiān)測的區(qū)域范圍性，同時為了提高監(jiān)測效率，應(yīng)不斷增加區(qū)域性監(jiān)測站點；③制作建立森林資源調(diào)查監(jiān)測表格，包括林經(jīng)營數(shù)據(jù)表、木材積表、出材率表、生長率表、生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)表等，使監(jiān)測過程中拿來就用，提高監(jiān)測效率。