無人機在林業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：在林業(yè)中應(yīng)用無人機能夠有效的對林業(yè)信息進行監(jiān)測，并且提高信息的精準(zhǔn)化，其與傳統(tǒng)林業(yè)監(jiān)測方法相比，獲取的影像數(shù)據(jù)分辨率更高，尺度和內(nèi)容更多。將林區(qū)作業(yè)水平科學(xué)化和智能化，能夠促進林業(yè)建設(shè)的發(fā)展。本文首先簡單介紹了無人機在林業(yè)中的應(yīng)用，然后分析了無人機在林業(yè)應(yīng)用中存在的主要問題，以期為林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機;林業(yè);應(yīng)用

無人機是一種能夠攜帶多種設(shè)備、有動力、能夠執(zhí)行多種任務(wù)以及能夠重復(fù)使用的現(xiàn)代化航空飛行器。無人機遙感是遙感技術(shù)與無人機的結(jié)合體，它綜合了傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、無人駕駛飛行器技術(shù)以及GPS定位技術(shù)，其與傳統(tǒng)的航空拍攝相比，成本更低、耗損更少。因此，在林業(yè)中應(yīng)用無人機，能夠節(jié)約人工成本，并且對林業(yè)生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)進行全方位的監(jiān)測，有效的控制和預(yù)防林區(qū)發(fā)生自然災(zāi)害等現(xiàn)象，降低林業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟損失，促進林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、無人機在林業(yè)中的應(yīng)用

（一）森林防火

在林業(yè)發(fā)展中，森林火災(zāi)是影響林業(yè)生產(chǎn)的主要災(zāi)害，而無人機應(yīng)用在林業(yè)中最多的就是對森林防火的監(jiān)測。一般來說，原始森林的占地面積比較廣闊，但是交通卻不便利，傳統(tǒng)人工巡檢方式，勞動強度大，效率低，且信息獲取不準(zhǔn)確，而衛(wèi)星對森林資源的信息獲取，獲取周期相對較長，獲取成本相對較高。另外，也有林業(yè)管理部門采用飛機巡護的模式對森林進行監(jiān)控，其反應(yīng)速度快、巡視的面積大、有效率高，但是其存在成本過高、設(shè)備陳舊等問題。應(yīng)用無人機就能夠有效的避免上述問題，其利用傳輸設(shè)備和攝影設(shè)備對森林進行偵查和探測，然后通過微波信號將搜集的信息傳輸?shù)降孛?，讓工作人員及時、仔細(xì)的看清火場情況，防止森林火災(zāi)的發(fā)生。但目前，我國應(yīng)用無人機在森林防火領(lǐng)域還不夠普遍，很多不利條件制約了無人機的應(yīng)用，如缺乏夜間航行、森林航空消防覆蓋面窄、監(jiān)測體系不完善等問題，嚴(yán)重影響了實際工作的需要。但也還是有很多成功的案例，例如，在2013年時我國內(nèi)蒙古大興安嶺根河航空護林站采用Z5型無人機進行防火監(jiān)控，并取得了顯著的效果;2019年，在北京的密云、平谷地區(qū)發(fā)生的森林火災(zāi)中，采用北京零度智控的ZT-3V復(fù)合翼無人機積極響應(yīng)，飛抵火災(zāi)現(xiàn)場上空偵察火情，快速控制了森林火情。在2020年四川涼山森林火災(zāi)中，中國移動產(chǎn)業(yè)研究院第一時間迅速調(diào)集無人機趕往現(xiàn)場，利用5G、AI等技術(shù)助力現(xiàn)場救援，為火災(zāi)提供了持續(xù)的救援支撐。

（二）資源調(diào)查

森林資源調(diào)查一直都是林業(yè)發(fā)展的主要工作內(nèi)容，例如二類調(diào)查，如果是采取人工的方式到實地去進行調(diào)查，則會提高人力和物力的投入。而很多航天遙感數(shù)據(jù)的分辨率又不高，缺乏精準(zhǔn)性，另外還受到天氣的影響，如果是對小區(qū)域的林區(qū)進行調(diào)查，采用航空遙感又比較浪費資源。采用無人機對森林資源進行調(diào)查就能夠避免上述問題，根據(jù)當(dāng)?shù)亓謪^(qū)的需要來設(shè)置飛行的高度、區(qū)域以及航線等。另外無人機在伐區(qū)設(shè)計、林地受災(zāi)等方面也有非常多的應(yīng)用，比如臺風(fēng)、火災(zāi)、地質(zhì)勘探等林地調(diào)查方面，也發(fā)揮了積極的作用。樊仲謀等人專門針對無人機航測技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用進行了研究，在福建省建甌市墩陽林業(yè)采育場分別進行了傳統(tǒng)調(diào)查和無人機調(diào)查，結(jié)果顯示，無人機的調(diào)查能力和調(diào)查效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)查法。

所以說，無人機具有實效性強、高分辨率等優(yōu)勢，能夠有效減少成本的投入，減輕調(diào)查人員的工作量，進而能夠提高森林調(diào)查的效率和質(zhì)量。

（三）有害生物防治

目前，我國在對林業(yè)有害生物防治采用的主要方法就是人工地面調(diào)查，這種方法調(diào)查的周期比較長、成本也比較高、工作人員的工作量也較大，從而降低了工作效率。我國利用遙感技術(shù)對森林病蟲害進行監(jiān)測也實行了有段時間，但主要是采用GPS定位技術(shù)結(jié)合航空攝影技術(shù)進行監(jiān)測，其空間的尺度比較大，不能具體定位到每棵樹。2014年李衛(wèi)正等人采用無人機遙感技術(shù)以及數(shù)字?jǐn)z影測量軟件，能夠快速的標(biāo)記病死樹木的位置，為后期的工作提供了技術(shù)支持。在林業(yè)中對病蟲害的防治工作主要采取電動或者手動施藥機以及各類高揚程車載噴霧機，但由于樹木的高度超出了施藥范圍，從而導(dǎo)致防治的效果不佳。因此，有人會采用飛機施藥的方式對大面積森林進行病蟲害的防治，但容易受到使用地點、升降場地等因素的影響。另外，由于飛行的高度較高，施撒的農(nóng)藥量較大，對空氣和土壤造成一定的污染。而采用專業(yè)化的無人機對林業(yè)有害生物進行預(yù)測和防治，能夠提高施藥的精準(zhǔn)性，從而提升防治的效果，還能夠很好地降低成本的投入，是當(dāng)前林業(yè)發(fā)展的必備保障。無人機撒藥除草在有些地區(qū)也開始應(yīng)用推廣，大大提升了除草效率。

二、林業(yè)中應(yīng)用無人機存在的問題

（一）監(jiān)管機制亟待完善

對無人機進行合理地調(diào)控和監(jiān)管是我國乃至全世界空用監(jiān)管部門的主要工作和挑戰(zhàn)。我國民用航空局自2009年以來對民航行業(yè)的規(guī)范和管制起草了多個相關(guān)法律規(guī)章制度，同時對飛行安全進行監(jiān)管，比如2009年發(fā)布的《民用無人機空中交通管理辦法》、2016年《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》等。目前，影響無人機技術(shù)推廣的主要原因就是我國相關(guān)部門的管制和監(jiān)督，雖然我國在無人機方面的研究和應(yīng)用比較晚，但是在認(rèn)證和監(jiān)管方面取得了一定的成績。對于林區(qū)而言，不僅要保證工作質(zhì)量和效率，還要保證檢查過程的安全性，因此，建設(shè)完善的無人機遙感飛行的指導(dǎo)性法律規(guī)章制度，對操作人員進行嚴(yán)格地評價和監(jiān)管是當(dāng)前林業(yè)部門的主要工作。

（二）受環(huán)境的影響較大

林區(qū)的環(huán)境一般都比較復(fù)雜，從而加大了無人機飛行穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。無人機的體積較小，重量較輕，抗風(fēng)性能較差，但是在實際的飛行中，不可避免會遇見大風(fēng)，從而導(dǎo)致無人機出現(xiàn)顛簸、傾斜等問題，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)檢測設(shè)備失靈等現(xiàn)象。另外，無人機的飛行環(huán)境分為林冠下和林冠上，林冠上的飛行條件較好，但由于林冠下的光照條件差、環(huán)境氣流特殊、障礙物密集等因素，嚴(yán)重限制了無人機的飛行控制能力。

（三）續(xù)航能力以及通訊范圍受限

林用無人機的質(zhì)量以及負(fù)荷是影響無人機續(xù)航能力的主要因素。無人機的續(xù)航時間一般在5min～30h之間，無人機平臺與地面控制臺的通訊距離在數(shù)米至數(shù)千米之間，但是在實際的應(yīng)用中，無人機的飛行能力有限。針對這一問題，很多研究者采用無人機系統(tǒng)編隊的方式來減少續(xù)航因素所帶來的影響，但對后期的處理又帶來不確定因素。另外，由于林區(qū)需要作業(yè)的面積比較大，無人機承擔(dān)載荷的能力過低、續(xù)航時間短、通訊距離短等問題會降低無人機的實用性，從而阻礙了無人機在林業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用推廣。

三、結(jié)束語

我國森林面積廣闊，在開展林業(yè)信息檢測以及實地作業(yè)中的工作量較大，與傳統(tǒng)檢測手段相比，無人機具有成本低、效率高等優(yōu)勢，能夠為林業(yè)檢測提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。目前，林業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用無人機的范圍越來越廣泛，主要應(yīng)用在森林防火、資源調(diào)查、有害生物防治等方面。但是其在應(yīng)用的過程還存在諸多的問題，例如管理機制不夠完善、無人機受環(huán)境影響較大以及續(xù)航能力和通訊范圍受限等問題。因此，要加強無人機在林業(yè)中的應(yīng)用和推廣，不斷地創(chuàng)新和累計經(jīng)驗，提高無人機在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用水平，促進林業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍國，閆浩，胡春鶴，等.無人機在林業(yè)中的應(yīng)用及前景展望[J].林業(yè)工程學(xué)報，2019，4（01）：8-16.

[2]樊仲謀，周成軍，周新年，等.無人機航測技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用[J].森林與環(huán)境學(xué)報，2018，38（03）：297-301.

作者簡介;莫建斌（1977-）男，林學(xué)專業(yè)，本科，南寧市人，壯族，助理工程師，一直從事林場林業(yè)工作。