無人機在森林資源管理中的應用

彭曉燕

（新絳縣林業(yè)局林業(yè)技術站，山西 新絳 043100）

森林資源管理是林業(yè)工作的核心內(nèi)容之一。目前國家林業(yè)局制定了《關于加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略支撐林業(yè)現(xiàn)代化建設的意見》，指出應深化林業(yè)科技體制改革，增強林業(yè)自主創(chuàng)新能力，要充分應用3S技術、紅外感應技術、無人機技術端等現(xiàn)代化先進技術，形成推動林業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的強勁動力，提高森林資源的總體功能與生態(tài)效益，進一步為建設生態(tài)文明和美麗中國目標提供強有力的支撐。本文在分析作為現(xiàn)代化高新技術之一的無人機特點的基礎上，分析探討其在森林資源管理中的應用方法與前景，以期為營造林創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展提供科技支撐。

1 無人機及其特點

無人機（UA）是無人駕駛飛機的簡稱，是利用無線電遙控設備和自備程序控制裝置的不載人飛機。無人機具有自主航行能力，利用自備的自動化飛行控制，進行航空拍攝、實時監(jiān)控等功能。

具體而言，無人機技術具有如下特點：①環(huán)境適應能力強。無人機無人駕駛，在人力所不能及的地區(qū)及極端惡劣的環(huán)境下，都能代替人類出色地完成任務。②執(zhí)行任務多元化。無人機系統(tǒng)在設計時采用平臺化、模塊化的設計，其具有負載、維護等多方面的綜合優(yōu)勢，可根據(jù)實際情況進行任務模塊間的靈活調(diào)整，在適應不同行業(yè)的任務需求同時，能精準完成各項指令任務。③信息獲取及時。無人機結合4G、5G及無線中繼等通信技術，可以達到信息的及時獲取。④回報效益高。無人機體積小、操作簡單，且風險性小、成本低，操作員可以運用地面站程序?qū)o人機實現(xiàn)遠程遙控，完成對目標區(qū)域的作業(yè)操作，以低成本的投入產(chǎn)生高效益的回報。近年來，無人機技術的高速發(fā)展，使無人機遙感技術逐漸受到各個行業(yè)的青睞，應用領域不斷擴大，應用頻率不斷提高。

2 無人機在森林資源管理中的應用需求分析

我國日常的林業(yè)管理工作有森林資源監(jiān)測調(diào)查、有害生物監(jiān)測防治、森林防火等。然而，我國森林覆蓋區(qū)多為交通不便的山區(qū)，傳統(tǒng)的深入森林深處開展外業(yè)工作，環(huán)境艱苦、任務量大，且實效性差，導致森林資源受到一定的天然或人為的威脅，因此引入新技術、新設備輔助林業(yè)管理已亟不可待。

無人機技術的發(fā)展與應用無疑是給林業(yè)工作插上了“翅膀”，能夠?qū)γ娣e遼闊、地形復雜的森林進行迅速實時的巡查監(jiān)測，為科學管理森林資源提供了依據(jù)，為林業(yè)建設和生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展提供了技術支持?？梢哉f，在生態(tài)文明建設與生態(tài)環(huán)境保護的大形勢下，無人機技術在林業(yè)領域的應用發(fā)揮著得天獨厚的優(yōu)勢，是森林資源管理工作的“空中保護傘”。

2.1 無人機在森林資源管理中的應用需求

2.1.1 森林資源調(diào)查目的和特點

及時掌握森林資源的數(shù)量、質(zhì)量和生產(chǎn)、消亡的動態(tài)規(guī)律，為制訂林業(yè)政策、編制林業(yè)規(guī)劃和鑒定森林經(jīng)營效果服務。特點是工作量大、環(huán)境艱苦、內(nèi)容繁雜、周期短且數(shù)據(jù)要求精細。

2.1.2 造林面積核查目的和物點

造林面積指標是衡量林業(yè)生產(chǎn)情況的主要指標，可以為林業(yè)行政管理部門管理、決策營造林工程提供重要依據(jù)。特點是工作量大、環(huán)境艱苦、周期短且數(shù)據(jù)要求精細。

2.1.3 森林防火救災目的和特點

火災對森林及其生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重的危害和損失。森林防火是森林資源管理的重要內(nèi)容。特點是突發(fā)性強、燃燒面積大、火勢蔓延快、火場救援困難等。

2.1.4 森林病蟲害防治目的和特點

森林病蟲害往往被稱為“不冒煙的森林火災”，其會破壞森林資源及其內(nèi)部生物的動態(tài)平衡。特點是突發(fā)性強、擴散速度快、防治困難等。

2.1.5 林業(yè)執(zhí)法管理目的和特點

防止不法分子為了實現(xiàn)短期個人或部門利益，非法破壞森林資源和生態(tài)平衡。特點是作量大、環(huán)境艱苦、違法行為難以發(fā)現(xiàn)。

2.2 需求分析

我國是森林資源大國，又是森林火災、病蟲害多發(fā)國，存在森林資源管理難度大、傳統(tǒng)管理手段落后等問題。為此，借助現(xiàn)代高新技術輔助林業(yè)管理，通過合理、科學、高效的森林資源管理，促使森林資源管理走上現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展道路，就顯得尤為重要。

2.3 無人機在林業(yè)應用中的技術優(yōu)勢

無人機是現(xiàn)代高科技發(fā)展的產(chǎn)物，可以很好地彌補傳統(tǒng)森林資源管理方法的不足和局限性，具體表現(xiàn)在：①無人機體積小、便于攜帶、環(huán)境適應能力強、操作簡單、便于運輸、風險性低、制造成本低，且不用過多考慮駕駛員的因素限制，能代替人類出色地完成任務，并實現(xiàn)人員零傷亡的目標；②無人機可以變“不能干”為“能干”，且技術精準，使林業(yè)調(diào)查簡單化、技術含量科技化、工作效率高效化。

3 無人機在森林資源管理中應用探討

3.1 在森林資源調(diào)查及造林面積核查中的應用

無人機技術具備機動、靈活、迅速、受干擾小等特點，可快速、實時獲取森林資源的高清航拍數(shù)據(jù)，調(diào)查人員無需過多的戶外作業(yè)，有效地降低了勞動強度，提高了調(diào)查工作的準確率和效率。

通過無人機低空飛行的高清正射影像，能為核查區(qū)造林提供真實、精確的信息依據(jù)。如果能準確的定位到需要補植的位置，還為營造林面積核查工作提供新的技術手段，并為補植補造提供了便利。

3.2 在高效解決森林防火及森林病蟲害防治中的應用

目前，國內(nèi)外都在探索利用高新技術手段解決森林防火中存在的問題。如美國利用“大地”衛(wèi)星來探測地面高溫、濃煙和火災遺址等，其耗費了巨大的人力、財力，但效果一般；我國在森林防火上也先后利用過衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，但還是無法滿足對森林防火的需求?，F(xiàn)在已有企業(yè)和機構提出“森林防火無人機預警系統(tǒng)”，應用無人機技術進行森林防火監(jiān)測，可以打破傳統(tǒng)森林防火在不可見惡劣、極端地理環(huán)境下及重事故災害現(xiàn)場難以救火的弊端，利用云臺所承載的高清相機、紅外相機等設備準確掌握火情，并完成小面積火情滅火彈、滅火吊桶的投擲，將森林火災扼殺在萌芽狀態(tài)。同時，在撲火滅火階段，可以迅速鎖定火場區(qū)域具有生命特征的物體，對救火員、野生動物保護起到了積極作用。

農(nóng)林植保無人機裝備的紅外成像、多光譜等設備，能精確定位森林中存在的病蟲害、變色樹、異常林等狀況，進一步掌握林地受病蟲害影響范圍、面積、程度等信息。同時，還能進行農(nóng)藥噴灑，有助于精準、快速、及時、有效地進行森林病蟲害防治。

3.3 在助力林業(yè)執(zhí)法及生態(tài)環(huán)境整治中的應用

無人機具有操作便捷、高清航拍、實時傳輸數(shù)據(jù)等優(yōu)勢。運用無人機技術聯(lián)合執(zhí)法，可根據(jù)地面站事先設定的飛行航線對森林資源定期巡檢，準確定位違法行為，并對違法分子進行定位跟蹤，為林業(yè)執(zhí)法提供強有力的證據(jù)，以維護森林資源安全。

同時，利用無人機采集的該地區(qū)不同時期的高清圖片，經(jīng)過智能篩選，可以發(fā)現(xiàn)發(fā)生明顯變化的圖斑顯現(xiàn)。通過對疑似圖斑地形圖和GPS或平板到現(xiàn)地進行核實，并將其與林地檔案對照，有助于為生態(tài)環(huán)境評價與整治提供基礎資料，也可以實時快速跟蹤和監(jiān)測環(huán)境污染事件，減少污染造成的損失。