無人機在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用研究

魯宇

（山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局林業(yè)調(diào)查設(shè)計隊，山西大同 037000）

1 無人機在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用

1.1 林業(yè)資源動態(tài)調(diào)查

能否精準實時地收集到變化的林業(yè)信息是林業(yè)調(diào)查工作重要的一項。無人機技術(shù)具備的快速準確以及能夠?qū)崟r更新的特點恰好滿足了這一項需求，能夠及時地查明林業(yè)資源的變化情況，獲取準確的各種林木的生長狀況、生態(tài)環(huán)境變化、生物變化等情況。運用點云數(shù)據(jù)軟件能夠快速地反映出生物量、林木覆蓋率、樹木生長狀況、不同樹種數(shù)量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)林業(yè)資源優(yōu)化管理，并自動提取相關(guān)參數(shù)重建三維場景，輔助林業(yè)規(guī)劃和管理工作的進行，另外無人機能夠及時獲取林業(yè)資源多樣化種類多維度空間結(jié)構(gòu)，保障生態(tài)環(huán)境的平衡。我國目前的傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查工作依然是以大量的人工為主，加上一些環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致調(diào)查工作量大、準確性低的問題，就逐步導(dǎo)致管理散亂的問題，在無人機的參與下大大改善了這一問題，能夠相對高效準確的調(diào)查林業(yè)資源的實時變化，很大程度上優(yōu)化傳統(tǒng)調(diào)查手段的局限性。

1.2 火災(zāi)監(jiān)測

森林災(zāi)害中最嚴重最具破壞力的就是火災(zāi)。由于很多地區(qū)的林業(yè)面積較大且交通不便利，人工調(diào)查無法完成，衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠一定程度上解決問題，但是由于衛(wèi)星本身的運轉(zhuǎn)周期以及分辨率不夠高的限制，火情難以在第一時間得到控制；有人駕駛的飛機能夠彌補，這種方法能夠高效快速地發(fā)現(xiàn)火情，但是缺點是成本比較大且我國現(xiàn)使用的設(shè)備比較陳舊，一方面不能有效地進行監(jiān)察工作，另一方面在發(fā)生煙霧或者其他能見度低的情況會給駕駛員帶來一定的安全隱患。無人機能夠有效地解決上述問題，具有成本低、效率高、操縱方便、活動靈活的優(yōu)勢，特別是人或者車無法到達的地區(qū)無人機的獨特優(yōu)勢就突顯出來，但目前我國的無人機技術(shù)仍然是處在一個剛剛起步的階段，距離發(fā)展成熟還有一定距離，并沒有能夠完整地監(jiān)測火情并制定救援方案的系統(tǒng)，其次夜間監(jiān)測需要的設(shè)備也不完善，有待持續(xù)改進。

1.3 病蟲害防治監(jiān)測

病蟲害在林業(yè)資源災(zāi)害中的破壞性不亞于火災(zāi)，現(xiàn)階段我國關(guān)于林業(yè)資源中病蟲害的防治工作主要依靠人工的勘察和防治，這種功能工作方式不僅極大的耗費人力物力，同時還存在周期長效率低的缺點。利用無人機結(jié)合既有的測控技術(shù)以及影像采集技術(shù)進行林業(yè)資源病蟲害調(diào)查，兼具降低成本和提高防治效率兩種優(yōu)勢，為后續(xù)的防治工作，清查工作提供了基礎(chǔ)。治理病蟲害措施傳統(tǒng)方案是遠距離人工噴射，這樣的方法對較高的樹木效果不佳，另一種辦法是采用有人駕駛的飛機進行噴灑，這樣的方式由于飛機自身體積較大，以及其他問題只能采用遠距離的噴灑手段，因此無法定位到具體一株植物，可能會使周圍健康的樹木、水源、土壤受到影響。無人機的采用就很好地彌補了這些缺點，無人機能夠?qū)I(yè)、準確、高效的定位到某一株植物，起到節(jié)約成本和增加防治效果雙重作用，與此同時無人機飛行時會產(chǎn)生一些氣流，這些帶有力度的氣流恰巧起到增加藥物的沁透程度的作用，以及減少藥物對人工的傷害，值得在病蟲害防治中進行推廣使用。

1.4 其他方面應(yīng)用

無人機在林業(yè)資源調(diào)查中還作用在很多其他方面，例如濕地調(diào)查、水文調(diào)查、生物調(diào)查等，利用無人機能夠在這些工作中節(jié)省大量的人力物力，與此同時提高工作效率。利用無人機對濕地地形和植被的調(diào)查能夠極大程度的提高濕地利用率和景觀化程度；無人機技術(shù)能夠?qū)⑸飻?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像信息，通過建立對應(yīng)的樹胸模型借助樹生物量方程預(yù)估出樹干的生物量，對維護生物多樣性具有一定意義；精準的水文調(diào)查能夠一定程度上控制水旱災(zāi)的發(fā)生，維持生態(tài)平衡以及一定程度上有效地保護森林，防止水土流失的情況。

2 無人機技術(shù)在林業(yè)調(diào)查中應(yīng)用的局限性

（1）其實和衛(wèi)星遙感技術(shù)相比較的話，無人機技術(shù)是相對落后的，具有較大局限性，且森林密閉情況嚴重，實地遙感技術(shù)難以保證信息的精準程度。另一方面就當(dāng)前投入的設(shè)備來看，無人機設(shè)備的體積和質(zhì)量都比較小，面對天氣不佳的狀況的時候穩(wěn)定性會受到很大影響，這就很容易在工作中受到大風(fēng)的影響，導(dǎo)致設(shè)備的穩(wěn)定性不夠，產(chǎn)生顛簸晃動等情況導(dǎo)致得到的數(shù)據(jù)不準確，不僅導(dǎo)致數(shù)據(jù)收集以及監(jiān)測結(jié)果不準確，這也間接對后期的數(shù)據(jù)校準工作以及規(guī)劃工作產(chǎn)生影響。

（2）當(dāng)前投入使用的無人機普遍體積小、重量輕，難以承受較高的承載量，只能安裝一些小型的監(jiān)控設(shè)備，由于設(shè)備本身的技術(shù)不足，所以飛行時有時會偏離航線，導(dǎo)致出現(xiàn)重復(fù)拍攝或者漏拍的情況；另一方面現(xiàn)在應(yīng)用在無人機上的攝像裝備也無法完成拍攝對于精準程度的要求，同時飛行中的震動也會對影像清晰度造成影響，不同的地表高度也會影響拍攝出來的效果，因此難以通過影像拍攝得到正投影，也無法準確判斷相互重疊起來的樹冠的情況。

（3）存在的技術(shù)問題。就目前情況來講，雖然無人機技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果，但是大多數(shù)數(shù)據(jù)采集和調(diào)查還是以數(shù)碼相機或者激光雷達作為主要設(shè)備，更多科技含量較高的設(shè)備還在研發(fā)中，處于有待普及狀態(tài)。通過研究調(diào)查，要想更好地發(fā)揮無人機的作用，要解決的技術(shù)問題有：無人機光學(xué)載荷問題、紅外遙感影像問題、無人機激光雷達問題。這些技術(shù)問題的改進能夠極大地提高無人在調(diào)查林業(yè)資源時的準確率，提供更加清晰的影像資料，更大程度上輔助后續(xù)的各種工作。

3 促進無人機在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用的發(fā)展措施

3.1 完善相關(guān)法律法規(guī)

目前我國對無人機使用和管理的相關(guān)法規(guī)政策還需要完善，相關(guān)法律法規(guī)不完善嚴重阻礙了無人機技術(shù)在該領(lǐng)域的發(fā)展，更是導(dǎo)致缺失了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準。所以盡快完善相關(guān)法律法規(guī)是能否使無人機在林業(yè)資源調(diào)查中更好更廣泛應(yīng)用的鍵所在。

3.2 優(yōu)化無人機硬件配置

由于林業(yè)資源調(diào)查工作的特殊性質(zhì)帶來的復(fù)雜性和不確定性，對工作工具的要求很高，無人機的精準程度、穩(wěn)定性、續(xù)航能力、操作便捷程度、駕駛智能程度等方面都需要提高，以及防風(fēng)防水，自動避障等技術(shù)也需要提高。

3.3 健全相關(guān)軟件

目前無人機技術(shù)對于數(shù)據(jù)的提取和分析情況仍不夠全面和精準，所以迫切需要開發(fā)更加專業(yè)更加精準便捷的軟件系統(tǒng)，只有這樣才能滿足日益發(fā)展的林業(yè)的要求。

3.4 融合現(xiàn)代新型科技

科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對無人機的發(fā)展都是具有很大助益的，應(yīng)該在發(fā)展中更多地融入高新技術(shù)和吸收更多的高科技人才，多進行學(xué)術(shù)研討會，建立專業(yè)的科技部門，輔助行業(yè)更好更精準地進行調(diào)查工作。

3.5 其他措施

我們還應(yīng)該降低人為因素對林業(yè)資源調(diào)查工作的影響，人工工作量過大的問題應(yīng)該被改善，無人機的投入使用能夠一定程度上代替人工，減少工人使用量，同時提高工作效率，并降低誤差，得出更科學(xué)更精準的調(diào)查數(shù)據(jù)。豐富模型種類也是林業(yè)資源調(diào)查中很重要的一部分，應(yīng)該針對不同樹種，捕捉不同特點建立不同的模型，針對差別木種進行評估，不斷發(fā)現(xiàn)更多未知植被的生長環(huán)境和生長特點，以輔助更好的建立多樣化的管理方案。

4 無人機在林業(yè)調(diào)查中應(yīng)用的前景

無人機技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查研究及保護防治中的應(yīng)用有著極大的前景和良好的發(fā)展機遇，雖我國現(xiàn)在無人機技術(shù)還處于初步階段，但是不會停止發(fā)展的腳步，科技進步的速度不斷增加，人機技術(shù)的發(fā)展和進步能使得無人機更廣泛地應(yīng)用在林業(yè)資源的調(diào)查中，甚至逐步應(yīng)用在大面積的自然保護區(qū)、熱帶雨林保護區(qū)以及人工難以工作的區(qū)域。無人機技術(shù)與傳感器技術(shù)，通信技術(shù)以及其他科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)o人機使用率進一步提高，不斷提高林業(yè)工作的準確率和高效性。

5 結(jié)語

在林業(yè)資源的調(diào)查工作中，無人機的使用越來越普遍，無人機更需要具備高精度的檢測技術(shù)才能夠準確定位林業(yè)資源的分布、狀態(tài)以及動態(tài)變化情況。無人機的使用能夠更加專業(yè)準確地提高病蟲害防治工作的效率，更快速做出火情分析和對應(yīng)措施，更科學(xué)的預(yù)防自然災(zāi)害，使得林業(yè)得到更好更快的發(fā)展。雖然我國目前無人機技術(shù)還處于初步階段，但是相信通過不斷發(fā)展和進步，無人機技術(shù)的應(yīng)用必然會帶來林業(yè)資源調(diào)查工作的大變革。