王軻　王亮

摘要：綜述了無人機(jī)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域，重點(diǎn)研究了目前我國不同地區(qū)應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)實(shí)際工作中的應(yīng)用，包括在林業(yè)有害生物監(jiān)測、森林資源調(diào)查、野生動物保護(hù)管理、森林防火和造林綠化等方面的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；技術(shù)；林業(yè)；應(yīng)用

中圖分類號：S7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0186-02

1 引言

隨著無人機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，目前無人機(jī)已經(jīng)逐漸運(yùn)用到地圖測繪、地質(zhì)勘測、氣象探測、災(zāi)害監(jiān)測、安防、農(nóng)藥噴灑等不同領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)高分辨率影像的采集，在彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感經(jīng)常因云層遮擋獲取不到影像缺點(diǎn)的同時(shí)，解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感重訪周期過長，應(yīng)急不及時(shí)等問題。將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)工作中，比如森林資源調(diào)查、野生動物種群監(jiān)測、荒漠化監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測和森林病蟲害監(jiān)測防治等，可以有效降低人工的作業(yè)量，提升林業(yè)工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，增強(qiáng)作業(yè)精度，有效預(yù)防森林火災(zāi)，提高應(yīng)急響應(yīng)能力。因此，本文研究了目前無人機(jī)在林業(yè)工作中的具體應(yīng)用，并對未來的應(yīng)用方向提出了展望。

2 無人機(jī)及其應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 無人機(jī)

無人機(jī)是一種無人駕駛的遠(yuǎn)程控制的飛行器，主要基于預(yù)先設(shè)定的飛行航線、自動化系統(tǒng)而具有自主航行能力，一般無人機(jī)上面都裝有自動駕駛儀器、遙控和遙測系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自動導(dǎo)航和著陸等系統(tǒng)。

2.2 無人機(jī)技術(shù)

2.2.1 無人機(jī)航拍攝影

無人機(jī)航拍攝影是以無人駕駛飛機(jī)作為空中平臺，以機(jī)載遙感設(shè)備，如高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)、輕型光學(xué)相機(jī)、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀等獲取信息，用計(jì)算機(jī)對圖像信息進(jìn)行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。全系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和最優(yōu)化組合方面具有突出的特點(diǎn)，是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術(shù)、視頻影像微波傳輸和計(jì)算機(jī)影像信息處理的新型應(yīng)用技術(shù)。

2.2.2 無人機(jī)遙感

無人機(jī)遙感技術(shù)是無人機(jī)航拍攝影技術(shù)的一種，是無人機(jī)與遙感技術(shù)的結(jié)合，綜合利用先進(jìn)的無人駕駛飛行技術(shù)、遙感應(yīng)用和遙感遙控技術(shù)，快速獲取空間遙感信息。無人機(jī)遙感屬于低空遙感技術(shù)，其在獲取影像過程中不受大氣因素的干擾，具有操作簡單、使用成本低、地面分辨率高、獲取影像速度快等傳統(tǒng)遙感技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢。

2.3 無人機(jī)技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用

在災(zāi)害應(yīng)急救援方面，臧克等利用微型無人機(jī)遙感系統(tǒng)對“5·12汶川大地震”的重災(zāi)區(qū)北川縣城進(jìn)行了航拍，通過圖像處理，對災(zāi)區(qū)的受災(zāi)情況進(jìn)行了初步評價(jià)，取得良好的效果。在農(nóng)業(yè)技術(shù)方面，王利民等基于無人機(jī)影像技術(shù)對農(nóng)作物面積識別精度與能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明無人機(jī)遙感影像獲取小范圍、樣方式分布的作物影像方面具有廣泛的應(yīng)用前景；汪小欽等運(yùn)用可見光無人機(jī)遙感技術(shù)在可見光波段健康綠色植被信息提取方面取得較好的效果，提取精度可達(dá)90%以上；劉峰等設(shè)計(jì)構(gòu)建了基于無人直升機(jī)平臺的遙感系統(tǒng)，對園區(qū)內(nèi)的板栗植被覆蓋度進(jìn)行年變化監(jiān)測，充分發(fā)揮了無人機(jī)靈活、高時(shí)效性、高分辨率等優(yōu)勢，獲取了大量板栗主要生育期的無人機(jī)遙感影像。

在環(huán)境保護(hù)方面，無人機(jī)可搭載移動大氣自動監(jiān)測和采樣平臺對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測、采樣；在環(huán)境影響評價(jià)工作中，可以在短時(shí)間內(nèi)提供精度高、時(shí)效性強(qiáng)的底圖，有效減少在危險(xiǎn)偏遠(yuǎn)區(qū)域的現(xiàn)場踏勘工作量；在環(huán)境應(yīng)急突發(fā)事件中，可利用無人機(jī)遙感技術(shù)克服情況危險(xiǎn)和交通不利等因素，快速獲取事故現(xiàn)場信息、污染物排放情況和周圍環(huán)境敏感點(diǎn)分布情況。在安防領(lǐng)域，可利用攜帶攝像機(jī)的無人機(jī)進(jìn)行街道監(jiān)控巡查、交通監(jiān)視，實(shí)時(shí)傳送拍攝影像，增大安全保衛(wèi)覆蓋面。

3 無人機(jī)在林業(yè)工作中的應(yīng)用

日常的林業(yè)工作主要包括林業(yè)有害生物監(jiān)測、森林資源調(diào)查、野生動物保護(hù)管理、森林防火和造林綠化等，外業(yè)工作環(huán)境艱苦、工作量大。目前，隨著我國3S技術(shù)和圖像視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)燃夹g(shù)的發(fā)展，無人機(jī)和無人機(jī)技術(shù)逐漸應(yīng)用于日常林業(yè)工作中，大大提高了工作效率和精度，節(jié)省了人力物力，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊應(yīng)用前景。

3.1 林業(yè)有害生物監(jiān)測防治

目前我國森林病蟲害監(jiān)測與防治主要通過黑光燈誘殺、昆蟲網(wǎng)誘捕、性引誘劑誘捕和人工噴灑農(nóng)藥的方式。隨著我國造林綠化面積的增多，以及氣候因素的影響，森林病蟲害呈現(xiàn)程度增強(qiáng)、面積增加的趨勢，傳統(tǒng)人工監(jiān)測與防治手段在應(yīng)對大面積森林病蟲害監(jiān)測防治時(shí)凸顯出弱勢。通過無人機(jī)噴酒藥物、監(jiān)測能有效提升有害生物監(jiān)測和防治減災(zāi)水平，大大減小林業(yè)有害生物對森林資源造成的生態(tài)危害。目前在我國也有一些地區(qū)使用無人機(jī)進(jìn)行病蟲害防治，比如勐臘縣利用植保無人機(jī)對縣內(nèi)橡膠樹病蟲害進(jìn)行監(jiān)測和防治，應(yīng)用結(jié)果表明無人機(jī)噴灑農(nóng)藥1h的工作量相當(dāng)于2個(gè)工人工作1d，極大地提高了橡膠行業(yè)病蟲害防治效率，提高了應(yīng)對橡膠突發(fā)病蟲害的反應(yīng)速度。山西臨縣利用無人駕駛植保機(jī)對轄區(qū)內(nèi)病蟲害發(fā)生嚴(yán)重的紅棗樹進(jìn)行噴藥防治，取得了良好的效果。

3.2 森林防火

森林火災(zāi)的發(fā)生會造成巨大的生態(tài)損失、經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，是一種撲救難度大的災(zāi)害，因此國家非常重視森林防火工作，防患于未然。目前最基礎(chǔ)的森林防火方式是派人實(shí)地巡邏考察，對于大面積的林區(qū)來講，工作量大，危險(xiǎn)性高，火點(diǎn)觀測精度低。有人駕駛飛機(jī)飛行受管制，拍攝的圖像很難滿足高精度和高分辨率的要求，在森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)存在很大的危險(xiǎn)性。在森林防火中利用無人機(jī)具有操作簡便、快速部署、使用成本低、功能多樣化、圖象分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)了解火場發(fā)生態(tài)勢和滅火效果，及時(shí)消滅火災(zāi)。

3.3 野生動物監(jiān)測

在野生動物資源監(jiān)測方面，無人機(jī)利用其特有的高時(shí)效性，能夠第一時(shí)間獲取野生動物資源變化數(shù)據(jù)。利用無人機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對野生動物種群分布、生長情況的監(jiān)測，也可以對瀕危動物進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，減輕原始人工巡查對其造成的擾動，大大減少監(jiān)測巡護(hù)的人工和經(jīng)濟(jì)成本。

3.4 森林資源調(diào)查

森林資源調(diào)查是我國林業(yè)工作中非常重要的一項(xiàng)任務(wù)，森林資源調(diào)查的技術(shù)方法經(jīng)歷了航空相片調(diào)查方法、抽樣調(diào)查和計(jì)算機(jī)和遙感技術(shù)調(diào)查等階段，這些方法都離不開工作人員到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查，尤其是在大規(guī)模林區(qū)，則需要花費(fèi)大量人力物力。利用無人機(jī)和遙感技術(shù)的結(jié)合，可快速獲取所需區(qū)域的高精度森林資源空間遙感信息，具有高時(shí)效、低成本、低損耗、高分辨率等特殊優(yōu)勢。張園等在浙江省臨安市的二類調(diào)查中利用了無人機(jī)遙感技術(shù)，快速獲取高清晰度遙感圖像，經(jīng)過圖像處理和軟件分析，取得非常好的工作成果。

4 無人機(jī)在林業(yè)上的應(yīng)用展望

目前無人機(jī)及相關(guān)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用還基本上處于初級階段，為充分發(fā)揮無人機(jī)的技術(shù)作用，不僅要提高無人機(jī)自身的科技含量，包括提高抗風(fēng)性能、改善升降技術(shù)、增大航拍設(shè)備穩(wěn)定性等，還要在林地多的區(qū)域加強(qiáng)無人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)的投入、推廣和普及應(yīng)用，推動生態(tài)林業(yè)和高新技術(shù)林業(yè)的發(fā)展。