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        無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)中的應(yīng)用

        2017-08-02 02:15:03吳少晶
        中國(guó)綠色畫報(bào) 2017年7期
        關(guān)鍵詞:無人機(jī)技術(shù)

        【摘要】:無人機(jī)測(cè)繪操作簡(jiǎn)便、工作精度高、成本低,在地理監(jiān)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)急處理等方面的應(yīng)用十分廣泛。本文以無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用為研究?jī)?nèi)容,基于大量的文獻(xiàn)資料,首先分析了無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的概念、構(gòu)成及特殊優(yōu)勢(shì),然后從森林資源調(diào)查、病蟲害監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、人工增雨、林業(yè)種植等方面具體分析了無人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用情況,并暢想了未來無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),以期推動(dòng)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

        【關(guān)鍵詞】:無人機(jī)技術(shù);森林資源調(diào)查;病蟲害監(jiān)測(cè);火災(zāi)監(jiān)測(cè);人工增雨

        我國(guó)的無人機(jī)技術(shù)始于20世紀(jì),起初只為了滿足技術(shù)進(jìn)步等方面需求,但是隨著無人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展及其他領(lǐng)域的需求,無人機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于其他領(lǐng)域,林業(yè)就是其中的一個(gè)代表。在林業(yè)工作中應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù),不僅能提高林業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,還能加大病蟲害、火災(zāi)等方面監(jiān)測(cè),降低突發(fā)性災(zāi)害。下面結(jié)合實(shí)際情況,對(duì)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用進(jìn)行分析有著巨大的應(yīng)用效果,能滿足林業(yè)生產(chǎn)需求。

        1無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)簡(jiǎn)述

        1.1概念

        無人機(jī)基于預(yù)先設(shè)定的飛行航線工作的一種設(shè)備,具備自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制功能[1]。與其他飛行器相比,無人機(jī)的遠(yuǎn)程偵測(cè)方法更安全、部署更彈性,成本也相對(duì)低一些,可以數(shù)十平方公里范圍內(nèi)工作。

        1.2組成

        無人機(jī)主要包括飛機(jī)機(jī)體、飛行控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等幾部分。其中,飛行控制器是無人機(jī)系統(tǒng)的核心部件,相當(dāng)于“心臟”功能,對(duì)無人機(jī)的精確度、數(shù)據(jù)傳輸可靠性、飛行穩(wěn)定性等影響重大。如果飛行控制器出現(xiàn)問題,無人機(jī)可能無法保證信息傳輸?shù)募皶r(shí)性與有效性,不能圓滿的完成工作任務(wù)。所以,做注重飛行控制器的保護(hù)與維護(hù)工作。

        1.3特殊優(yōu)勢(shì)

        與載人飛機(jī)相比,無人機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一,無人機(jī)受天氣影響小,適合大規(guī)模應(yīng)用,工作方式更靈活便捷;第二,飛行高低相對(duì)較低,能比較精準(zhǔn)的獲得中大比例尺影像,在局部信息獲取上有一定優(yōu)勢(shì);第三,無人機(jī)的工作、維護(hù)等成本較低;第四,能獲得高重疊度的影像,增加后續(xù)相關(guān)工作的可靠性;第五,無人機(jī)系統(tǒng)本身較小,操作平臺(tái)也不大,方便攜帶、轉(zhuǎn)移,工作更方便[2]。

        2無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

        無人機(jī)在林業(yè)工作中的應(yīng)用已經(jīng)屢見不鮮,下面結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn),從對(duì)無人機(jī)在林業(yè)工作中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

        2.1森林資源調(diào)查和荒漠化監(jiān)測(cè)

        通過無人機(jī)拍攝森林照片,并以此為依據(jù)確定地物形狀、大小、位置等信息,這被稱之為森林航測(cè)。在森林資源調(diào)查、荒漠化監(jiān)測(cè)中,森林航測(cè)的應(yīng)用情況較多,是航空攝像測(cè)量的重要組成部分。就當(dāng)前而言,森林資源調(diào)查主要手段是衛(wèi)星遙感技術(shù),通過這種技術(shù)手段得到的圖像分辨率不高,且受云層等環(huán)境因素影響大,不能準(zhǔn)確的反映出被測(cè)地區(qū)的地形地貌情況。若想要得到某一區(qū)域的清楚圖像,需要對(duì)這一區(qū)域進(jìn)行反復(fù)的拍攝和拼接,不僅耗時(shí)長(zhǎng)、成本高,普及利用率也較低。為了改善以往森林資源調(diào)查和荒漠化測(cè)量技術(shù)手段的不足,采用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)。應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)后,野外工作量大幅度減少,工作條件明顯改善,同時(shí)測(cè)圖精度、速度都有很大程度的提升。在實(shí)際測(cè)圖工作中,將無人機(jī)與紅外攝像等設(shè)備結(jié)合起來,可以拍攝出彩色中照片,得到大比例尺的森林航空攝影,極大提高航攝效果。

        2.2森林病蟲害監(jiān)測(cè)和防治

        根據(jù)調(diào)查顯示,2015年我國(guó)林業(yè)有害生物發(fā)生面積近千萬畝公頃,防治面積高達(dá)800多萬公頃。其中,無公害生物防治率在86%以上,有害生物防治率不到5%,從中不難看出,森林病蟲害監(jiān)測(cè)和防治工作任務(wù)十分緊迫[3]。森林病蟲害受氣候、人為等因素的影響大,近年來呈現(xiàn)面積增加、頻率增多、程度增強(qiáng)等趨勢(shì),而且有害生物種類也連年增加,加大了森林病蟲害防治工作難度。在以往工作中,一般采用人工噴灑農(nóng)藥方式,工作效率低下。所以建議采用無人機(jī)噴灑藥物方式,能擴(kuò)大覆蓋面,增強(qiáng)森林病蟲害防治成效。而且,在森林病蟲害監(jiān)測(cè)中利用無人機(jī)可以提升有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)水平,及時(shí)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的有害生物,做好防治和治理措施。

        2.3森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與管理

        眾所周知,我國(guó)主要是溫帶季風(fēng)性氣候,森林火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高,為了防治森林火災(zāi)并減少森林火災(zāi)后果嚴(yán)重程度,采用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù),能大幅度提高森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和管理工作質(zhì)量。在實(shí)際工作中,構(gòu)建以無人機(jī)為主,以GPS、數(shù)字圖像等技術(shù)為輔的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),為森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與管理提供有力的技術(shù)支持。在森林火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候,由于火場(chǎng)上空能見度較低,載人飛機(jī)飛行風(fēng)險(xiǎn)較高,存在著較大安全隱患。無人機(jī)完全可以克服載人飛機(jī)的缺陷,將攝像裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置等安裝在無人機(jī)上,通過攝像頭全程監(jiān)測(cè)火災(zāi)情況,能高質(zhì)量的完成火災(zāi)探測(cè)、火警偵察等工作。

        最重要的是,無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)期間,在沒有突發(fā)性故障情況下可以全天候工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情,準(zhǔn)確預(yù)報(bào)火災(zāi)發(fā)生位,便于后方人員根據(jù)實(shí)時(shí)情況制定防火、滅火方案。如,森林火災(zāi)發(fā)生初期,通過無人機(jī)進(jìn)行林區(qū)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)巡查,將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)傳遞到后方指揮中心,能提高火災(zāi)信息傳遞速率,使相關(guān)決策更及時(shí)、更準(zhǔn)確。

        2.4人工增雨

        人工增雨是森林防火、經(jīng)濟(jì)林建設(shè)、防沙治沙等工作實(shí)施的重要手段,要給予高度重視。在以上工作中,通過無人機(jī)進(jìn)行人工增雨有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)機(jī)動(dòng)性好、使用靈活,環(huán)境因素對(duì)其影響小,與森林人工增雨環(huán)境、條件相適應(yīng),是人工增雨方式的最佳選擇。進(jìn)行人工增雨時(shí),在無人機(jī)的機(jī)腹和其落腳間的部位上安裝10枚增雨焰條,當(dāng)無人機(jī)飛行至指定區(qū)域后,由地面人員控制點(diǎn)燃增雨焰條。這過程中,地面人員可以通過遙測(cè)信息查看增雨焰條的點(diǎn)燃情況。一次看點(diǎn)燃1枚或幾枚增雨焰條,由地面人員合計(jì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)反饋回來的實(shí)際情況而定[4]。

        一般情況下10枚增雨焰條所產(chǎn)生的碳化銀含量就可以滿足森林人工增雨要求。但是增雨焰條的數(shù)量不是固定的,可以根據(jù)作業(yè)區(qū)域所需要的碳化銀數(shù)量情況確定增雨焰條的數(shù)量規(guī)模。

        2.5林業(yè)種植與管理

        林業(yè)種植中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù),無人機(jī)被稱之為“作業(yè)機(jī)”,主要用于林作物播種和微量元素施加。在林業(yè)種植中,通過無人機(jī)技術(shù)可以提前了解林區(qū)林作物生長(zhǎng)等情況,方便工作人員根據(jù)實(shí)際情況制定超低量噴灑工作,提高工作質(zhì)量和效率,節(jié)約人力、物力,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。林區(qū)農(nóng)藥、微量元素噴灑采用無人機(jī)工作模式,減少了工作人員與有毒物質(zhì)間的接觸頻率,利于保護(hù)工作人員生命安全。與傳統(tǒng)的人工施肥、噴灑農(nóng)藥方式相比,無人機(jī)工作方式的效率更高,更適應(yīng)規(guī)模化作業(yè),能提高林業(yè)種植工作成效。

        3無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)的建議與發(fā)展前景

        3.1加大無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)研究力度

        無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在我國(guó)發(fā)展剛剛起步,很多方面有待進(jìn)一步研究,未來工作中要加大對(duì)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的開發(fā)與利用,不斷完善與提高無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)水平,適應(yīng)林業(yè)工作的各項(xiàng)要求。如,加大無人機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航、遙感監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等方面的研究,努力突破技術(shù)上的難題,提高無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)含量。

        3.2加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入

        無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)要想“更上一層樓”,需要資金、人力等方面的大力支持,必須加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入[5]。各級(jí)政府及林業(yè)部門在注重?zé)o人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上,在財(cái)政允許范圍內(nèi),加大無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)研究上的撥款,??顚S?,禁止挪為他用。同時(shí),組建一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍,全面負(fù)責(zé)林業(yè)生產(chǎn)和無人機(jī)測(cè)繪等方面的工作。各級(jí)政府要充分發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用,組織建設(shè)無人機(jī)科研隊(duì)伍,加強(qiáng)制度建設(shè),定期進(jìn)行崗位培訓(xùn),確保相關(guān)工作順利展開。

        結(jié)論

        綜上所述,無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用主要包括森林資源調(diào)查、病蟲害監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、人工增雨、林業(yè)種植等方面,覆蓋面廣、應(yīng)用效果好,很大程度上提高了林業(yè)生產(chǎn)效益,解決了人力,節(jié)約了財(cái)力、物力,保證林業(yè)工作質(zhì)量。但是就目前來看,無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用方面雖然很多,可我們不能滿足于現(xiàn)狀,還應(yīng)持續(xù)加大無人機(jī)技術(shù)研究力度,加大經(jīng)濟(jì)、人才等方面的投入,不斷完善無人機(jī)技術(shù),使之更好的服務(wù)于林業(yè)生產(chǎn)管理工作。

        【參考文獻(xiàn)】:

        [1]夏新豐.淺談無人機(jī)在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].林業(yè)科技情報(bào),2015,(02):40-41+43.

        [2]趙國(guó)帥.無人機(jī)遙感在林業(yè)中的應(yīng)用與需求分析[J].福建林業(yè)科技,2017,(01):136-140.

        [3]王軻,王亮.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用研究[J].綠色科技,2016,(06):186-187.

        [4]王冬梅,王君海.吉林省林業(yè)有害生物無人機(jī)監(jiān)測(cè)防治系統(tǒng)的應(yīng)用[J].吉林林業(yè)科技,2016,(04):34-35+56.

        [5]萬泉,陳國(guó)瑞,陳銘潮,趙國(guó)帥.無人機(jī)技術(shù)在福建林業(yè)中的應(yīng)用與展望[J].林業(yè)勘察設(shè)計(jì),2016,(04):1-5.

        作者簡(jiǎn)介:吳少晶(1985.10-),男,漢族,廣西賓陽(yáng)人,大學(xué)本科,林業(yè)助理工程師,主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

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