李志美

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

1 引言

無人機(jī)是采用遙控技術(shù)或者預(yù)置系統(tǒng)進(jìn)行無人駕駛的飛機(jī)，因為能夠彌補(bǔ)有人駕駛飛機(jī)存在局限性的問題，所以應(yīng)用范圍更加廣泛且成本相對較低，具有預(yù)置動力、可以附加設(shè)備、可執(zhí)行任務(wù)廣泛、操作性極強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在林業(yè)的使用中，將無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和遙感技術(shù)相結(jié)合形成無人機(jī)遙感一體綜合系統(tǒng)，將傳感器技術(shù)、遙控檢測技術(shù)、通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)與無人駕駛技術(shù)相結(jié)合，集成了飛行器系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備執(zhí)行系統(tǒng)、精準(zhǔn)傳輸系統(tǒng)、反射系統(tǒng)和保障維護(hù)系統(tǒng)。無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研發(fā)避免了傳統(tǒng)航空攝影的缺點(diǎn)和局限性，成本得到很大控制，耗能低且可重復(fù)飛行使用都成為了它的優(yōu)勢。

2 無人機(jī)發(fā)展概況

2.1 無人機(jī)飛行類型及載荷

無人機(jī)即無人駕駛飛機(jī)，采用遠(yuǎn)程遙控技術(shù)進(jìn)行操作或者自身預(yù)置程序進(jìn)行自控飛行的無人駕駛飛機(jī)。這種飛機(jī)有很多種類，根據(jù)機(jī)翼的不同有固定翼、多旋翼等。

我國民航總局在2015年期間發(fā)布了相關(guān)規(guī)定，主要是針對輕小型無人駕駛飛機(jī)飛行的相關(guān)注意事項，第一種是在視線范圍內(nèi)或者視線范圍外進(jìn)行控制的、空無人機(jī)的重量在116 kg以內(nèi)的，起飛時全機(jī)重量小于等于150 kg的無人機(jī)，在空中飛行的穩(wěn)定速度在100 km/h以內(nèi)的；第二種是起飛時全機(jī)重量小于等于5700 kg的，和需要受藥的植物高度保持在15 m以外的植物保護(hù)型無人機(jī)；第三種是無人飛艇，它的體積充氣后在4600 m3以下。

2.2 無人機(jī)主要特點(diǎn)

2.2.1 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

無人機(jī)能夠到達(dá)很多有人駕駛飛機(jī)不能到達(dá)的區(qū)域，比如一些極端骯臟、危險的地方，采用無人駕駛技術(shù)就不用考慮到駕駛員本身的身體素質(zhì)或者對人體的危害。在災(zāi)難救援、重災(zāi)區(qū)援助、核生物化學(xué)工程區(qū)拍攝、傳染病實(shí)時跟蹤監(jiān)控等對人有極大危害執(zhí)行任務(wù)時，不會產(chǎn)生人員的傷亡。同時，因為無人機(jī)體型較小、操作便捷、隱身效果好的優(yōu)點(diǎn)，在軍事偵察方面能夠巧妙利用，協(xié)同作戰(zhàn)。

2.2.2 配置靈活，執(zhí)行任務(wù)多元化

因為無人機(jī)的體積較小、維護(hù)方便、自重小，因此配置也相對比較靈活。就目前來看，民用無人駕駛飛機(jī)搭載的功能性設(shè)備大部分都是能夠進(jìn)行拆卸重裝的。這種功能性設(shè)備稱之為云臺負(fù)載物，云臺負(fù)載物具有很多種類和功能，無人機(jī)在執(zhí)行一項任務(wù)的時候根據(jù)任務(wù)的需要來搭載合適的云臺負(fù)載物。無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計的時候都進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，進(jìn)行模塊分區(qū)能夠?qū)崟r根據(jù)任務(wù)需要靈活調(diào)整，使其優(yōu)勢和靈活性得到最大的發(fā)揮。

2.2.3 信息獲取及時、精準(zhǔn)執(zhí)行任務(wù)

在這個大數(shù)據(jù)時代下通信和人工智能都飛速的發(fā)展，催生出了4G、5G等無線終端與無人駕駛飛機(jī)的結(jié)合，使無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過程中能夠?qū)崟r將采集的影像資料傳達(dá)到任務(wù)中心，使得信息的可靠性和有效性大大增強(qiáng)。與此同時，無人機(jī)的功能模塊根據(jù)執(zhí)行的需要能夠精確匹配，高效完成任務(wù)。

2.3 無人機(jī)主要產(chǎn)品

輕小型無人駕駛飛機(jī)是目前存在比較多、應(yīng)用比較廣泛的，包括固定翼、多旋無人駕駛飛機(jī)和無人駕駛直升機(jī)。在使用的領(lǐng)域上，存在于軍事上、民間行業(yè)中、服務(wù)型消費(fèi)產(chǎn)業(yè)中。在這些領(lǐng)域中對于無人駕駛飛機(jī)的要求也不一樣。

3 無人機(jī)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 在調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用

在森林資源的調(diào)查中，為了及時準(zhǔn)確的明確森林里林木資源的數(shù)額和質(zhì)量，采用的手段是多種多樣的，主要包括這幾點(diǎn)：①測控技術(shù);②測樹原理;③遙感技術(shù);④抽樣技術(shù)等。在了解到了森林資源的整體情況包括種類分布、數(shù)量質(zhì)量、生長立地情況后進(jìn)行統(tǒng)計分析，研究出森林里面在整體生態(tài)資源的生長和消亡周期、動態(tài)變化規(guī)律性、資源整體比例關(guān)系，客觀的分析反映其自然條件，為后期森林資源的管理和林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一定的方針和政策并奠定理論和實(shí)際依據(jù)。

在以往的傳統(tǒng)調(diào)查研究中，往往存在主觀人為因素影響，部分區(qū)域難以涉及造成的工作量大大增加；結(jié)果有失客觀性；管理散亂等問題。在無人機(jī)的參與下，依靠專業(yè)的任務(wù)執(zhí)行模塊能夠準(zhǔn)確、高效、客觀的對林業(yè)資源進(jìn)行調(diào)查，解決傳統(tǒng)人為調(diào)查的局限性。

3.2 在病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用

現(xiàn)階段在森林資源病蟲害預(yù)防工作中主要依靠人工實(shí)地勘察，耗費(fèi)人力物力的同時還存在周期過長、效率較低的缺點(diǎn)。遙感技術(shù)的產(chǎn)生能夠方便快捷的監(jiān)測森林病蟲害的發(fā)生，但是在過去只能依靠有人航空進(jìn)行航空攝影和GPS定位，由于空間的體積較大，不能準(zhǔn)確定位到每一株植物。一部分專家學(xué)者曾提出過利用無人駕駛飛機(jī)結(jié)合既有測控技術(shù)以及影像采集技術(shù)進(jìn)行森林病蟲害的調(diào)查，這樣有效降低了成本并高效精確的找出了已受到病蟲害的樹木，為后續(xù)的清除和儲備工作提供了支持。

在防治病蟲害治理事項中，傳統(tǒng)的方法主要采取具有遠(yuǎn)距噴射的噴霧劑和人工的噴藥機(jī)，這對于施藥范圍以外的較高樹木效果欠佳。采取有人駕駛飛機(jī)進(jìn)行防治病蟲害工作時，受到自身體積的影響，只能進(jìn)行遠(yuǎn)距離噴灑，這樣不能達(dá)到專門預(yù)防病蟲害樹木的目的，使周圍的健康樹木、土壤、空氣、水資源都會造成一定的污染；而采用無人駕駛飛機(jī)能夠?qū)I(yè)、準(zhǔn)確、高效的進(jìn)行施藥，提升防治效果的同時還大大節(jié)約了防治成本，值得在我國的林業(yè)調(diào)查和預(yù)防災(zāi)害中進(jìn)行推廣。

3.3 在火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用

火災(zāi)是在森林災(zāi)害中最為嚴(yán)重的事故。原始森林區(qū)域面積大、交通不夠便利，衛(wèi)星遠(yuǎn)程遙控感應(yīng)技術(shù)得到了重要利用，但由于衛(wèi)星平臺本身的運(yùn)轉(zhuǎn)周期性和地面的分辨率不夠高等原因，火情的發(fā)現(xiàn)工作往往會受到制約，不能及時得到控制和反饋。有人駕駛飛機(jī)能夠高效、快速的發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)，同時巡視的區(qū)域也比較大，但是這個方式面臨的最大問題是成本巨大，而且我國目前偵查森林的航空設(shè)備陳舊老化，跟不上需求，并不能有效地進(jìn)行利用，加上火災(zāi)發(fā)生時煙霧導(dǎo)致能見度極低，有人駕駛飛機(jī)的觀察員也不能清楚地看清火情且對駕駛員造成一定的安全隱患。而而無人機(jī)能夠有效地規(guī)避這些問題，通過安裝的功能設(shè)備負(fù)載物，將勘測到的火情通過無線網(wǎng)絡(luò)微波信號及時傳達(dá)到火情控制中心的工作人員，為定制救援計劃提供參考。

美國的無人機(jī)防火系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到一個成熟階段，但中國還處于剛剛起步的階段，在對森林火情的發(fā)現(xiàn)和防治工作還沒有形成一個完善的系統(tǒng)，通訊技術(shù)不成熟、監(jiān)測反饋體系不嚴(yán)密、夜間飛行技術(shù)研究不完善，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能在實(shí)際的防火工作中做到盡善盡美。

3.4 在濕地調(diào)查中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)目前的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在對城市的濕地進(jìn)行保護(hù)調(diào)查的過程中，如果能夠利用到無人機(jī)進(jìn)行配合，一定會得到很大的發(fā)展。在現(xiàn)在的城市發(fā)展過程中，將城市濕地發(fā)展成景觀是一個勢不可擋的趨勢。將濕地進(jìn)行合理的保護(hù)和發(fā)展是一個亟待解決的問題，針對不同的地點(diǎn)采用不同的治理方案，比如在某一個濕地中進(jìn)行合理的規(guī)劃發(fā)展?jié)竦鼐坝^化，建立濕地公園。在前期利用無人機(jī)技術(shù)對濕地地形和植被進(jìn)行影像拍攝,從而合理規(guī)劃提高濕地景觀化的效率。

4 無人機(jī)在林業(yè)調(diào)查中的發(fā)展方向與前景展望

無人駕駛飛機(jī)在森林資源的調(diào)查研究及保護(hù)防護(hù)中有著極大的發(fā)展前景，就目前而言，我國的無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)還處于初步階段。相信在不遠(yuǎn)的將來，無人機(jī)技術(shù)將廣泛應(yīng)用在我國的林業(yè)領(lǐng)域、大型森林管理領(lǐng)域、自然生態(tài)保護(hù)區(qū)內(nèi)。將無人機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)、遙控檢測技術(shù)、通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合，采用云計算的優(yōu)勢，將人工智能推向一個新的高度。

5 結(jié)語

在森林調(diào)查研究中使用的無人機(jī)需要具備高精準(zhǔn)度的遙感技術(shù)從而對森林中的地理位置有準(zhǔn)確的定位，林用無人機(jī)必須具有對地理位置坐標(biāo)準(zhǔn)確的定位性。采用無人駕駛飛機(jī)能夠?qū)I(yè)、準(zhǔn)確、高效的進(jìn)行森林病蟲害的防治，提升防治效果的同時還大大節(jié)約了防治成本；高效的監(jiān)測預(yù)防火情及相關(guān)自然災(zāi)害，使我國的林業(yè)產(chǎn)業(yè)得到更好的發(fā)展。雖然目前我國對于無人機(jī)的研究和使用還處于一個起步階段，但是經(jīng)過科學(xué)的引導(dǎo)和探討，未來一定會不斷發(fā)展成熟并在林業(yè)領(lǐng)域大放異彩。