張耀宏

摘要 隨著無人機遙感技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)獲取精度的不斷提高，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。尤其無人機遙感技術(shù)在林草資源調(diào)查中的應(yīng)用普及化，提高了林草資源的調(diào)查效率。基于此，分析與探討了林草資源調(diào)查中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用及實踐。

關(guān)鍵詞 林草資源調(diào)查;無人機遙感技術(shù);應(yīng)用及實踐

中圖分類號：S771.8 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0115–02

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，高新技術(shù)不斷創(chuàng)新，無人機遙感技術(shù)也在不斷完善。在林草資源研究的過程中，使用無人機遙感技術(shù)可以全方位監(jiān)管林草資源，減少人為因素的干擾，確保工人的安全。尤其在發(fā)生火災(zāi)的情況下，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用能夠快速定位發(fā)生火災(zāi)事故的區(qū)域，及時監(jiān)控受災(zāi)區(qū)域的情況，避免造成更大損失。因此，高度重視無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，并不斷開拓設(shè)計與應(yīng)用方向，能為林草資源的研究與實踐提供更堅實的保障。

1 無人機遙感技術(shù)在林草資源調(diào)查中的應(yīng)用價值

開展林草資源調(diào)查研究能夠有效了解綠色植物的覆蓋率和山林的蓄水能力，有效地完成林草資源開發(fā)設(shè)計，全面開展生態(tài)文明建設(shè)。但在具體實踐調(diào)查中，山地森林總面積極大，自然環(huán)境十分復(fù)雜，給研究人員的工作帶來了很大的困難。因此，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用對于解決上述類似問題便顯得意義重大。目前，我國正逐步重視無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，并為此開展林草資源調(diào)查。使用特種機器人可以有效掌握林草資源的轉(zhuǎn)化情況，信息內(nèi)容會更加客觀、準(zhǔn)確。在山地森林調(diào)查中，無人機遙感技術(shù)還可以檢測山地森林中綠色植物的遮蔽狀況，減少人為觀測的偏差。同時，借助無人機遙感技術(shù)可以即時反饋數(shù)據(jù)信息，為林草業(yè)從業(yè)人員提供詳細(xì)的資料，極大地提高了相關(guān)部門的工作效率[1]。

2 無人機遙感技術(shù)的基本概述

無人機遙感指利用先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)自動化、智能化和專用化快速獲取國土資源、自然環(huán)境、地震災(zāi)區(qū)等空間遙感信息，且完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的技術(shù)。

無人機遙感技術(shù)有2個特點。第一，能夠進行自動化處理，根據(jù)無人機采集的地理信息讀取數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，能夠自動讀取與刪選數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。在進行航拍時，只需要在操作器上操作GPS通信系統(tǒng)，相關(guān)實際操作人員就可以集成GPS系統(tǒng)，并將采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為易于閱讀的數(shù)據(jù)，獲得實體模型的數(shù)據(jù)信息[2]。第二，反應(yīng)速度快。無人機遙感技術(shù)能快速收集和解析數(shù)據(jù)信息，只需要幾分鐘即可獲取數(shù)據(jù)高程實體模型的數(shù)據(jù)信息。

3 無人機遙感技術(shù)在林草資源調(diào)查中的具體應(yīng)用

3.1 全面勘察和檢測

傳統(tǒng)的林草業(yè)資源調(diào)查主要以人力資源為主，研究人員需要實際調(diào)查林地類型、綠色植物、保護區(qū)等，勞動量較大。而無人機遙感技術(shù)可以根據(jù)熱紅外、多光譜儀等傳感器全方位掃描林草，并對搜集到的圖像與模型進行緊密的結(jié)合，從而獲取科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。在使用時，需要綜合考慮圖像和模型的外觀特征與紋理，并將此結(jié)果作為植物群落劃分的主要依據(jù)。此外，無人機遙感技術(shù)中的3D激光掃描儀技術(shù)正快速發(fā)展，其主要特點是效率高、易穿透，而無人機遙感技術(shù)可基于高光譜成像儀全面勘察林產(chǎn)業(yè)區(qū)，并將探測的內(nèi)容拍攝成影像資料，傳輸至道路運營服務(wù)平臺，從而有助于優(yōu)化林草業(yè)資源配置[3]。如果在無人機上搭載雷達和中小型定位器，還可以全方位檢測林草資源的生長狀態(tài)。

3.2 獲取生物量信息

借助無人機遙感技術(shù)能直接拍攝樹干遙感影像，還能全方位計算所調(diào)查的林地土壤的水分含量信息等。根據(jù)無人機遙感技術(shù)拍攝的超清圖像資料，可以監(jiān)測調(diào)查整片森林當(dāng)中的單棵樹的土壤水分含量，同時通過面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，還能夠了解到總的單個樹干的具體情況，依據(jù)地徑與樹干中的土壤含水量，可以估算出處理后的樹干土壤的含水量。傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然也可以估算林地土壤含水量信息，但屏幕分辨率較低，勘測偏差很大，是無人機偏差的10倍以上。

此外，利用無人機遙感技術(shù)還能夠通過可見光波獲取植物的種類和動物的數(shù)量，這也是一種大面積估算林地中生物信息的一種方式方法。當(dāng)前，無人機遙感技術(shù)在林草資源調(diào)查中的應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢，利用無人機遙感技術(shù)不僅可以獲得海量的生物數(shù)據(jù)信息資源，還可以與衛(wèi)星遙感相互協(xié)調(diào)，從而有效開展現(xiàn)階段林草資源調(diào)查工作。

3.3 森林火災(zāi)監(jiān)測

在森林火災(zāi)發(fā)生概率較高的地區(qū)，應(yīng)用無人機遙感技術(shù)可以預(yù)防和檢測森林火災(zāi)，并進行災(zāi)后現(xiàn)場評估。在整個實驗過程中，無人機可以合理探測火點及其覆蓋區(qū)域，并立即發(fā)出警告，建立火點坐標(biāo)?？梢越柚鸁o人機遙感技術(shù)獲取RGB色彩空間遙感圖像，然后將森林火災(zāi)圖像轉(zhuǎn)換為實體影像，從而對災(zāi)情進行判斷。可以選擇徑向基函數(shù)作為向量機核函數(shù)識別火災(zāi)事故，識別精度高達87%[4]。

森林火災(zāi)突發(fā)性極強，破壞力超大，屬于是一種防范和救援時，困難較大的自然性災(zāi)害，相比于其他的自然災(zāi)害，會嚴(yán)重影響森林的生長。在林草火災(zāi)事件中，因為人為不慎用火導(dǎo)致的火災(zāi)約占比95%。同時，在林業(yè)經(jīng)營管理活動當(dāng)中，林業(yè)火情監(jiān)測是一項十分關(guān)鍵的工作。救援人員可以精準(zhǔn)且快速地趕到現(xiàn)場，這是火情得以撲滅的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的森林火情監(jiān)測主要是采用人員巡護與衛(wèi)星監(jiān)測的形式。因為人工巡護會受到降雨、云霧，以及地形帶來的影響，致使巡查的地域范圍相對較小，而且巡護的效率不高。此外，影響衛(wèi)星遙感監(jiān)測的因素，主要是時間分辨率和遙感空間分辨率。衛(wèi)星過境的時間較為固定，影像獲取的周期較長，難以有效識別早期的小面積火情，無法實時獲取目標(biāo)區(qū)域的影像資料，不能更好地實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的動態(tài)監(jiān)測。

3.4 林草病蟲害監(jiān)測

林草病蟲害是對林木的健康生長造成影響的重要因素，傳統(tǒng)的病蟲害監(jiān)測和防治，主要是通過人員實地調(diào)查的方式開展，調(diào)查的難度相對較大，工作強度較高，再受到復(fù)雜地形條件等因素，會影響調(diào)查的范圍和精度。近幾年，隨著將高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用到病蟲害的監(jiān)測中，可以大范圍監(jiān)測植被病蟲害。但是，該項技術(shù)受衛(wèi)星平臺的影響，運行周期會相對較長，影像獲取的費用也相對較高，進而不同程度的影響了該項技術(shù)的推廣和應(yīng)用[5]。無人機通過可見光相機或是高光譜儀等設(shè)備的搭載，能夠預(yù)警和監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的松線蟲，以及其他的樹種病害。此外，應(yīng)用搭載的多波段成像傳感器的低空多旋翼無人飛行器研究柑橘黃龍病，通過分析530～900 nm波段數(shù)據(jù)與7個植被的指數(shù)數(shù)據(jù)，能夠精確地識別樹木黃龍病。同時，將無人機作為飛行的平臺，搭載雙光譜相機能獲得關(guān)于松樹病蟲害的遙感監(jiān)測影像，其掛載農(nóng)藥噴霧器防治樹木災(zāi)害。

3.5 在林草調(diào)查規(guī)范中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的林草資源調(diào)查中，關(guān)于界定林地的種類、樹種及蓄積量，核查營造林等調(diào)查，都需要將人當(dāng)作調(diào)查的主體，并安排與之相對應(yīng)的調(diào)查對象，從而完成對實地的勘察。無人機遙感技術(shù)通過搭載高光譜成像儀，能靈活且高清的調(diào)查目標(biāo)區(qū)域，并提供各種所需要的遙感影像信息，為林草資源管理工作打下堅實的基礎(chǔ)。利用微型無人機搭載激光雷達平臺，小型定位傳感器也可檢測林地的變化，并以無人機的航拍影像為基礎(chǔ)，有效融合相關(guān)的地理信息系統(tǒng)，開發(fā)一個新的林業(yè)資源調(diào)查系統(tǒng)，從而快速、精確地提取各種航拍影像信息，實現(xiàn)林業(yè)資源調(diào)查工作的數(shù)字化、信息化。

4 結(jié)束語

在新時代背景下，無人機遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域中，將其應(yīng)用在林草資源調(diào)查中也是大勢所趨。在林草資源調(diào)查中應(yīng)用無人機遙感技術(shù)不僅可以探測森林火災(zāi)，還可以評估山地和森林，對維護林草資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的實踐意義。

參考文獻

[1] 張秀梅.無人機遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2020，28（14）：29.

[2] 張琛.無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用[J].華北自然資源，2021（2）：68-69.

[3] 胡菲彤.無人機低空遙感在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究進展[J].現(xiàn)代農(nóng)機，2020（4）：6-7.

[4] 車彥卓，劉壽寶.探析無人機低空遙感技術(shù)與人工智能技術(shù)融合發(fā)展[J].中國安防，2021（4）：34-38.

[5] 范月圓，劉華勇.無人機遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2021，47（3）：16-18.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Application of UAV Remote Sensing Technology in Forest and Grass Resource Investigation

ZHANG Yao-hong （Northwest Survey， Planning and Design Institute of State Forestry and Grassland Administration， Xi’an， Shaanxi 710048）

Abstract With the rapid development of uav remote sensing technology and the continuous improvement of data acquisition accuracy， the application range is more and more extensive. Especially the popularization of uav remote sensing technology in the investigation of forest and grass resources improves the investigation efficiency of forest and grass resources. Based on this， this paper analyzed and discussed the application and practice of UAV remote sensing technology in forest and grass resource survey.

Key words Forest and grass resource survey; UAV remote sensing technology; Application and Practice