王敏

摘? ? 要：林場(chǎng)管理工作專業(yè)性強(qiáng)、工作量大，無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的應(yīng)用給林場(chǎng)管理帶來了新契機(jī)。對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)及其相關(guān)理論作了簡(jiǎn)要介紹，分析了無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林場(chǎng)管理中的基本流程。從病蟲害防治、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、林業(yè)資源調(diào)查和林業(yè)執(zhí)法4個(gè)方面，分析了無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的具體應(yīng)用，總結(jié)了無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理應(yīng)用中存在的問題。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);遙感技術(shù);林場(chǎng)管理;應(yīng)用

文章編號(hào)： 1005-2690（2021）03-0139-02? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)： S771.8? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

林業(yè)資源是人類最為重要的生物資源之一，對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，有助于林業(yè)的管理和發(fā)展。林場(chǎng)管理工作涉及林業(yè)相關(guān)資源的調(diào)查、監(jiān)測(cè)等，專業(yè)性強(qiáng)，工作量大。無人機(jī)遙感技術(shù)具有效率高、成本低、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林場(chǎng)管理，可有效提高林場(chǎng)管理工作的準(zhǔn)確率和工作效率。

1? ?無人機(jī)遙感技術(shù)

1.1? ?無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展

無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱，是一種可控制、有動(dòng)力的無人駕駛航空器，能攜帶多種設(shè)備并執(zhí)行相關(guān)任務(wù)[1]。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)類型也逐漸多樣化，并廣泛應(yīng)用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等各領(lǐng)域的勘測(cè)工作中。

1.2? ?無人機(jī)遙感技術(shù)

無人機(jī)遙感技術(shù)就是綜合運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、定位技術(shù)等實(shí)現(xiàn)收集遠(yuǎn)程空間信息，并對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的應(yīng)用技術(shù)[2]。無人機(jī)遙感技術(shù)具有快速的機(jī)動(dòng)響應(yīng)能力、操作簡(jiǎn)單、目的明確、使用成本低、高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)獲取能力等優(yōu)點(diǎn)。

1.3? ?無人機(jī)遙感技術(shù)工作原理

無人機(jī)遙感技術(shù)由3部分組成，地面工作基站主要負(fù)責(zé)對(duì)無人機(jī)航線的設(shè)計(jì)及對(duì)無人機(jī)工作情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將其拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，無人機(jī)的工作是利用搭載在機(jī)身上的配套裝置按照預(yù)先設(shè)定好的航線飛行。搭載的配套裝置是數(shù)據(jù)采集的主要工具，以傳感器為主，如紅外線傳感器、遙感傳感器等，除此之外，傳感器還會(huì)與地面基站保持通信并保證安全飛行。

1.4? ?無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的工作流程

將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林場(chǎng)管理，其工作流程可以概括為以下3步。

1.4.1? ?前期準(zhǔn)備

應(yīng)當(dāng)根據(jù)林場(chǎng)的實(shí)際大小、林地面積及天氣情況選擇無人機(jī)的類型和搭載裝置的種類，同時(shí)預(yù)先設(shè)定好無人機(jī)的飛行航線，既要確保無人機(jī)的續(xù)航能力，又要保證所得數(shù)據(jù)的精確。

1.4.2? ?林場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

地面基站工作人員操控?zé)o人機(jī)起飛，等到無人機(jī)飛行穩(wěn)定進(jìn)入預(yù)定航線后，將其切換到自動(dòng)飛行模式，并實(shí)時(shí)觀察無人機(jī)的飛行情況及數(shù)據(jù)采集情況，遇到問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，直至工作結(jié)束。

1.4.3? ?內(nèi)業(yè)整理

地面基站工作人員將無人機(jī)拍攝到的數(shù)據(jù)和圖像傳輸至專業(yè)軟件，并對(duì)采集數(shù)據(jù)和圖像的有效性、清晰度進(jìn)行檢查，刪除無效數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正，進(jìn)一步對(duì)林場(chǎng)內(nèi)的病蟲害、火災(zāi)、林業(yè)資源等相關(guān)信息進(jìn)行分析和判斷，從而得出結(jié)論，為下一步工作奠定基礎(chǔ)。

2? ?無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的應(yīng)用

2.1? ?在林場(chǎng)病蟲害防治方面的應(yīng)用

林業(yè)病蟲害是林場(chǎng)管理中棘手問題之一，林業(yè)病蟲害發(fā)生的時(shí)期和種類不同，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出有效處理，將嚴(yán)重影響林場(chǎng)內(nèi)樹木的生長(zhǎng)。在林場(chǎng)管理中，傳統(tǒng)的病蟲害調(diào)查以人工為主，即由植保工作人員到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查和取樣，回去后進(jìn)行試驗(yàn)分析，這種工作方式存在工作量大、時(shí)效性差、準(zhǔn)確率低等弊端。對(duì)于病蟲害的防治，也大多采用人工噴灑農(nóng)藥、黑燈光誘殺等方式，近些年隨著林場(chǎng)面積逐漸增加、病蟲害種類逐漸增多，這種防治方式的劣勢(shì)日益凸顯。

將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林場(chǎng)病蟲害防治方面，不但可以減輕植保工作人員的工作量，提高工作效率，還具有監(jiān)測(cè)面積廣、實(shí)時(shí)、客觀等優(yōu)點(diǎn)，無人機(jī)遙感技術(shù)可通過無人機(jī)遙感拍攝的圖像對(duì)林場(chǎng)中的植物病害和蟲害進(jìn)行精確的定位和劃分，并對(duì)蟲害區(qū)域進(jìn)行相似性分析，找出病蟲害的中心及區(qū)域，方便植保人員采取及時(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施，給林場(chǎng)在病蟲害管理方面帶來了極大的便利。

2.2? ?在林場(chǎng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在林場(chǎng)管理中，火災(zāi)的預(yù)防和監(jiān)測(cè)是重中之重，森林火災(zāi)是一種破壞性極大的自然災(zāi)害，具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置撲救極為困難等特點(diǎn)。近些年我國(guó)森林火災(zāi)頻發(fā)，由此造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失巨大，制約了林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在林場(chǎng)防火管理中，指派專業(yè)人員對(duì)林場(chǎng)進(jìn)行定時(shí)、定期的巡查是最基本的森林防火方式，但這種方式火點(diǎn)觀測(cè)的精度低，且耗費(fèi)大量的人力和物力，效果并不理想。

將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林場(chǎng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)，一方面可以通過紅外線系統(tǒng)的溫度預(yù)測(cè)功能對(duì)整個(gè)林場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無人機(jī)會(huì)在有異常溫度區(qū)域出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)和探測(cè)，并明確火點(diǎn)的具體坐標(biāo)，為管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)提供參考依據(jù)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，有些地區(qū)由于地勢(shì)限制或夜晚能見度較低，消防員無法近距離觀測(cè)火勢(shì)、判斷出火災(zāi)的具體情況而采取有效的救火措施時(shí)，利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以將災(zāi)區(qū)的具體情況通過照片和影像等形式拍攝，并及時(shí)反饋給消防人員，方便消防人員作出準(zhǔn)確判斷，及時(shí)組織救援隊(duì)伍，減少救援人員傷亡。同時(shí)，利用無人機(jī)遙感技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以判斷出林場(chǎng)的過火面積、初發(fā)位置和火災(zāi)的蔓延方向，為制定科學(xué)有效的救援方案和后期的火災(zāi)事故調(diào)查提供信息支撐?？傊瑹o人機(jī)遙感技術(shù)無論是在林場(chǎng)火災(zāi)初期的預(yù)防和監(jiān)測(cè)、火災(zāi)過程中救援方案的制定還是火災(zāi)后期的調(diào)查評(píng)估和案件分析中，都有極其重要的作用。

2.3? ?在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用

林業(yè)資源調(diào)查是林場(chǎng)管理中一項(xiàng)非常重要的工作，林業(yè)資源調(diào)查的目的是通過掌握林場(chǎng)中森林資源的數(shù)量、質(zhì)量和生長(zhǎng)規(guī)律等，為林場(chǎng)的發(fā)展和管理提供參考依據(jù)。林業(yè)資源調(diào)查的主要對(duì)象為林場(chǎng)范圍內(nèi)的植物、動(dòng)物及相關(guān)生存環(huán)境。林業(yè)資源的調(diào)查方法可以分為抽樣調(diào)查法、航空相片調(diào)查法、載人飛機(jī)調(diào)查法、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)調(diào)查法等，但這些方法仍存在操作系統(tǒng)復(fù)雜、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高等問題。

無人機(jī)遙感技術(shù)具有低成本、高效、高分辨率等優(yōu)勢(shì)，且受地域、地形、氣候等環(huán)境影響較小，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查中，可以快速準(zhǔn)確地獲取森林資源空間遙感信息。無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中的具體應(yīng)用包括以下幾方面：①利用無人機(jī)遙感拍攝的圖像，可以計(jì)算林場(chǎng)的面積;②能夠獲取森林樹木的幾何參數(shù)，提高森林按照樹木種類劃分的準(zhǔn)確率;③對(duì)單木生物量進(jìn)行有效估計(jì)，通過模型計(jì)算出森林生物量;④估算森林蓄積量;⑤估算森林郁密度。

2.4? ?在林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用

在林場(chǎng)管理中，亂砍濫伐、毀林開荒、違法占用林地等現(xiàn)象屢見不鮮，如果單純依靠人工巡查，不僅工作量大，而且實(shí)效性和計(jì)算準(zhǔn)確度低。無人機(jī)遙感技術(shù)可以有效解決林業(yè)執(zhí)法管理中如何對(duì)違法行為進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效取證的問題，可以對(duì)破壞林地的行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦有違法行為可以自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，管理人員可以通過影像直接了解到遭到破壞的具體位置，趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制止，同時(shí)還可以通過影像資料準(zhǔn)確計(jì)算出受損林地的面積、株數(shù)，對(duì)非法行為及時(shí)進(jìn)行處置，對(duì)毀壞的區(qū)域采取補(bǔ)救措施。

3? ?無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理應(yīng)用中需要解決的問題

3.1? ?升降技術(shù)及抗風(fēng)技術(shù)

無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理應(yīng)用過程中，工作環(huán)境以山區(qū)和林地居多，因此很難找到符合起降標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)地來滿足大型無人機(jī)的滑跑和滑降需求，而輕型和小型無人機(jī)飛行高度低，容易受風(fēng)速和風(fēng)向的影響，因此解決無人機(jī)遙感技術(shù)的升降技術(shù)及抗風(fēng)技術(shù)，是將無人機(jī)遙感技術(shù)運(yùn)用到林場(chǎng)管理亟待解決的重要問題。

3.2? ?傳感器及其姿態(tài)控制技術(shù)

高精度的傳感器是無人機(jī)遙感技術(shù)完成高精度航拍任務(wù)所需的必備工具，但傳統(tǒng)的傳感器無法滿足無人機(jī)的低荷載要求，因此需要根據(jù)無人機(jī)有限的荷載要求設(shè)計(jì)出輕型的傳感器。另外，為了獲得能夠滿足遙感技術(shù)精度、比例尺、重疊度等方面的遙感數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)一步提高遙感控制系統(tǒng)的控制能力，使其在不同的飛行高度和飛行速度條件下都能夠按照預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)自動(dòng)控制傳感器進(jìn)行工作。

3.3? ?遙感數(shù)據(jù)的后處理技術(shù)

與傳統(tǒng)的航片相比，無人機(jī)遙感技術(shù)拍攝的影像存在影像數(shù)量多、像幅小等問題，為了滿足無人機(jī)遙感系統(tǒng)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的技術(shù)要求，應(yīng)當(dāng)開發(fā)影像的自動(dòng)識(shí)別和快速拼接軟件，對(duì)圖像進(jìn)行拼接和幾何校正。

4? ?結(jié)束語

森林資源是生態(tài)系統(tǒng)的主體，對(duì)森林資源進(jìn)行調(diào)查和管理是林場(chǎng)管理活動(dòng)開展的重要基礎(chǔ)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的重要作用日益凸顯，林場(chǎng)管理對(duì)森林資源數(shù)據(jù)的要求逐漸朝著精確化、多元化發(fā)展，對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)的要求也逐漸增加，因此應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合林業(yè)管理需求，對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中存在的問題進(jìn)行完善，以便更好地為林場(chǎng)管理提供服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 施悅謀.無人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)管理中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2020（12）：49-51.

[ 2 ] 喬正年，馬駿，徐雁南.無人機(jī)遙感在林木冠幅提取中的應(yīng)用[J].林業(yè)資源管理，2019（1）：78-84.