石 博

(岫巖滿族自治縣自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 岫巖 114300)

森林資源調(diào)查可以更系統(tǒng)性地掌握森林資源的情況，促進(jìn)林業(yè)科學(xué)、合理發(fā)展。經(jīng)過調(diào)查一定區(qū)域的森林資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控，可以為日后林業(yè)的發(fā)展與管理奠定基礎(chǔ)。當(dāng)前，林業(yè)部門面臨著森林資源流失的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此，加大利用無人機(jī)遙感對(duì)林業(yè)資源的調(diào)查運(yùn)用成為當(dāng)前工作的重心[1]。

1 無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的主要作用

1.1 調(diào)查森林資源

人們對(duì)于森林資源的變化愈發(fā)關(guān)注，所以，在林業(yè)發(fā)展進(jìn)程中需要引進(jìn)更為先進(jìn)的技術(shù)。無人機(jī)遙感技術(shù)被運(yùn)用到森林資源的調(diào)查之中，可對(duì)森林積蓄量進(jìn)行整體調(diào)查，并充分發(fā)揮出該技術(shù)在調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)，不但能動(dòng)態(tài)監(jiān)視森林資源的變化情況，還可以更加真實(shí)的獲取數(shù)據(jù)信息，無人機(jī)遙感所觀察到的圖像信息，可切實(shí)展現(xiàn)當(dāng)前森林覆蓋狀況與生長(zhǎng)情況[2]。

在調(diào)查森林資源的過程中，以往的森林資源多是調(diào)查面積與樹木種類方面的信息，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的管理。無人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，能對(duì)森林內(nèi)部信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和全面掌握，還能真實(shí)反映出森林資源分布的狀況[3]。

監(jiān)測(cè)森林的蓄積量是資源調(diào)查工作的重要部分，無人機(jī)遙感的影像光譜信息與生物之間會(huì)有一定的聯(lián)系，相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可以反映森林蓄積量，所以，無人機(jī)遙感可很好地完成森林蓄積量的測(cè)量任務(wù)。無人機(jī)遙感成像速度快，可保證森林資源調(diào)查工作高效完成，相關(guān)部門能夠把控森林資源數(shù)據(jù)信息制定合理的森林資源規(guī)劃措施。

1.2 掌握植被覆蓋率

在有關(guān)部門實(shí)行森林資源調(diào)查的過程中，對(duì)植物覆蓋情況的了解是工作核心，了解森林儲(chǔ)存量可合理對(duì)森林資源進(jìn)行開發(fā)利用，科學(xué)規(guī)劃生態(tài)建設(shè)。在具體實(shí)踐中由于森林面積較大環(huán)境復(fù)雜多變，交通工具無法進(jìn)入，增加了調(diào)查人員的工作難度，一般的調(diào)查數(shù)據(jù)通常不科學(xué)，而使用無人機(jī)遙感技術(shù)能有效解決該問題，深入掌握森林覆蓋情況了解植物生長(zhǎng)密度[4]。

1.3 評(píng)估和檢測(cè)森林火災(zāi)

在森林資源的調(diào)查過程中對(duì)火災(zāi)情況的預(yù)判是一項(xiàng)重要工作，使用無人機(jī)遙感的光波與熱紅外技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林的全面監(jiān)控，精準(zhǔn)定位森林火災(zāi)情況準(zhǔn)確預(yù)測(cè)森林火災(zāi)的蔓延朝向，大大提升森林火災(zāi)救援工作效率，該技術(shù)借助自身優(yōu)點(diǎn)可以有效減少森林大火造成的損失。

1.4 體現(xiàn)森林水文狀況

運(yùn)用無人機(jī)遙感可以真實(shí)展示出森林的水文情況，不但維持了生態(tài)平衡還在某種程度上起到了防洪防旱的作用[5]。無人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用能夠及時(shí)了解森林水文現(xiàn)象與發(fā)展的程度，是保障森林能夠可持續(xù)發(fā)展的高效方法。當(dāng)前水土流失對(duì)森林發(fā)展產(chǎn)生了一定程度的影響，使用無人機(jī)遙感技術(shù)可有效減少該問題的發(fā)生[6]。

1.5 森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查

由于人們環(huán)保意識(shí)的逐步增強(qiáng)，森林生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作強(qiáng)度不斷提高，森林環(huán)境調(diào)查是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究的前提。目前由于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的不斷推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。另外，森林生態(tài)環(huán)境問題日漸嚴(yán)峻，濫砍濫伐現(xiàn)象導(dǎo)致的森林覆蓋面積減少和森林資源流失愈發(fā)嚴(yán)重。這不僅破壞了森林生態(tài)環(huán)境，也不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)，會(huì)引起氣候變化導(dǎo)致極端天氣的出現(xiàn)，例如厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象和熱島效應(yīng)等[7]。無人機(jī)遙感技術(shù)在森林環(huán)境調(diào)查工作中主要發(fā)揮上述幾方面作用，在對(duì)森林資源動(dòng)態(tài)變化有一定理解后，使得生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作有據(jù)可循，無人機(jī)遙感拍攝照片更加清晰，可對(duì)森林當(dāng)中的樹木種類與空間構(gòu)成進(jìn)行評(píng)測(cè)，促進(jìn)維持森林生態(tài)平衡[8]。

2 無人機(jī)遙感在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用策略

2.1 森林消防

經(jīng)常出現(xiàn)火情的區(qū)域，運(yùn)用無人機(jī)遙感可有效預(yù)測(cè)森林火災(zāi)的發(fā)生，若出現(xiàn)森林火情無人機(jī)遙感技術(shù)能夠迅速察覺火情，并且對(duì)發(fā)生火災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況進(jìn)行高效評(píng)估。

無人機(jī)遙感運(yùn)用在預(yù)測(cè)火災(zāi)中，能夠精準(zhǔn)地觀察到森林火災(zāi)的火源與覆蓋范圍，并馬上進(jìn)行報(bào)警，為消防人員提供發(fā)生火災(zāi)的位置。在森林消防過程中使用熱成像數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，這種相機(jī)是以無人機(jī)遙感影像作為基礎(chǔ)，通過灰度閾值與視頻圖像檢測(cè)災(zāi)情能夠更加直觀地判斷是否會(huì)爆發(fā)火情。將無人機(jī)遙感取得的火災(zāi)前后現(xiàn)象圖像進(jìn)行比對(duì)，獲得相似度閾值，若數(shù)值高于0.008可斷定出現(xiàn)火情，若小于該值則無火情發(fā)生[9]。

在春季與冬季容易出現(xiàn)火情，若火災(zāi)出現(xiàn)要及時(shí)鎖定火源方位。根據(jù)火勢(shì)的情況可判斷火災(zāi)特征，要對(duì)火勢(shì)的大小有所掌控，依據(jù)季節(jié)特性和周圍植物類型進(jìn)行確定，這時(shí)無人機(jī)遙感技術(shù)便可發(fā)揮出作用，利用衛(wèi)星定位技術(shù)得出精準(zhǔn)信息。按照無人機(jī)所呈現(xiàn)的火災(zāi)位置與水分狀況，相關(guān)部門能及時(shí)得到火災(zāi)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)制定出科學(xué)的滅火方案，既保障森林資源不流失，又降低了財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。

2.2 研究森林生態(tài)環(huán)境

由于社會(huì)的飛速發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)。森林資源是生態(tài)環(huán)境的重要組成成分及重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市與鄉(xiāng)村建設(shè)工作得到廣泛關(guān)注，人們?yōu)E砍濫伐占據(jù)土地森林面積逐漸減少，植物密度大幅度減少在一定程度上破壞了生態(tài)平衡，空氣質(zhì)量下降自然災(zāi)難頻發(fā)并且全球氣溫在逐漸升高。這種趨勢(shì)下阻礙了國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，違背可持續(xù)發(fā)展的原則。借助無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)森林資源實(shí)行合理管理，經(jīng)過對(duì)森林變化的了解迅速制定改善森林生態(tài)環(huán)境的措施，對(duì)資源進(jìn)行合理利用保證生態(tài)平衡。

2.3 提取森林生物量信息

無人機(jī)遙感運(yùn)用在森林資源調(diào)查當(dāng)中，可以通過無人機(jī)航拍對(duì)森林生物信息進(jìn)行預(yù)估與獲取。無人機(jī)遙感取得的圖像擁有比較高的分辨率，借助圖像可對(duì)單木生物量進(jìn)行預(yù)估，要想獲得單木樹冠的面積可通過面向?qū)ο蠓诸惖姆绞?。按照森林現(xiàn)場(chǎng)單木胸徑的具體測(cè)量，獲得樹冠的面積值。構(gòu)建單木胸徑模型，運(yùn)用單木胸徑得到樹生物量的方程，運(yùn)用樹冠面積對(duì)樹干生物量實(shí)行預(yù)估。經(jīng)過實(shí)踐探究，樹冠直徑和胸徑互相之間具有一定聯(lián)系，通過樹冠直徑可推算出胸徑，再利用胸徑和生物量之間的聯(lián)系可得到森林生物量[10]。

利用無人機(jī)遙感，可見光波能對(duì)森林植被指數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，這種方法能夠大范圍預(yù)估森林生物量信息。利用衛(wèi)星圖像實(shí)現(xiàn)大范圍評(píng)估森林生物量數(shù)據(jù)，衛(wèi)星圖像清晰度不高將導(dǎo)致森林生物量信息的估算精準(zhǔn)度出現(xiàn)誤差。運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)獲取森林生物量數(shù)據(jù)是以后森林資源調(diào)查的發(fā)展方向。無人機(jī)遙感不但能夠充實(shí)數(shù)據(jù)信息資源，還可以同衛(wèi)星遙感相配合，為反演森林生物量高精準(zhǔn)度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 對(duì)森林病蟲害進(jìn)行監(jiān)測(cè)

多數(shù)植物在生長(zhǎng)過程當(dāng)中，無法避免會(huì)染上病蟲害，較為嚴(yán)重的病蟲害會(huì)導(dǎo)致整個(gè)森林的生態(tài)環(huán)境受到影響。在防治工作中有關(guān)部門可利用無人機(jī)遙感技術(shù)，觀測(cè)各個(gè)地區(qū)的病蟲害狀況。每種植物出現(xiàn)的病蟲害不同，隨著時(shí)間的流逝病蟲害會(huì)出現(xiàn)一定程度的改變，展現(xiàn)出不一樣的病癥。樹木染上病蟲害后葉子會(huì)發(fā)黃并缺少光澤，在不同時(shí)期樹葉的顏色不盡相同。通過無人機(jī)技術(shù)能夠斷定病蟲害的發(fā)生程度，認(rèn)定病蟲害等級(jí)并進(jìn)行有目的的調(diào)控。高效的治理方法，能夠阻止病蟲害的蔓延降低對(duì)植物的傷害減少經(jīng)濟(jì)損失[11]。

航拍得到的圖片可判斷病死與枯死樹木的方位，有利于實(shí)施清理工作。無人機(jī)具有雙光譜攝像功能，工作人員在拍攝的照片當(dāng)中，能夠準(zhǔn)確判別森林的蟲害與植物病害。同時(shí)，相同類型的樹木在不同的病蟲害時(shí)期，表現(xiàn)出的病癥不同。比如，有些樹木在感染一些病蟲害后，樹葉會(huì)顯現(xiàn)出黃色，由于時(shí)間的流逝，樹葉顏色會(huì)逐漸加深，顯現(xiàn)出黑色或褐色。無人機(jī)遙感的運(yùn)用，可及時(shí)觀測(cè)到樹木在病蟲害不同時(shí)期的表現(xiàn)，采取不同的治療方案可大幅減少病蟲害帶來的危害控制財(cái)產(chǎn)損失。在拍攝航拍圖像的前提下，運(yùn)用非監(jiān)督分類方法對(duì)病蟲害區(qū)域進(jìn)行合理區(qū)分。

2.5 獲取森林樹木的幾何參數(shù)

在進(jìn)行森林資源調(diào)查工作中，工作人員要對(duì)無人機(jī)所拍攝到的畫面進(jìn)行綜合分析，從當(dāng)中取得森林樹木的參數(shù)信息，將此作為劃分土地種類與樹木種類的根據(jù)[12]。所以無人機(jī)遙感技術(shù)可以提高樹木種類劃分的正確性。運(yùn)用人工視覺技術(shù)獲得單一樹木的冠幅，得到該樹木冠幅的有關(guān)信息，算出樣地面積與樹冠面積的比值。所以遙感技術(shù)的運(yùn)用有利于提升單一樹木冠幅有關(guān)數(shù)據(jù)的正確性，從而提升郁閉度的準(zhǔn)確率。

3 結(jié)論

無人機(jī)遙感技術(shù)在資源調(diào)查中的運(yùn)用已經(jīng)成為林業(yè)發(fā)展的整體趨勢(shì)。因此相關(guān)部門要根據(jù)實(shí)際調(diào)查需要和管理現(xiàn)狀，挑選適合自身情況的技術(shù)，第一時(shí)間對(duì)所發(fā)現(xiàn)的調(diào)查、管理和監(jiān)控等方面的問題予以解決，加強(qiáng)研制出更為先進(jìn)的技術(shù)，使其發(fā)揮出更大作用。