劉 建

（山東省濟(jì)南市萊蕪區(qū)園林綠化和林業(yè)發(fā)展中心，山東 濟(jì)南 271100）

近些年，電子無(wú)線電控制技術(shù)不斷發(fā)展，GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，無(wú)人機(jī)行業(yè)也得到了極大的發(fā)展，無(wú)人機(jī)因其便捷、高效以及安全可靠的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、電力、影視航拍、地質(zhì)勘察以及林業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。其中林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括森林測(cè)繪、林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境以及森林資源調(diào)查等方面。本文主要從林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及林業(yè)攝影測(cè)量這兩個(gè)方面談無(wú)人機(jī)的應(yīng)用。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)技術(shù)是依靠無(wú)人機(jī)飛行器配合數(shù)字遙感設(shè)備實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)以獲取遙感空間信息的技術(shù)手段。同傳統(tǒng)衛(wèi)星與有人機(jī)相較，無(wú)人機(jī)技術(shù)在遙感測(cè)繪中表現(xiàn)更為突出，不僅圖像更為清晰，機(jī)動(dòng)靈活性高，而且成本低、操作便捷，可獲得實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)技術(shù)在采集數(shù)據(jù)信息方面更快捷、全面，而且所獲信息精準(zhǔn)度更高，很大程度減少人力物力投入，將無(wú)人機(jī)技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析等相結(jié)合，可有效提升林業(yè)管理效率與智能化水平。具體來(lái)說(shuō)無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)領(lǐng)域具有以下優(yōu)點(diǎn)。

操作便利：無(wú)人機(jī)技術(shù)適用范圍廣，多種類型數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景都可應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，相較于傳統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)操作更為便捷，能更快更準(zhǔn)地獲取林業(yè)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)精確：無(wú)人機(jī)工作位置處于云層下，不會(huì)出現(xiàn)云朵遮擋影響拍攝圖像的情況，并且在惡劣天氣也能正常工作，受環(huán)境影響較小，確保了收集數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。

成本低：無(wú)人機(jī)技術(shù)無(wú)需專門場(chǎng)地放置，在衛(wèi)星發(fā)射、租賃方面無(wú)需資金投入，操作便捷，很大程度上降低了成本投入。

空間分辨率高：無(wú)人機(jī)起飛高度相對(duì)較低，因而離目標(biāo)距離更近，能夠有效避免太陽(yáng)視角、陰影等因素降低圖像質(zhì)量，相較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式，空間分辨率更高。

3 無(wú)人機(jī)在林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 在森林火災(zāi)中的應(yīng)用

森林火災(zāi)對(duì)森林的破壞是巨大的，一旦發(fā)生，很難及時(shí)撲救，在生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及人員方面造成巨大損失，因而，火災(zāi)預(yù)警防范也成為林業(yè)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。森林防火工作以往多依靠相關(guān)工作人員巡邏，在工作效率與質(zhì)量上都相對(duì)較差。而無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)快捷不間斷獲取數(shù)據(jù)，同傳統(tǒng)防火方式相較，能夠做到發(fā)現(xiàn)預(yù)警以及撲救的及時(shí)性，在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件方面表現(xiàn)非常突出。首先，在監(jiān)測(cè)方面，借助無(wú)人機(jī)技術(shù)，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，借助拍攝與熱成像技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)且不間斷傳輸監(jiān)測(cè)到的信息，一旦發(fā)生火災(zāi)，便于在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，及時(shí)確定火災(zāi)起火點(diǎn)與范圍等實(shí)際情況，為工作人員及時(shí)撲救與針對(duì)性處理創(chuàng)造便利。其次，一旦火災(zāi)發(fā)生，無(wú)需傳統(tǒng)方式那樣需要人員到場(chǎng)監(jiān)測(cè)火災(zāi)情況，借助無(wú)人機(jī)便能獲得即時(shí)的信息，便于工作人員及時(shí)準(zhǔn)確對(duì)火情進(jìn)行判斷，是否需要求助如何實(shí)施消防工作，是否需要組織人員轉(zhuǎn)移等，為被困人員營(yíng)救以及國(guó)家財(cái)產(chǎn)搶救節(jié)約更多時(shí)間，盡可能減少火災(zāi)損失。此外，火災(zāi)撲救危險(xiǎn)性較高，借助無(wú)人機(jī)還能及時(shí)輸送相關(guān)物資設(shè)備輔助消防救災(zāi)工作。

3.2 林業(yè)病蟲害防治中的應(yīng)用

病蟲害對(duì)森林的危害巨大，因而病蟲害管理防治是林業(yè)管理的重中之重，良好的管理防治工作能有效改善林業(yè)植株的生存環(huán)境與生活質(zhì)量，保障林業(yè)生產(chǎn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)病蟲害防治中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

航拍監(jiān)控：在林業(yè)管理工作中，病蟲害管理和防治是基于病蟲害發(fā)生監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行的，這樣比人工監(jiān)測(cè)預(yù)警更具及時(shí)性。在實(shí)際林業(yè)病蟲害監(jiān)控工作中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行林業(yè)病蟲害的航拍監(jiān)控，很好避免人工監(jiān)測(cè)受交通、地形、氣候以及精力等因素造成工作效率低，工作質(zhì)量難以保證的情況。無(wú)人機(jī)技術(shù)受地形氣候等外在因素影響較小，可航拍監(jiān)控森林植株生長(zhǎng)情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病蟲害情況，工作人員可通過(guò)無(wú)人機(jī)監(jiān)控到的信息分析病蟲害發(fā)生情況，進(jìn)而找出規(guī)律有的放矢制定防治方案，及時(shí)控制防止其擴(kuò)散，最大程度降低損失。

制定防治方案：林業(yè)病蟲害防治工作具有系統(tǒng)性，在航拍監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到病蟲害信息后，需要通過(guò)無(wú)人機(jī)繼續(xù)跟進(jìn)病蟲害發(fā)生情況，借助傳輸回的信息數(shù)據(jù)及時(shí)判斷引發(fā)病蟲害的害蟲種類。病蟲害發(fā)生的區(qū)域以及范圍，程度、區(qū)域不同治理方式也存在差異，工作人員根據(jù)獲取的監(jiān)測(cè)信息結(jié)合林業(yè)區(qū)域程度采取針對(duì)性的防治方案，之后統(tǒng)籌安排人員處理。

防治病蟲害：在防治方案制定后，還可借助無(wú)人機(jī)開展下一步的具體防治工作，憑借無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，可對(duì)地勢(shì)險(xiǎn)峻地區(qū)在內(nèi)的整個(gè)病蟲害區(qū)域?qū)嵤┧幬飮姙?。無(wú)人機(jī)藥物噴灑具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是減少人力投入，一方面，無(wú)人機(jī)噴灑藥物使得人員無(wú)需直接接觸藥物，保護(hù)了工作人員的安全；另一方面采用無(wú)人機(jī)作業(yè)一定程度減少了人力成本的投入。二是藥物噴灑效果好，無(wú)人機(jī)工作中可隨時(shí)調(diào)控高度，其旋翼產(chǎn)生氣流可加深穿透，這使得藥物可以均勻噴灑，避免不必要的水和藥物的浪費(fèi)，大幅度節(jié)約了藥物和水等方面的資源。需要注意的是，為了更好地發(fā)揮無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值，必要時(shí)需要對(duì)相關(guān)林業(yè)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，以提高其操作水平，完美發(fā)揮無(wú)人機(jī)在林業(yè)管理中的作用。

4 無(wú)人機(jī)在林業(yè)攝影測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)

無(wú)人機(jī)技術(shù)機(jī)動(dòng)靈活且操作便捷，在林業(yè)測(cè)繪中應(yīng)用效果較好。一方面，無(wú)人機(jī)自動(dòng)化與靈活性高，保證了工作人員的安全，適用于多種環(huán)境的林業(yè)測(cè)繪任務(wù)，甚至危險(xiǎn)環(huán)境下也可以正常作業(yè)；另一方面，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不僅實(shí)時(shí)不間斷，而且影像數(shù)據(jù)精確度高。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在林業(yè)應(yīng)用中多采用二維正射影像。包括兩個(gè)方面：一是外業(yè)工作，主要是數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)后先勘查現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況在測(cè)量范圍內(nèi)對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量清晰度以及航線等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，之后無(wú)人機(jī)按照設(shè)定好的內(nèi)容開始攝影測(cè)量工作。二是內(nèi)業(yè)工作，相較于外業(yè)工作，內(nèi)業(yè)工作復(fù)雜度更高，側(cè)重于數(shù)據(jù)處理，將無(wú)人機(jī)采集到的圖像通過(guò)電腦軟件處理合并后導(dǎo)入控制點(diǎn)并對(duì)類型、相關(guān)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，將經(jīng)過(guò)這一系列操作后將獲得高清柵格文件導(dǎo)入地理系統(tǒng)，通過(guò)地理系統(tǒng)中的高清影響，可以了解林分情況以及該區(qū)域內(nèi)任意位置的坐標(biāo)、長(zhǎng)度以及面積等方面的精確信息。

4.2 林業(yè)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用

森林面積測(cè)量：傳統(tǒng)的森林面積測(cè)量有3種方法。一是GPS測(cè)量，具有操作便捷效率高的優(yōu)勢(shì)，借助GPS定位儀定位，再通過(guò)計(jì)算得出所測(cè)區(qū)域面積，然而受地形因素影響，并且需要工作人員繞測(cè)區(qū)操作。二是羅盤測(cè)量，數(shù)據(jù)精度高，可通過(guò)羅盤側(cè)導(dǎo)線來(lái)測(cè)量面積，無(wú)法獲取所測(cè)區(qū)域坐標(biāo)信息，在計(jì)算森林破壞面積方面作用有限。三是可視化制圖，相關(guān)工作人員需具備較高的技能與操作水平，觀察地形位置繪制邊界，之后借助儀器工具（方格紙、正交儀等）計(jì)算得出面積，在控制與數(shù)據(jù)精度方面表現(xiàn)較差。這3種方法各有優(yōu)點(diǎn)，又具有一定局限性。采用無(wú)人機(jī)測(cè)量森林面積，則能較好地避免這3種方法的不足，無(wú)人機(jī)可獲取測(cè)量區(qū)域高清影像數(shù)據(jù)，在不同環(huán)境、氣候條件下都能正常工作，還能獲取區(qū)域坐標(biāo)信息，為工作人員計(jì)算面積制定方案提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量主要基于林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，依托無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，構(gòu)建模型并提取出樹高、株數(shù)等林分因子，同實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作對(duì)比以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可信度。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量對(duì)立木模型進(jìn)行構(gòu)建對(duì)其高度進(jìn)行測(cè)量，較實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)能獲得更高的精確度。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量除了單一使用外，還可與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合，由于雷達(dá)在林下地形數(shù)據(jù)獲取方面具有較大優(yōu)勢(shì)，兩者結(jié)合可以監(jiān)測(cè)到冠層表面高度數(shù)據(jù)。由此可見，林業(yè)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，能夠獲取更為詳細(xì)的林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)。

綜上所述，無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛，在許多領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用，如林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與攝影測(cè)量，相較傳統(tǒng)工作方式。無(wú)人機(jī)技術(shù)受交通、地形條件以及氣候等因素影響較小，既保障了工作人員的安全，又能夠獲取精度高的即時(shí)數(shù)據(jù)。在今后的林業(yè)應(yīng)用中，需要進(jìn)一步發(fā)揮無(wú)人機(jī)技術(shù)的價(jià)值，提高林業(yè)工作效率與質(zhì)量。