蒙普云

（廣西林業(yè)集團(tuán)桂江林業(yè)勘測設(shè)計有限公司，廣西 南寧 530022）

目前，無人機技術(shù)在林業(yè)調(diào)查工作中得到了廣泛應(yīng)用，通過使用多光譜成像、紅外線掃描等相關(guān)設(shè)備，一定程度上增強了林業(yè)調(diào)查的可靠性與時效性，也使得林業(yè)數(shù)據(jù)采集獲得更為準(zhǔn)確、直觀的數(shù)據(jù)信息。在廣泛應(yīng)用無人機技術(shù)的背景下，傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查方式隨之改變，無須林業(yè)調(diào)查工作者深入實地獲取與林業(yè)資源相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。而且，無人機技術(shù)可動態(tài)監(jiān)測森林火災(zāi)，在短時間內(nèi)確定火源點，為救援工作的高效與及時開展提供了極大便利。由此可見，深入研究并分析無人機技術(shù)在林業(yè)調(diào)查中的具體應(yīng)用十分有必要。

1 無人機技術(shù)概述

無人機，即遙控飛機，該術(shù)語被改變?yōu)闊o人機系統(tǒng)，可反映出無人機操作會涉及相對復(fù)雜的系統(tǒng)。軍方一般以RPA一詞表示無人機，上世紀(jì)中葉，無人機被廣泛應(yīng)用于空中偵察，在劃分無人機用途方面，一般可涵括研究與開發(fā)、戰(zhàn)斗、目標(biāo)與誘餌、民用與商用、偵察。

1.1 特點

1.1.1 處理自動化

無人機遙感技術(shù)能夠?qū)α謽I(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，自動化處理所收集的林業(yè)數(shù)據(jù)信息，使林業(yè)調(diào)查工作獲得精準(zhǔn)度較高的數(shù)據(jù)信息[1]。此外，無人機技術(shù)可以科學(xué)修正并處理所拍攝的材料與指標(biāo)，進(jìn)一步提高林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的精確性，為科學(xué)計算提供幫助。無人機航拍借助GPS全球定位系統(tǒng)，即可科學(xué)處理航拍結(jié)果。與此同時，無人機技術(shù)的運用可將所收集林業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需格式，為后期林業(yè)調(diào)查工作的開展奠定基礎(chǔ)。

1.1.2 結(jié)果全面化

通過對無人機技術(shù)的運用可合理切割DOM文件并形成全新瀏覽軟件，進(jìn)一步提高林業(yè)調(diào)查的工作效率。無人機技術(shù)通過對相關(guān)軟件與技術(shù)的使用，針對林業(yè)數(shù)據(jù)信息展開三維立體模型的構(gòu)建，進(jìn)而直觀顯示調(diào)查所得信息，實現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的提升[2]。此外，無人機技術(shù)亦可自動切割處理所監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果與圖像，以免觀測角出現(xiàn)畸變，以形成高質(zhì)量衛(wèi)星遙感圖像。無人機技術(shù)能自動分析地形，并構(gòu)建DSM模型，促進(jìn)林業(yè)調(diào)查準(zhǔn)確度與效率的提升。

1.1.3 較高分辨率

無人機遙感系統(tǒng)能夠以標(biāo)準(zhǔn)格式輸出所監(jiān)測的林業(yè)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)攝影技術(shù)與測量工程的結(jié)合。林業(yè)調(diào)查中引入無人機技術(shù)，通過GPS系統(tǒng)的使用即可對地理位置信息進(jìn)行精確化計算，以調(diào)查需求為依據(jù)，人為調(diào)整監(jiān)測所得數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果空間分辨率的全面提升。

1.1.4 較快反應(yīng)速度

在對無人機技術(shù)使用的過程中，可在短時間內(nèi)對林業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，縮減了數(shù)據(jù)處理所需時間，提高了工作效率，且對于硬件設(shè)備的要求不多，能夠確保林業(yè)調(diào)查系統(tǒng)正常運行，進(jìn)一步優(yōu)化信息數(shù)據(jù)的采集、處理效率[3]。

1.2 優(yōu)勢

現(xiàn)代林業(yè)調(diào)查工作開展中，需獲得精準(zhǔn)度較高的數(shù)據(jù)，以促進(jìn)林業(yè)發(fā)展。而傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查的工作量與難度均較大，要求工作人員深入林區(qū)與山區(qū)，調(diào)查工作的周期長且獲取數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度不高。通過對無人機技術(shù)的運用，借助其高分辨率、快反應(yīng)速度以及靈活性等優(yōu)勢，可使人工調(diào)查的時間大大縮減，勞動強度也有所降低，與林業(yè)調(diào)查各項要求相適應(yīng)，一定程度上優(yōu)化了林業(yè)調(diào)查質(zhì)量[4]。較之于傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查方法，無人機技術(shù)在林業(yè)調(diào)查中的合理運用可對林業(yè)信息予以更精準(zhǔn)化獲取，為工作質(zhì)量的提高提供必要保障。

不同于傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)，無人機技術(shù)靈活性更強，即便在突發(fā)狀況下仍可遙控監(jiān)測地面，可避免相關(guān)工作者進(jìn)入山區(qū)、林區(qū)遭遇危險，同樣也可實現(xiàn)實時監(jiān)測林業(yè)區(qū)域的目的，進(jìn)一步改善林業(yè)調(diào)查工作質(zhì)量與效率。

2 無人機技術(shù)在林業(yè)調(diào)查工作中的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于調(diào)查規(guī)劃方面

因我國地域遼闊，不同區(qū)域的地形、地貌以及植被類型也存在較大的差異。基于社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，環(huán)境保護(hù)與資源合理利用的重要性逐漸凸顯出來。林業(yè)調(diào)查工作所涉及的林木類型較多且分布相對廣泛，工作開展難度較大[5]。在調(diào)查實踐過程中，為提高信息獲取的全面性和準(zhǔn)確性，相關(guān)工作人員需對多種應(yīng)用技術(shù)加以利用，以促進(jìn)調(diào)查手段的多樣化，進(jìn)一步整合多個渠道信息，以提高信息準(zhǔn)確性。評判森林狀況一般以林種、樹種、郁閉度、胸徑、樹高等因子為依據(jù)，借助無人機技術(shù)對森林狀況實施動態(tài)化監(jiān)測，可更有效地調(diào)查森林的分布情況、生長狀況以及林木質(zhì)量等，通過對獲取數(shù)據(jù)的整理分析，獲得預(yù)估性判定依據(jù)，以準(zhǔn)確判斷林木生長和消亡的周期，對森林環(huán)境狀況展開系統(tǒng)化分析，為制訂規(guī)劃方案提供必要的數(shù)據(jù)支撐，為管理森林資源工作的開展提供可靠性更強的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步提高林業(yè)經(jīng)濟水平。長期以來，林業(yè)調(diào)查很容易受人為因素影響而導(dǎo)致信息實效性下降，不利于調(diào)查質(zhì)量和調(diào)查成果可靠性的提高。在引入無人機技術(shù)后，林業(yè)調(diào)查所收集的數(shù)據(jù)信息的客觀性與真實性更強，可使調(diào)查數(shù)據(jù)精確度更高，不斷提高林業(yè)調(diào)查工作的質(zhì)量，同時也減少人力成本、時間成本的支出。

2.2 應(yīng)用于火災(zāi)監(jiān)測方面

火災(zāi)是自然災(zāi)害的一種，其形成與發(fā)展均會對森林造成毀滅性危害。一般來講，森林內(nèi)的林木相對集中且植被密度大，在火災(zāi)發(fā)生后，僅利用既有技術(shù)手段很難控制火勢的蔓延。撲救森林火災(zāi)時，通常采用減少火災(zāi)周邊植被數(shù)量的方式控制其蔓延[6]。由于大部分森林人工開發(fā)程度不高，在火災(zāi)撲救方面取水的難度大且能見度不高，極易引發(fā)消防人員傷亡的情況。即使借助運輸機進(jìn)行撲救，實際的效果也相對有限。在森林火災(zāi)監(jiān)測中應(yīng)用無人機技術(shù)，可實時準(zhǔn)確監(jiān)測火情，以便更好地監(jiān)控火勢蔓延的方向，使救援人員更快地獲取火情信息，為救險決策提供準(zhǔn)確的信息保障，提高滅火效率、降低救火人員危險性。而且，林業(yè)調(diào)查工作人員通過對無人機的使用，能夠更好地掌控森林火情，借助無人機內(nèi)所配置的監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)火情信息的及時傳遞，為森林火災(zāi)撲救工作的開展提供必要幫助。

2.3 應(yīng)用于病蟲害監(jiān)測方面

結(jié)合當(dāng)前林業(yè)病蟲害監(jiān)測現(xiàn)狀可知，很多林業(yè)工作者始終采用傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，監(jiān)測周期長，對監(jiān)測效率與效果的影響較大[7]。在病蟲害監(jiān)測中引入無人機技術(shù)，可顯著降低人力資本投入，一定程度上提高了監(jiān)測工作準(zhǔn)確度。此外，無人機技術(shù)可精準(zhǔn)定位所有植物，使得林業(yè)相關(guān)工作者對植物病蟲害發(fā)生狀況進(jìn)一步了解，利于監(jiān)測效率的強化。而傳統(tǒng)的管理模式在防治林業(yè)病蟲害過程中，要借助人力遠(yuǎn)距離將藥物噴灑在林木上，無法確保藥物覆蓋率，若植被距離較遠(yuǎn)則難以實現(xiàn)保護(hù)目的。對無人機技術(shù)的運用不僅實現(xiàn)了噴灑范圍的拓展，同樣可使藥物噴灑精準(zhǔn)度提高，進(jìn)而準(zhǔn)確防范并控制特定范圍內(nèi)的病蟲害問題，以全面提高病蟲害的防治效果。

2.4 應(yīng)用于生物監(jiān)測方面

開展林業(yè)調(diào)查工作時，通過對無人機技術(shù)的應(yīng)用可對林區(qū)相應(yīng)圖像進(jìn)行獲取，科學(xué)且客觀評估單木生物量，通過對面向?qū)ο蟮确椒ǖ氖褂醚芯糠治鰡文緲涔诿娣e，構(gòu)建胸徑回歸模型，在計算樹生物量方程的基礎(chǔ)上對樹干內(nèi)大概生物量做出科學(xué)預(yù)估。由于胸徑與樹冠直徑聯(lián)系緊密，可借助樹冠直徑對胸徑大小做出推算，并根據(jù)生物量與胸徑間計算方法，對森林生物量做出預(yù)估[8]。

2.5 應(yīng)用于森林管理方面

森林集約化經(jīng)營利于森林生產(chǎn)力的提高，更好地滿足對木材增長的需求。特別是在快速生長林植株管理方面，與農(nóng)業(yè)精細(xì)化類似，可借助無人機遙感實現(xiàn)推廣，在非典型運動中可保證施肥時間與地點的正確性。研究工作者通過對無人機遙感技術(shù)的運用獲取近紅外圖像，對森林結(jié)構(gòu)健康圖進(jìn)行繪制，因光譜輻射測量法與野外取樣測定葉片氮含量關(guān)聯(lián)性緊密，可通過無人機減少森林集約化管理成本，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

3 林業(yè)調(diào)查中無人機技術(shù)的應(yīng)用展望

3.1 采集精度顯著提升

在未來發(fā)展中，無人機設(shè)備分辨率會不斷提高，采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也將進(jìn)一步提升，是無人機拍攝技術(shù)成熟化發(fā)展的表現(xiàn)，使測繪領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)劃時代發(fā)展。通過對地理信息資源庫的梳理可知，在圖像分辨率提高的基礎(chǔ)上，拍攝效果會更清晰，在減少外業(yè)采集量的同時縮減人工采集成本，進(jìn)而實現(xiàn)預(yù)期的采集效果[9]。

3.2 深度優(yōu)化數(shù)據(jù)處理軟件算法

通過對地理信息軟件的運用，可更好地實現(xiàn)圖像、地理坐標(biāo)的匹配。而軟件所對應(yīng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理能力將對外業(yè)采集結(jié)果呈現(xiàn)的清晰度產(chǎn)生決定性影響。基于無人機固件的升級與優(yōu)化，數(shù)據(jù)處理軟件內(nèi)部算法也更加成熟，在對幾何知識、物理學(xué)知識綜合運用的基礎(chǔ)上，即可實現(xiàn)內(nèi)部圖形計算模型的全面優(yōu)化目標(biāo)，借助近似思想優(yōu)化算法更好地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對林業(yè)自然資源展開科學(xué)化評估。

3.3 設(shè)備兼容性會更高

基于無人機支持功能的拓展，為更好地滿足各場景數(shù)據(jù)采集需求，可搭載不同類型傳感器的采集設(shè)備也被成功研發(fā)，不僅表明設(shè)備兼容性的提高，同樣也彰顯了航拍技術(shù)的成熟性。在此背景下，內(nèi)業(yè)和外業(yè)測繪結(jié)果質(zhì)量也必然隨之提高，在圖像處理體系趨于成熟的基礎(chǔ)上，用戶體驗也將得到優(yōu)化，實現(xiàn)設(shè)備兼容性的提升目標(biāo)[10]。

3.4 復(fù)雜地形矢量坐標(biāo)繪圖更方便

如果是無人機內(nèi)部測繪場景不支持的地形，實際的測繪難度會增加，所以要構(gòu)建復(fù)雜地形矢量坐標(biāo)，以不斷提高繪圖的便捷性。在實際操作中，將不規(guī)則圖像近似地當(dāng)作規(guī)則化圖形，而在預(yù)處理的過程中，借助圖形畸變校正法構(gòu)建復(fù)雜模型以及與其相對應(yīng)的坐標(biāo)，這樣既可便于內(nèi)業(yè)工作者對地理信息進(jìn)行測繪，又更容易拾取地理坐標(biāo)。

3.5 測繪誤差更小

林業(yè)地理信息測繪要求內(nèi)業(yè)和外業(yè)互相配合完成，即便人工外業(yè)采集成本減少，但由于地理信息數(shù)據(jù)的處理流程相對復(fù)雜，機器或是人為誤差始終存在。一旦測繪結(jié)果誤差明顯，將對最終的測繪結(jié)果產(chǎn)生不利影響。而基于無人機拍攝測繪失誤率的下降，采集誤差也將得到有效控制，進(jìn)而逐步壓縮圖像的傳輸時間，增強采集體驗效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，與傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查方法相比，無人機技術(shù)的運用能夠更好地節(jié)省時間與人力成本，獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度更高，一定程度上促進(jìn)了林業(yè)調(diào)查效率的提高，利于林業(yè)快速且穩(wěn)定的發(fā)展。在林業(yè)調(diào)查中應(yīng)用無人機技術(shù)，以調(diào)查規(guī)劃、火災(zāi)監(jiān)測、濕地調(diào)查、病蟲害監(jiān)測、生物監(jiān)測、森林管理等為主。伴隨無人機技術(shù)發(fā)展速度的加快，此技術(shù)也將在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中實現(xiàn)廣泛且深入的運用，在充分發(fā)揮其優(yōu)勢的同時，進(jìn)一步推動林業(yè)調(diào)查工作的質(zhì)量與效率的提升，實現(xiàn)林業(yè)全面可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。