鐘夢驊

（廣西壯族自治區(qū)國有雅長林場，廣西 百色 533000）

無人機(jī)的使用，對林業(yè)管理工作具有重要意義，同時也是智慧林業(yè)建設(shè)的重要組成部分，通過無人機(jī)控制可以對林區(qū)情況實(shí)時監(jiān)測，加大信號傳輸距離，實(shí)現(xiàn)林區(qū)“云監(jiān)控”，極大地提高巡山效率，將“傳統(tǒng)人防”向“智能技防”轉(zhuǎn)變。從這一層面來講，無人機(jī)技術(shù)的使用，可以降低林區(qū)火災(zāi)風(fēng)險，精準(zhǔn)監(jiān)控林區(qū)情況，基于此，筆者以廣西壯族自治區(qū)為例，分析無人機(jī)在該地區(qū)的應(yīng)用價值，給出無人機(jī)在林業(yè)管理中的具體應(yīng)用，為其他部門和相關(guān)技術(shù)人員提供可參考性建議。

1.林業(yè)管理的基本概念

林業(yè)管理從本質(zhì)上講，也可以稱之為森林資源管理或者林業(yè)資源管理，是林業(yè)工作的核心內(nèi)容之一。在信息化技術(shù)的加持下，利用高科技手段可以提升森林資源管理水平，在森林防火防災(zāi)、巡防監(jiān)視、面積核查、資源調(diào)查、分類歸類、病蟲害監(jiān)測、林業(yè)執(zhí)法等方面具有極高的應(yīng)用價值。如今林業(yè)建設(shè)是生態(tài)文明建設(shè)的重中之重，已經(jīng)上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略高度，在建設(shè)美麗中國背景下，森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，通過高效、科學(xué)的資源管理方法，可以促進(jìn)生態(tài)綠色發(fā)展。

2.無人機(jī)技術(shù)的主要概述和應(yīng)用價值

2.1 無人機(jī)技術(shù)的基本概念

無人機(jī)也被稱為“無人駕駛飛機(jī)”，也是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱。利用無線電遙控設(shè)備，在自備程序的控制下，實(shí)現(xiàn)“不載人飛行”，主要分為“無人固定機(jī)”“無人直升機(jī)”“無人多旋翼飛行器”等，都是無人機(jī)的類別之一。主要應(yīng)用在電力巡檢、物流運(yùn)輸、農(nóng)林植保等多個行業(yè)，具體市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)如下：

筆者以廣西地區(qū)農(nóng)林植保無人機(jī)使用為例，該地區(qū)林地面積幅員遼闊，并且其獨(dú)特的地形特點(diǎn)直接導(dǎo)致森林資源復(fù)雜多樣，因此，在林業(yè)管理和森林調(diào)查工作中，利用無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測已經(jīng)成為常態(tài)化工作手段之一，林用無人機(jī)與其他類型無人機(jī)相比，具有多任務(wù)載荷功能，可以適應(yīng)復(fù)雜多變的森林資源條件，在極端惡劣天氣，也可以保障任務(wù)執(zhí)行的連續(xù)性，即使在大風(fēng)天、火場、雨雪天、夜晚也可以對地理位置坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，滿足林業(yè)管理的基本要求。其具體的應(yīng)用方向主要體現(xiàn)在輔助森林執(zhí)法、森林資源監(jiān)測調(diào)查、病蟲害防治、火源檢測、日常巡防這五個方面，無人機(jī)技術(shù)與人為巡檢技術(shù)相比，具有高清成像、低空承載、云臺承載、紅外成像等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

2.2 無人機(jī)的應(yīng)用價值

2.2.1 可以對森林資源進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測

通過無人機(jī)技術(shù)的基本概念，我們可以得知，該種技術(shù)的使用，可以提升林業(yè)信息資源獲取的實(shí)效性，通過動態(tài)化的監(jiān)測，反映森林資源情況的真實(shí)性，比如對現(xiàn)階段森林狀態(tài)和植被立地覆蓋情況進(jìn)行調(diào)查，通過無人機(jī)技術(shù)的操作，提高工作實(shí)效性和調(diào)查準(zhǔn)確性，利用遙感成像速度快、高清、便捷化優(yōu)勢，直接性反應(yīng)不同植被的分布規(guī)律。也可以將無人機(jī)技術(shù)和激光雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提升森林資源監(jiān)測效率，提高工作質(zhì)量，尤其在森林資源調(diào)查過程中，如果通過傳統(tǒng)人為方式，很難獲取所有林分因子情況，森林資源調(diào)查不夠充分，而利用無人機(jī)技術(shù)避免傳統(tǒng)工作方式的耗時耗力，可以快速對林分因子進(jìn)行及時掌握，做好森林蓄積調(diào)查，客觀掌握林分分布情況，掌握植被分布規(guī)律。結(jié)合遙感技術(shù)，分析波譜比值和植被蓄積之間的關(guān)系，最終形成數(shù)字影像，便于森林管理者和林業(yè)部門對林區(qū)內(nèi)基本情況進(jìn)行分析，為下一步工作提供保障。

2.2.2 提高森林防災(zāi)減災(zāi)水平

森林災(zāi)害主要分為火災(zāi)、地震災(zāi)害等多種自然災(zāi)害，并且森林火災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、危險性高、輻射面積廣泛、破壞性巨大等特點(diǎn)，是最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，為我國林業(yè)建設(shè)造成難以估量的損失，不利于國家森林資源建設(shè)和綠色生態(tài)發(fā)展，甚至引發(fā)生態(tài)災(zāi)難和社會危機(jī)。各地每年投入大量的人力、財力防治森林火災(zāi)火勢，獲得良好成效，但是也應(yīng)該認(rèn)識到，森林防火工作難以得到全面的遏制，因此利用無人機(jī)技術(shù)，結(jié)合遙感手段，可以對森林防火進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，通過早發(fā)現(xiàn)、早撲救對林區(qū)實(shí)施快速巡查、檢測，將“有災(zāi)變?yōu)闊o災(zāi)”，將“大災(zāi)變?yōu)樾?zāi)”。同時營林技術(shù)人員也可以結(jié)合可見光熱紅外視頻監(jiān)測系統(tǒng)，對林區(qū)的火情火勢進(jìn)行精準(zhǔn)反映，幫助相關(guān)部門和撲救人員及時趕到火場進(jìn)行撲救，并且該種無人機(jī)技術(shù)具有成本較低、低空監(jiān)測、機(jī)動快速、操作便捷的優(yōu)勢，通過云臺載重，有效防止火情蔓延，便于低空滅火工作的順利實(shí)施。

2.2.3 及時有效防止森林病蟲害

森林病蟲害防治工作是林業(yè)資源管理的重要組成部分。廣西地區(qū)由于氣候溫暖潮濕，地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱同期的環(huán)境條件為病蟲害的滋生和蔓延提供場所，每年病蟲害發(fā)生都會給當(dāng)?shù)卦斐刹豢晒懒康慕?jīng)濟(jì)損失。因此為了控制病蟲害發(fā)生率，防止其蔓延和擴(kuò)散，加大對林業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，各級地區(qū)和部門采用信息技術(shù)防治措施，對森林資源進(jìn)行全方位的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)有害生物，提早治療，比如利用無人機(jī)技術(shù)，將綠色植保技術(shù)相結(jié)合，通過無人機(jī)噴藥、無人機(jī)巡邏，實(shí)現(xiàn)災(zāi)蟲防治監(jiān)測效果，有助于提升森林生長質(zhì)量。其中相關(guān)營林技術(shù)人員應(yīng)該注意到，無人機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)3S技術(shù)具有一定差異性，遙感技術(shù)、定位技術(shù)和測繪技術(shù)，具有一定單一性和固定性，如果利用無人機(jī)技術(shù)操作，可以動態(tài)化地掌握害蟲情況，將有害植株的莖葉、枝干等發(fā)病部位進(jìn)行放大拍攝，幫助營林技術(shù)人員更好地掌握病蟲害發(fā)病情況，獲得更為真實(shí)可靠的結(jié)論，從而降低病蟲害不良影響，避免傳統(tǒng)工作方式中工作人員親自深入林區(qū)進(jìn)行調(diào)查取樣，直接通過航拍工作完成監(jiān)測任務(wù)，加大工作實(shí)效性。尤其在地勢險峻區(qū)域，通信訊號較差區(qū)域和植被覆蓋面積較大區(qū)域，營林技術(shù)人員難以深入監(jiān)測其病蟲害情況，無人機(jī)技術(shù)在精準(zhǔn)掌握其發(fā)病規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用旋翼無人機(jī)可以使得綠色植保藥物更好地穿過森林層次，實(shí)現(xiàn)大范圍、大面積的噴灑，提升藥物傳播時效性，避免工作人員和藥物直接接觸，在節(jié)約生物藥劑和水資源的情況下，可以確保森林技術(shù)工作者的身心健康。

2.2.4 有利于加大森林生物保護(hù)

野生動物是森林資源的重要組成部分，不僅事關(guān)大自然的生態(tài)平衡，也對林業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，在傳統(tǒng)的監(jiān)測方法下，技術(shù)人員一般利用樣帶樣方圖算法和人工直接計數(shù)法，對野生動物的數(shù)量進(jìn)行測算，掌握野生動物的種類和分布規(guī)律，但是人工成本、經(jīng)濟(jì)成本較高，并且準(zhǔn)確率較低，難以達(dá)到森林深處，一旦操作不當(dāng)，將會導(dǎo)致野生動物對監(jiān)測人員的傷害，加大對野生動物群的干擾。而利用無人機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本較低，工作實(shí)效性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高，可以避免野生動物對人類的傷害，利用無線操作，可以深入森林野生動物保護(hù)區(qū)，對動物活動進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，尤其是大型野生動物的分布規(guī)律和數(shù)量，運(yùn)用熱成像監(jiān)測設(shè)備，結(jié)合無人機(jī)技術(shù)，可以對國家級自然保護(hù)區(qū)動物進(jìn)行監(jiān)測，最終總結(jié)出具體數(shù)據(jù)，對森林生物量進(jìn)行估計，獲取高分辨率影像。

2.2.5 有利于對森林資源郁閉度的估測

在廣西地區(qū)，林業(yè)保護(hù)區(qū)多數(shù)是闊葉林和喬木林。在計算樹干遮蔽地面的程度時，營林技術(shù)人員可以利用樣線樣點(diǎn)法、目測法等多種手段，計算其森林郁閉度，以R圍郁閉度測定，工作誤差較大。利用無人機(jī)技術(shù)將遙感技術(shù)相結(jié)合，可以準(zhǔn)確評估森林郁閉度信息，該種技術(shù)影像分辨率較高，精度可以高達(dá)90%以上，基本符合實(shí)地目測結(jié)果。其次，利用無人機(jī)技術(shù)，可以精準(zhǔn)統(tǒng)計該林區(qū)內(nèi)林木死亡株數(shù)和總株數(shù)，通過影像分析得出保存率和成活率，大力提高了營林工作質(zhì)量和效率，降低技術(shù)人員的工作強(qiáng)度和壓力，與傳統(tǒng)工作方法相比，營林核查成效更加明顯，為后續(xù)林業(yè)執(zhí)法管理提供基礎(chǔ)，合理規(guī)避毀林開荒、濫砍濫伐、違法征地等行為，利用無人機(jī)技術(shù)可以對森林資源現(xiàn)場進(jìn)行及時調(diào)查取證，滿足實(shí)時監(jiān)控的要求，加強(qiáng)林業(yè)執(zhí)法管理精準(zhǔn)性和實(shí)效性，真正實(shí)現(xiàn)智慧理念和現(xiàn)代理念。

3.無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)管理工作中的具體應(yīng)用

為了分析無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)管理工作中的具體應(yīng)用，筆者以廣西地區(qū)為例，對該地區(qū)的闊葉林、針葉林和竹林進(jìn)行分類識別，其中無人機(jī)主要利用藍(lán)、綠、紅三種波段光譜信息，對森林資源情況生成數(shù)字正射影像圖，通過預(yù)處理得出數(shù)字表面模型，以此來監(jiān)測森林資源生長情況、林分類型、林間郁閉度、病蟲害情況、森林消防效果。具體應(yīng)用措施如下：

3.1 在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

廣西地區(qū)森林面積廣闊，營林技術(shù)人員和調(diào)查工作者需要深入林區(qū)開展外業(yè)工作，通過新設(shè)備、新技術(shù)的支持，結(jié)合視頻監(jiān)控、衛(wèi)星遙感等手段，有助于林業(yè)森林資源管理成效的提升。比如通過無人機(jī)技術(shù)，仿佛為林業(yè)工作“插上翅膀”，將其作為資源管理工作中的“空中保護(hù)傘”，對林區(qū)內(nèi)野生動植物進(jìn)行跟蹤，發(fā)揮無人機(jī)便捷性、飛行穩(wěn)定性、監(jiān)控精準(zhǔn)性、平臺靈活性等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，為森林資源調(diào)查工作裝上“空中之眼”，準(zhǔn)確獲取森林信息，節(jié)省人力、財力。該地區(qū)可以利用無人機(jī)LiDAR測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由儲存控制系統(tǒng)、固定安裝支架和時間同步系統(tǒng)組成，工作原理為：無人機(jī)利用三維激光掃描儀，對森林情況進(jìn)行主動探測，根據(jù)激光信號的反射，來確定調(diào)查目標(biāo)的方位和散射回波距離，最終得出具體的三維測量信息，形成空間分布模型，該種測量系統(tǒng)不依賴自然光，與傳統(tǒng)方式相比不會受到雨雪天氣、太陽高度角等因素的影響，成像不會出現(xiàn)陰影，獲取數(shù)據(jù)更加方便快捷，測量精度可以達(dá)到1cm。并且該種技術(shù)的使用通過激光脈沖功能，可以對森林資源、樹枝、樹干、樹冠等多種高程工具進(jìn)行測量，對植被的穿透性能較強(qiáng)，可以真實(shí)地反映被探測林區(qū)的真實(shí)地形，已經(jīng)成為森林資源調(diào)查的好幫手。

3.2 在森林病蟲害防治中的應(yīng)用

森林病蟲害防治工作就是指對病害和蟲害進(jìn)行預(yù)防和根除，避免因?yàn)樵摲N病蟲災(zāi)害對林業(yè)資源的管護(hù)帶來損失，通過專項(xiàng)調(diào)查和全面檢查，精準(zhǔn)掌握病蟲災(zāi)害，利用無人機(jī)技術(shù)分析病蟲害危害情況和分布特點(diǎn)，開展野外巡查，比如廣西某林場利用無人機(jī)技術(shù)，對林場2016-2020年病蟲害發(fā)生情況進(jìn)行調(diào)查，得出以下數(shù)據(jù)：

該林場利用快速機(jī)動的飛行能力，有效規(guī)避偵查人員的人力資源不足問題，以無人機(jī)技術(shù)代替人工勞力，搭載多光譜儀，可以在不同日光條件下，對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)反射，自動調(diào)整參數(shù)，形成高質(zhì)量、多光譜圖像。以此分析某區(qū)域是否存在病蟲害威脅，有效加強(qiáng)林業(yè)害蟲監(jiān)測預(yù)警，提升防災(zāi)減災(zāi)水平。科學(xué)掌握林業(yè)生長信息，無人機(jī)根據(jù)地面站事先設(shè)定的飛行航線進(jìn)行定期巡檢，對異常林分布、變色樹、枯死樹等情況進(jìn)行綜合反饋，技術(shù)人員和林區(qū)管理者判斷森林健康狀況，制定精準(zhǔn)化的病蟲害防控措施，也可以利用綠色植保技術(shù)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，根據(jù)每次巡查情況，統(tǒng)一部署，科學(xué)治理，對病蟲害問題及早遏制，分析其發(fā)生規(guī)律，提高防治效果。同時，應(yīng)該加強(qiáng)對無人機(jī)操作人員的培訓(xùn)，提高其無人機(jī)應(yīng)用的專業(yè)性和技術(shù)含量，最終發(fā)揮其在林業(yè)資源管理中的作用。

3.3 在森林消防中的應(yīng)用

廣西地區(qū)利用無人機(jī)技術(shù)，可以有效解決森林防火問題，比如：通過可見光高清相機(jī)和無人機(jī)云臺搭載紅外等技術(shù)，進(jìn)行排查和巡邏，形成一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，打造陸空一體化森林防火體系，實(shí)時將林區(qū)的熱點(diǎn)、火場、輪廓、火點(diǎn)蔓延速度、火情火災(zāi)面積、傳播趨勢等信息回傳到綜合性指揮中心，方便林業(yè)管理人員做出準(zhǔn)確地判斷，分析火情狀況，尤其對“隱火”和“初發(fā)火”防范效果更為明顯。比如該地區(qū)可以利用無人機(jī)系統(tǒng)投放簡易、機(jī)動性好、應(yīng)用簡便等優(yōu)勢，構(gòu)建防火預(yù)警系統(tǒng)，通過無線支配。使得無人機(jī)可以全天候執(zhí)勤，自動跟蹤，實(shí)時回傳異常數(shù)據(jù)，找出地面監(jiān)控系統(tǒng)可能出現(xiàn)的盲點(diǎn)，對火點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并且該云臺具有靈活性、穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，不會受地表溫度影響，成像較為清晰，在雨雪天氣、霧霾天氣等極端惡劣現(xiàn)象下，也可以對火情進(jìn)行監(jiān)管，真正實(shí)現(xiàn)森林防火工作的數(shù)字化，避免野外架線。也可以將衛(wèi)星遙感技術(shù)和無人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，對非法砍伐、非法征地工作進(jìn)行調(diào)查取證，真正實(shí)現(xiàn)無人化空中巡檢，將數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸回地面，將其作為依法辦案的有力證據(jù)，第一時間鎖定違法行為，最大化維護(hù)森林資源安全，將發(fā)生違法行為的坐標(biāo)發(fā)布給森林公安，使其快速響應(yīng)和反饋，及時對違法行為進(jìn)行警告和制止，通過高空喊話和定位跟蹤等技術(shù)為林業(yè)管理提供強(qiáng)有力的證據(jù)。

結(jié)束語

綜上所述，在信息化技術(shù)的加持下，利用高科技手段可以提升森林資源管理水平，在無人機(jī)技術(shù)的使用下，工作人員通過全天候執(zhí)勤、自動跟蹤、實(shí)時回傳異常數(shù)據(jù)，對森林資源進(jìn)行調(diào)查，真正實(shí)現(xiàn)森林防火工作的數(shù)字化，降低病蟲害爆發(fā)概率。因此在今后工作中，營林技術(shù)人員應(yīng)該加大對該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)掌握林業(yè)生長信息，提升工作效率和準(zhǔn)確性。