摘 要：為應(yīng)對全球森林資源日益減少與退化的挑戰(zhàn)，提高森林資源管理效率與精確度顯得尤為重要。無人機(jī)遙感技術(shù)具有高效率、高精度、強(qiáng)靈活性的優(yōu)勢，可為森林資源監(jiān)測、評估、管理提供創(chuàng)新方法。圍繞林場巡查、森林防火、林業(yè)病蟲害監(jiān)測、林業(yè)執(zhí)法管理等關(guān)鍵領(lǐng)域，全面分析無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的特征優(yōu)勢與具體應(yīng)用。無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用，可提高收集森林資源數(shù)據(jù)的時效性與精確度，提高森林資源管理的靈活性與綜合效率，有助于推動森林資源的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感技術(shù)；森林資源管理；精準(zhǔn)定位

中圖分類號：S771.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–00-03

森林資源對維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候等具有關(guān)鍵作用。受自然災(zāi)害、人類活動等因素的影響，全球森林資源面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的森林資源管理依賴人工實地考察，不僅耗時耗力，還難以覆蓋廣闊的森林區(qū)域，管理效率與準(zhǔn)確性無法滿足現(xiàn)代森林資源管理需求。隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)具有的高效率、高精度的特點，成為解決這一問題的有效工具。該技術(shù)能快速獲取大面積森林的高分辨率圖像，為森林資源調(diào)查、監(jiān)測和管理提供新思路。因此，研究無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用具有重要價值。

1 無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 時效性強(qiáng)，提高樣地調(diào)查效率

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中應(yīng)用主要得益于其強(qiáng)大的時效性，尤其在提高樣地調(diào)查效率方面表現(xiàn)尤為明顯。相比傳統(tǒng)地面調(diào)查或使用載人飛行器進(jìn)行的遙感調(diào)查，無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用能在短時間內(nèi)部署并完成大范圍的森林資源調(diào)查工作，可縮短數(shù)據(jù)采集的時間。無人機(jī)遙感技術(shù)利用高分辨率成像系統(tǒng)，可迅速獲取森林覆蓋、植被狀態(tài)、林分結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息，為森林資源管理提供及時、精確的數(shù)據(jù)支持。無人機(jī)遙感技術(shù)時效性強(qiáng)的特點，在應(yīng)對突發(fā)性森林事件時，如森林火災(zāi)、病蟲害暴發(fā)等，能實現(xiàn)快速響應(yīng)，獲取有效的決策支持信息。

此外，在傳統(tǒng)樣地調(diào)查中，研究人員需要進(jìn)入森林，通過人工測量記錄獲取數(shù)據(jù)，不僅耗時長，而且工作量大，尤其是在復(fù)雜地形或惡劣天氣條件下，數(shù)據(jù)收集面臨更大的挑戰(zhàn)。通過應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，研究人員可快速完成樣地數(shù)據(jù)的收集與更新工作。對于大面積且難以進(jìn)入的森林區(qū)域，無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢更為明顯。高效的數(shù)據(jù)采集，可提高樣地調(diào)查的效率，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性與一致性，能為森林資源的長期監(jiān)測和管理提供有力的技術(shù)支撐。

1.2 精準(zhǔn)定位，采集的數(shù)據(jù)更精確

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用優(yōu)勢還體現(xiàn)在精準(zhǔn)定位能力方面，這一特性確保了數(shù)據(jù)采集的高精度。利用GPS、先進(jìn)的光學(xué)、多光譜成像設(shè)備，無人機(jī)能在飛行過程中準(zhǔn)確地記錄影像數(shù)據(jù)的地理位置信息，實現(xiàn)對特定森林區(qū)域的精確映射與監(jiān)測。無人機(jī)遙感技術(shù)在執(zhí)行森林資源調(diào)查、病蟲害監(jiān)測、森林火災(zāi)評估等任務(wù)時，能獲取位置精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，保障數(shù)據(jù)處理與分析的準(zhǔn)確性。

精準(zhǔn)定位不僅能提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還可監(jiān)測森林變化、評估森林資源狀況。在長期的森林資源監(jiān)測中，無人機(jī)遙感技術(shù)能在相同地理位置重復(fù)獲取數(shù)據(jù)，從而捕捉到森林覆蓋度、植被健康狀況等參數(shù)，為森林資源管理與保護(hù)決策的制定提供科學(xué)依據(jù)。此外，精準(zhǔn)定位還能為森林資源的三維建模、生物量估算等提供有效依據(jù)。

1.3 靈活性強(qiáng)，航拍的影像更完整

無人機(jī)遙感技術(shù)能根據(jù)實際需求靈活調(diào)整無人機(jī)飛行高度與速度，獲取不同分辨率和范圍的航拍影像，在復(fù)雜多變的森林環(huán)境中捕捉到更加完整、細(xì)致的地表信息。與傳統(tǒng)遙感平臺相比，無人機(jī)遙感技術(shù)更加靠近地面，能拍攝到更豐富的樹冠層次細(xì)節(jié)圖像，在識別植被類型、評估植被健康狀況、監(jiān)測生物多樣性等方面具有顯著優(yōu)勢。無人機(jī)遙感技術(shù)具有靈活部署能力，可以快速響應(yīng)突發(fā)環(huán)境事件，如森林火災(zāi)、病蟲害暴發(fā)等，能及時獲取全面的影像數(shù)據(jù)，為制定緊急決策與實施有效干預(yù)措施提供依據(jù)。

無人機(jī)遙感技術(shù)靈活性強(qiáng)，能穿透難以接近的地區(qū)，例如崎嶇的山地、密集的森林與其他難以通過步行或駕車到達(dá)的地方，有助于確保數(shù)據(jù)收集的連續(xù)性與完整性，這一特征在大范圍森林資源調(diào)查與監(jiān)測中的作用更為顯著。無人機(jī)遙感技術(shù)能覆蓋廣闊的區(qū)域，獲取連續(xù)的航拍影像，從而為森林資源管理提供全面的影像視角與豐富的數(shù)據(jù)資源。因此，無人機(jī)遙感技術(shù)不僅能保證航拍影像的完整性與細(xì)節(jié)的豐富性，還能提高森林資源管理部門對突發(fā)環(huán)境事件的響應(yīng)效率[1]。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的具體應(yīng)用

2.1 無人機(jī)遙感技術(shù)在林場巡查中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)在林場巡查中的應(yīng)用體現(xiàn)了森林資源管理的創(chuàng)新性與實用性。在具體實踐操作過程中，林場管理人員會部署搭載多光譜成像傳感器與高精度GPS的無人機(jī)進(jìn)行定期或需要時的林場巡查。無人機(jī)的飛行高度通常設(shè)置為100～500 m，以確保獲取高分辨率（1～5 cm/像素）的圖像，覆蓋廣闊的林場區(qū)域。在實際巡查過程中，無人機(jī)遙感技術(shù)能精確地映射林地邊界，監(jiān)測植被覆蓋與林分結(jié)構(gòu)變化，識別受損區(qū)域，并評估自然災(zāi)害，如風(fēng)暴、森林火災(zāi)后的影響。

森林資源管理人員可利用無人機(jī)搭載的多光譜成像技術(shù)，分析植被的健康狀況，通過計算歸一化植被指數(shù)（NDVI）等遙感指標(biāo)，準(zhǔn)確評估林木生長狀況與生物量。無人機(jī)的熱紅外傳感器還能用于監(jiān)測、預(yù)警林火發(fā)生的潛在風(fēng)險區(qū)域，為林場防火提供科學(xué)依據(jù)。在執(zhí)行林場巡查任務(wù)時，無人機(jī)系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)的飛行計劃自動導(dǎo)航，收集所需的影像數(shù)據(jù)。在飛行結(jié)束后，通過專業(yè)地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件與圖像處理軟件對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成詳細(xì)的林場地圖和報告，為林場管理提供精確的數(shù)據(jù)支持[2]。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，不僅可提高林場巡查效率與準(zhǔn)確性，還能降低人工巡查風(fēng)險與成本。

2.2 無人機(jī)遙感技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，使其成為森林資源監(jiān)測與預(yù)防的重要工具。無人機(jī)可搭載多種傳感器，包括可見光相機(jī)、紅外線熱感相機(jī)、多光譜傳感器，能實現(xiàn)對森林火災(zāi)的快速監(jiān)控[3]。

無人機(jī)在執(zhí)行森林防火任務(wù)時，通常在100～500 m的高度飛行，這個高度范圍允許無人機(jī)捕捉到清晰圖像，并覆蓋較大的地面面積。紅外線熱感相機(jī)對熱源非常敏感，可在夜間或煙霧條件下檢測到火點，分辨率可達(dá)到1 m或更高，能精準(zhǔn)定位火災(zāi)發(fā)生位置。

在飛行任務(wù)規(guī)劃方面，無人機(jī)通過高精度GPS確保飛行路線的準(zhǔn)確性，并采用自動飛行模式覆蓋指定的監(jiān)測區(qū)域。在數(shù)據(jù)處理方面，將采集到的紅外線與可見光圖像實時傳輸回地面站，通過專用圖像分析軟件進(jìn)行處理，能識別出圖像中的火點，自動標(biāo)記疑似火災(zāi)的位置，并計算火點的精確坐標(biāo)（圖1）。

圖1 無人機(jī)識別現(xiàn)場火災(zāi)

在火災(zāi)預(yù)防方面，無人機(jī)能利用多光譜傳感器收集森林植被健康狀況的數(shù)據(jù)，通過分析NDV等遙感指標(biāo)，識別出枯死或病弱植被區(qū)域，并將該區(qū)域標(biāo)記為潛在的高風(fēng)險火災(zāi)區(qū)[4]。無人機(jī)還能監(jiān)測森林中的非法活動，如非法采伐、露天焚燒，這些活動都可被標(biāo)記為火災(zāi)風(fēng)險點。采用這種高效、實時的監(jiān)測方式，能在初期迅速發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)風(fēng)險點，并定位火源，為后續(xù)撲火、滅火行動提供精確信息，還能在火災(zāi)發(fā)生前采取有效的預(yù)防措施，降低森林火災(zāi)風(fēng)險。

2.3 無人機(jī)遙感技術(shù)在植被覆蓋監(jiān)測中的具體應(yīng)用

無人機(jī)憑借其卓越的飛行效率與尖端的傳感器配置，在短時間內(nèi)能夠完成對廣袤區(qū)域的植被覆蓋信息的全面采集。這些高精度傳感器，不僅能夠捕捉到植被分布示意圖，還能深入解析植被類型、覆蓋密度以及生長活力等核心參數(shù)?？蒲腥藛T利用無人機(jī)傳回的高清影像與多光譜數(shù)據(jù)，能夠精準(zhǔn)識別每一種植被，細(xì)致描繪其空間分布格局，并通過復(fù)雜的算法模型，精確計算出植被覆蓋度，誤差微乎其微。此外，這些數(shù)據(jù)不僅僅是數(shù)字與圖像的集成，它們顯示出不同植被類型在復(fù)雜多變環(huán)境中的適應(yīng)策略與生長態(tài)勢。精細(xì)分析，可以洞察植被如何利用光照、水分等資源；而或者一些植被可能在特定環(huán)境下表現(xiàn)出衰退跡象。對植被與環(huán)境關(guān)系進(jìn)行深入了解，為評估森林生態(tài)系統(tǒng)的整體健康狀況提供不可或缺的視角。這不僅能反映出生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性與動態(tài)性，更為制定有效的生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)策略奠定堅實的基礎(chǔ)。

無人機(jī)遙感技術(shù)還具備實時監(jiān)測植被變化的能力。在干旱半干旱地區(qū)等生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，植被覆蓋度的微小變化都可能引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)問題。定期或不定期進(jìn)行無人機(jī)飛行監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)并報告植被退化現(xiàn)象，如土壤侵蝕、水分短缺等導(dǎo)致的植被稀疏或死亡。這些實時數(shù)據(jù)可為制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)，有助于遏制生態(tài)退化趨勢并促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)?；跓o人機(jī)遙感技術(shù)獲取的植被覆蓋信息，可以進(jìn)一步評估森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。比較不同時間段、不同區(qū)域的植被覆蓋變化情況，可以分析森林生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾和恢復(fù)能力。對于穩(wěn)定性較差的區(qū)域或生態(tài)系統(tǒng)，可以制定針對性地保護(hù)和管理策略，以增強(qiáng)其抗干擾和恢復(fù)能力。同時，這些數(shù)據(jù)還可以為森林火災(zāi)、病蟲害等自然災(zāi)害的預(yù)警和防控提供重要參考。分析植被覆蓋度的時空變化規(guī)律和趨勢，可以預(yù)測未來森林生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向，并據(jù)此制定長期的經(jīng)營和管理計劃。

2.4 無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)病蟲害監(jiān)測與防治中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

一方面，通過高精度的影像技術(shù)可快速定位受害樹種，并監(jiān)測病蟲害發(fā)展情況，無人機(jī)搭載多光譜和高分辨率可見光相機(jī)在林區(qū)上空飛行，影像數(shù)據(jù)可揭示樹木外表與樹葉顏色的變化，這些變化是病蟲害發(fā)生的早期跡象。實時分析影像數(shù)據(jù)，可快速定位枯死木或異常林分的分布，監(jiān)測病蟲害發(fā)生的情況。

另一方面，利用無人機(jī)對受害樹種進(jìn)行精準(zhǔn)的藥劑噴灑，達(dá)到快速、準(zhǔn)確的林業(yè)病蟲害防治效果。林場管理人員可針對已經(jīng)識別的疫區(qū)，在無人機(jī)上搭載噴灑設(shè)備，對病蟲害區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)噴灑藥劑（圖2）。與傳統(tǒng)地面噴灑藥劑相比，無人機(jī)噴灑藥劑具有施藥精確、覆蓋面廣、效率高等優(yōu)勢，適用于大面積或地形復(fù)雜林區(qū)。例如，針對松材線蟲病的防治，林業(yè)管理部門可先使用無人機(jī)對疑似受害松林進(jìn)行高精度的空中監(jiān)測，通過分析樹冠顏色變化等特征，快速識別出受害嚴(yán)重的林分，隨后調(diào)整無人機(jī)飛行計劃，將搭載噴灑裝備的無人機(jī)導(dǎo)向這些疫區(qū)，對受害樹種進(jìn)行針對性藥劑噴灑[5]。

無人機(jī)通過預(yù)設(shè)飛行路線與飛行高度，精確控制藥劑的噴灑量和范圍，確保藥劑均勻覆蓋整個受害樹種區(qū)域，達(dá)到有效控制松材線蟲病擴(kuò)散的目的，提高林業(yè)病蟲害管理效率，降低病蟲害防治成本，保護(hù)森林資源，維護(hù)生態(tài)平衡。

圖2 無人機(jī)精準(zhǔn)噴藥現(xiàn)場

2.5 無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用

在林業(yè)執(zhí)法管理中，無人機(jī)遙感技術(shù)展現(xiàn)了高效、安全的特征，同時在監(jiān)測、打擊亂砍濫伐、違法征（占）用林地、毀林開墾等違法行為方面具有顯著優(yōu)勢。

林業(yè)管理部門可通過部署裝備有高分辨率可見光相機(jī)及紅外傳感器的無人機(jī)，無論白天還是夜晚，都要進(jìn)行動態(tài)監(jiān)察。無人機(jī)按照預(yù)設(shè)飛行路線覆蓋特定監(jiān)測區(qū)域，指揮中心可實時接收獲取的飛行圖像和視頻數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)疑似違法活動，無人機(jī)即用GPS定位系統(tǒng)記錄準(zhǔn)確位置，并使用可見光相機(jī)與紅外傳感器捕獲現(xiàn)場高清圖像及夜間熱成像，為執(zhí)法提供有效證據(jù)。

此外，無人機(jī)還可搭載喊話器或探照燈進(jìn)行現(xiàn)場警告、照亮特定區(qū)域，對違法人員進(jìn)行威懾。圖像、位置信息的精準(zhǔn)獲取，能使地面執(zhí)法隊伍快速準(zhǔn)確介入林業(yè)違法活動中，從而進(jìn)行現(xiàn)場取證并采取應(yīng)對措施，無人機(jī)收集的證據(jù)資料還可直接作為具有法律效力的證據(jù)。這就體現(xiàn)了無人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)執(zhí)法中的高效性、精準(zhǔn)性與專業(yè)性，可有效提高林業(yè)執(zhí)法效率，有效遏制非法破壞森林資源的行為。

3 結(jié)束語

無人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理、病蟲害監(jiān)測與防治及林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用展示了其獨特的優(yōu)勢。通過高精度空中影像與多光譜數(shù)據(jù)分析，無人機(jī)遙感技術(shù)能快速準(zhǔn)確地定位枯死樹木、異常林分和監(jiān)測林業(yè)病蟲害的發(fā)展情況，為林業(yè)管理提供實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。無人機(jī)通過搭載噴灑裝備，還能對受害樹種精準(zhǔn)噴灑藥劑，從而控制病蟲害擴(kuò)散。無人機(jī)遙感技術(shù)的高效率、低成本特征使其成為森林資源保護(hù)和管理的重要工具。隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)在促進(jìn)森林資源可持續(xù)管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面具有重要作用。

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