無人機技術在林業工作中的應用研究

王軻　王亮

摘要：綜述了無人機及相關技術的發展及應用領域，重點研究了目前我國不同地區應用無人機技術在林業實際工作中的應用，包括在林業有害生物監測、森林資源調查、野生動物保護管理、森林防火和造林綠化等方面的運用。

關鍵詞：無人機；技術；林業；應用

中圖分類號：S7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0186-02

1 引言

隨著無人機相關技術的發展，目前無人機已經逐漸運用到地圖測繪、地質勘測、氣象探測、災害監測、安防、農藥噴灑等不同領域，可實現高分辨率影像的采集，在彌補衛星遙感經常因云層遮擋獲取不到影像缺點的同時，解決了傳統衛星遙感重訪周期過長，應急不及時等問題。將無人機技術應用到林業工作中，比如森林資源調查、野生動物種群監測、荒漠化監測、森林火災監測和森林病蟲害監測防治等，可以有效降低人工的作業量，提升林業工作的實時監控能力，增強作業精度，有效預防森林火災，提高應急響應能力。因此，本文研究了目前無人機在林業工作中的具體應用，并對未來的應用方向提出了展望。

2 無人機及其應用領域

2.1 無人機

無人機是一種無人駕駛的遠程控制的飛行器，主要基于預先設定的飛行航線、自動化系統而具有自主航行能力，一般無人機上面都裝有自動駕駛儀器、遙控和遙測系統、程序控制系統、自動導航和著陸等系統。

2.2 無人機技術

2.2.1 無人機航拍攝影

無人機航拍攝影是以無人駕駛飛機作為空中平臺，以機載遙感設備，如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點，是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。

2.2.2 無人機遙感

無人機遙感技術是無人機航拍攝影技術的一種，是無人機與遙感技術的結合，綜合利用先進的無人駕駛飛行技術、遙感應用和遙感遙控技術，快速獲取空間遙感信息。無人機遙感屬于低空遙感技術，其在獲取影像過程中不受大氣因素的干擾，具有操作簡單、使用成本低、地面分辨率高、獲取影像速度快等傳統遙感技術所無法比擬的優勢。

2.3 無人機技術在國內的應用

在災害應急救援方面，臧克等利用微型無人機遙感系統對“5·12汶川大地震”的重災區北川縣城進行了航拍，通過圖像處理，對災區的受災情況進行了初步評價，取得良好的效果。在農業技術方面，王利民等基于無人機影像技術對農作物面積識別精度與能力進行了研究，結果表明無人機遙感影像獲取小范圍、樣方式分布的作物影像方面具有廣泛的應用前景；汪小欽等運用可見光無人機遙感技術在可見光波段健康綠色植被信息提取方面取得較好的效果，提取精度可達90%以上；劉峰等設計構建了基于無人直升機平臺的遙感系統，對園區內的板栗植被覆蓋度進行年變化監測，充分發揮了無人機靈活、高時效性、高分辨率等優勢，獲取了大量板栗主要生育期的無人機遙感影像。

在環境保護方面，無人機可搭載移動大氣自動監測和采樣平臺對目標區域進行監測、采樣；在環境影響評價工作中，可以在短時間內提供精度高、時效性強的底圖，有效減少在危險偏遠區域的現場踏勘工作量；在環境應急突發事件中，可利用無人機遙感技術克服情況危險和交通不利等因素，快速獲取事故現場信息、污染物排放情況和周圍環境敏感點分布情況。在安防領域，可利用攜帶攝像機的無人機進行街道監控巡查、交通監視，實時傳送拍攝影像，增大安全保衛覆蓋面。

3 無人機在林業工作中的應用

日常的林業工作主要包括林業有害生物監測、森林資源調查、野生動物保護管理、森林防火和造林綠化等，外業工作環境艱苦、工作量大。目前，隨著我國3S技術和圖像視頻實時傳輸等技術的發展，無人機和無人機技術逐漸應用于日常林業工作中，大大提高了工作效率和精度，節省了人力物力，具有明顯的優勢和廣闊應用前景。

3.1 林業有害生物監測防治

目前我國森林病蟲害監測與防治主要通過黑光燈誘殺、昆蟲網誘捕、性引誘劑誘捕和人工噴灑農藥的方式。隨著我國造林綠化面積的增多，以及氣候因素的影響，森林病蟲害呈現程度增強、面積增加的趨勢，傳統人工監測與防治手段在應對大面積森林病蟲害監測防治時凸顯出弱勢。通過無人機噴酒藥物、監測能有效提升有害生物監測和防治減災水平，大大減小林業有害生物對森林資源造成的生態危害。目前在我國也有一些地區使用無人機進行病蟲害防治，比如勐臘縣利用植保無人機對縣內橡膠樹病蟲害進行監測和防治，應用結果表明無人機噴灑農藥1h的工作量相當于2個工人工作1d，極大地提高了橡膠行業病蟲害防治效率，提高了應對橡膠突發病蟲害的反應速度。山西臨縣利用無人駕駛植保機對轄區內病蟲害發生嚴重的紅棗樹進行噴藥防治，取得了良好的效果。

3.2 森林防火

森林火災的發生會造成巨大的生態損失、經濟損失和人員傷亡，是一種撲救難度大的災害，因此國家非常重視森林防火工作，防患于未然。目前最基礎的森林防火方式是派人實地巡邏考察，對于大面積的林區來講，工作量大，危險性高，火點觀測精度低。有人駕駛飛機飛行受管制，拍攝的圖像很難滿足高精度和高分辨率的要求，在森林火災發生時存在很大的危險性。在森林防火中利用無人機具有操作簡便、快速部署、使用成本低、功能多樣化、圖象分辨率高等優點，同時能夠實時了解火場發生態勢和滅火效果，及時消滅火災。

3.3 野生動物監測

在野生動物資源監測方面，無人機利用其特有的高時效性，能夠第一時間獲取野生動物資源變化數據。利用無人機技術，可以實現對野生動物種群分布、生長情況的監測，也可以對瀕危動物進行跟蹤監測，減輕原始人工巡查對其造成的擾動，大大減少監測巡護的人工和經濟成本。

3.4 森林資源調查

森林資源調查是我國林業工作中非常重要的一項任務，森林資源調查的技術方法經歷了航空相片調查方法、抽樣調查和計算機和遙感技術調查等階段，這些方法都離不開工作人員到實地進行調查，尤其是在大規模林區，則需要花費大量人力物力。利用無人機和遙感技術的結合，可快速獲取所需區域的高精度森林資源空間遙感信息，具有高時效、低成本、低損耗、高分辨率等特殊優勢。張園等在浙江省臨安市的二類調查中利用了無人機遙感技術，快速獲取高清晰度遙感圖像，經過圖像處理和軟件分析，取得非常好的工作成果。

4 無人機在林業上的應用展望

目前無人機及相關技術在林業工作中的應用還基本上處于初級階段，為充分發揮無人機的技術作用，不僅要提高無人機自身的科技含量，包括提高抗風性能、改善升降技術、增大航拍設備穩定性等，還要在林地多的區域加強無人機技術、遙感技術的投入、推廣和普及應用，推動生態林業和高新技術林業的發展。