林草資源中低空無人機遙感技術的應用及政策構建

呂慧

（靜樂縣林業局，山西 靜樂 035100）

0 前言

林草資源作為一種可再生資源，能夠持續性地為社會提供各種物質物品，是人類最為重要的生物資源之一；同時也在維護整個生態平衡發揮著重要作用，尤其是為人類提供大量的氧氣，林業也被稱為“地球之肺”。可是要想林草資源可持續性最大化的有序發展，林草資源監測與調查就成為資源規劃統制的核心任務。林草資源監測與調查是追蹤監測林草資源數量、品質、生長、能量消耗以及有關的活動變化，為林草資源的管理給予有效的決議幫助。過去，林草資源監測與調查的實施主要以人工地面調查監測為主，以林草觀測儀器、計算機技術和衛星遙感技術為鋪的進行方式，這樣會投入大量的人力物力，不但操作過程復雜、系統龐大、觀察周期長、效果差，而且機會成本高，開展工作的難度及強度比較大，不便于開展對整個森林資源的檢測，嚴重阻礙了林草資源監測與調查的有序進行。近年來，隨著遙感技術的迅速發展，這項技術主要借助紅外成像的形式，實現低空實時成像，能實現在人車難以達到的林草區域進行資源調查、資源環境檢測、生物數量進行估算、掌握林里水文概況，林草防火、病蟲害及時防控等任務。低空無人機遙感技術越來越先進，逐漸受到大家的重視，接下來將探討林草資源監測與調查中應用低空無人機遙感技術的措施分析。同時為了提高森林資源監測效率，我們還要加強森林資源監測體系的構建，

1 關于無人機遙感技術

無人機遙感技術是一種將無人機和遙感控制技術結合起來的一類綜合性專業技術，能夠完成無人機的工作，也能完成遙感控制方面的工作，可以說是一種升級版的先進科技。該技術涵蓋多種技術，是多種技術的綜合體，具體涵蓋了GPS 差分定位技術、通訊技術、無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術和遙感應用技術，將該技術有效地應用于林草資源監測與調查中，能實現這項工作的智能化和自動化，借助該技術實時獲取空間遙感信息，有利于進一步的遙感數據建模與處理。相比以往的航空衛星與載人機遙感方法，無人機遙感有著自身的優勢性特點。

在實際的應用中，無人機遙感技術具有機動性強、自動化、智能化程度高，可以在短時間內完成升空，并攜帶一定的應急設備，同時操作簡單，高精度遙感設備能短時間完成數據信息的采集與處理，其遙感影像數據分辨率高；還能完成DOM 文件的切割以及建立一個新的瀏覽軟件，方便工作人員查閱。最后是無人機系統的運營成本低，操作人員短時間能學會操作完成，系統的保存與維護方便。

2 無人機遙感技術在林草資源監測與調查具體應用

（1）實現了林草資源調查的規范性。林草資源調查種類、樹種、蓄積量的界定等方面非常的多，人工調查時，調查人員深入草資源區域內部一一進行這些工作，林草深處因為地形復雜，范圍寬廣，加之涉及工種較多，要安排一定的調查對象完成實地勘察，其工作量非常大，而且調查的精度不夠，無法為林草的使用和保護給予有效的理論支撐和數據幫助。傳統的林草資源監測與調查已經無法進行有效的使用，應用更為先進的器具與設備是提高工作效率的關鍵。無人機遙感技術在進行林草資源調查時，利用的是高光譜成像儀，通過熱紅外、多光譜等傳感器，穿透植被間空隙，采取像元與面對像聯合起來的方法，以更全面、清晰、靈活地了解林草地區情況，調查相關數據，進而將所得數據信息轉換成影象形式，將其傳送至地面操作控制臺，為接下來的資源管理夯實基礎。隨著科技的發展，越來越多的無人機搭載激光雷達和小型定位器，林草地區的任何變化都能進行有效監測，能快速、精確地提取各類航拍影像信息，實現林草資源調查的數字化、信息化，更加擁有了規范性。

（2）實現林草生物量信息獲取。林草資源監測與調查中獲取生物量信息是一項關鍵性任務，利用人工是無法有效完成的。無人機擁有影像高分辨率的特性，利用圖像能對單木生物量有效的評估，對樹木的紋路條理研究，就能非常好預估樹種的組成、空間關系。采用面向對象分類的方式，可以對單木樹冠的面積得到有效獲取，并按照林業現場單木胸徑的實際測量，算出樹冠的大小面積。根據有關公式研究獲知樹冠直徑和胸徑有著一定的關聯性，通過樹冠直徑可以推演出胸徑來，結合胸徑和生物量的關聯特性，就能算出林業生物量來。

（3）可以完成火災的監測、野生動物的監測、病蟲害的防治。無人機遙感技術實現對林草資源的火災監測主要是無人機擁有的遙感影像，能夠實現熱成像數字攝像，利用視頻圖像和灰度閾值來探測林火，可以對有沒有火災進行準確的判斷。與此同時，借助該技術能有效獲取到RGB 顏色空間遙感圖像，并通過函數的變化辨別林草火災，當林草發生火災，其情境圖將會變成HSV空間。如果在林草火災探測和辨別進度打印87%時就說明對火災進行了有效探測。其次是無人機遙感技術實現對林草資源的野生動物監測。借助該技術了解并分析林草中的大型野生食草動物種類、分布情況乃至具體數量，這比傳統的直接人工取樣推算法、直接計數法來得更加精確、高效且成本低。最后是無人機遙感技術實現對林草資源的病蟲害的防治。林草中發生病蟲害是常有的事情，而且病蟲害的類型多。人工防治病蟲害時，植保人員要定期地對林草資源全面而精細的檢查，及時了解林草里的病蟲害情況，才能做到早知道早防治。而林草中存在交通不便，地形復雜等問題，人工巡查往往效果慢。無人機遙感技術搭載可見光相機等設備，能夠全面積覆蓋巡視林草資源中的病蟲害狀況，對病蟲害進行有效監測。例如裝備了多波段成像傳感器的低空多旋翼無人飛行設備，就可以進行柑橘黃龍病的監測，植保人員對病蟲害進行及時的防治。

3 構建森林資源監測體系的相關路徑

3.1 建立綜合監測體系，整合監測組織機構

低空無人機遙感技術下，我國的科技得到了飛速的發展，各類信息呈現出爆發式增長，各個行業都需要面對單一信息的綜合性思考，解決單一性信息的片面化問題。長期以來，我國森林資源監測信息采集的內容單一，而且和不同項監測的時效不協調統一，無法實現綜合評價。單一性的檢測目標，使檢測成果欠缺統一化管理，無法進行統一規劃。其次是各個職能部門各自為政，管理體系很分散。其原因是森林資源監測體系的構建是在經濟和林業和生態建設下形成的，是為某一部門需求而成立的，導致資源共享困難，信息很難有效兼容，造成信息的應用與產出差。整合監測組織機構其價值也非常明顯，從全球森林業發達國家有關行業監測系統發展發現，一體化綜合監測部門能夠達到節約監測資源，助推監測結果多樣化，提高監測速率，能夠有效處理監測項目間協調性差的問題。一體化綜合監測部門的優勢形成，其關鍵是組織機構本身就是森林資源監測體系的關鍵性基礎，發揮的是最基礎的作用，跨部門的協調本身就是這基礎的拓展和豐富。所以針對我國森林資源監測體系表現的問題來看，我們首選需要將現行的監測組織機構建設進行有效地整合，特別是在信息多樣化的背景下，要使多樣化的信息有效利用，更應當加強制度建設，實現監測機構各級別之間的信息傳輸與共享，這樣可以實現不同種類的檢測工作一起指揮，上下傳達迅速，促進運轉效率。

3.2 建立基礎性的監測體系

森林資源監測體系的基礎性建設集中在多個方面，其主要作用是讓整個系統有效運行的各個軟硬件設備和有關數據，政策制度法律法規，接下來作者從以下幾個主要方面來探討：①建立有效且完整的科研機制。科研機制是一項集策劃、協調、服務于一體的機制，其功能是為森林資源監測體系的構建發揮積極有效的作用。林業部門應加強和科研院所及大專院校建立產學研合作基地，為森林資源監測有關核心項目成立專家咨詢機構和科學評估體系；②增強基礎設施的配備。包括監測設備的及時更新換代，配備現代化的傳輸設備，衛星遙感設備，增加野外作業裝備。實現監測的信息的時效性和監測的區域范圍性，同時為了提高監測效率，應不斷增加區域性監測站點；③制作建立森林資源調查監測表格，包括林經營數據表、木材積表、出材率表、生長率表、生態監測數據表等，使監測過程中拿來就用，提高監測效率。