無人機遙感技術在林業資源調查與監測中的應用

聶侃諺

（湖南省農林工業勘察設計研究總院，湖南長沙 430001）

森林資源調查和監測是一切林業工作進行的前提條件和必要保證，是林業工作者對于森林所處狀態的一種十分有效的掌控方式，能輔助林業工作者進行長期的林業管理規劃的制定。傳統的林業資源調查與監測手段存在許多問題，主要是由于我國森林資源豐富的地區大部分處在荒無人煙的地區，并且地形復雜，林區面積大，不利于直接對森林資源進行全面、實時的調查和監測[1]。基于此，對林業資源調查與監測中無人機遙感技術的應用進行分析，以供參考。

1 無人機的特點

1.1 應急飛行 對于各類環境突發意外、重大污染事件，無人機不需要飛行員，只需要借助地面遙控，就能夠對目標高危地區進行航拍，隨時對這一地區有關的情況進行監測，并反映出污染的擴散情況，搜集到空氣質量樣本，為有關人員制訂搶救方案提供客觀參考[2]。

1.2 遙感影像更為清晰 無人機航拍時飛行總高度較低，遙感影像的空間分辨率大多為幾厘米至數十厘米，與傳統衛星遙感影像相比，具有更高的分辨率。借助航拍影像，能夠對喬木、草地等進行辨別，為各類林業資源提供更為準確的調查、監測數據。

2 無人機遙感技術在應用時存在的問題

在無人機飛行過程中，存在許多因素會影響其飛行的穩定性。例如，一部分大型無人機難以在植被茂密的地區進行方便的起落工作；而小型無人機在飛行過程中受到空氣流動、天氣環境等影響十分嚴重；這些影響因素不僅不方便無人機的工作，嚴重時會損壞無人機機身。因此，提高無人機飛行時的穩定性，合理改善無人機的設計，使其克服這些因素對其帶來的不利影響十分必要，應引起行業的廣泛關注。

3 無人機遙感應用于林業資源監測及調查中的價值

3.1 監測各類林地病蟲害 無人機遙感能夠獲得更為全面的林木病死、蟲害等有關信息。雖然近幾年我國各類林業資源獲得了大范圍的保護，但生態系統依然比較脆弱，而病蟲害是危害林木生長、發育最為關鍵的原因，需要增強對病蟲害的監測力度。無人機遙感被應用到對各類林業病蟲害的監測中，可以更為容易且科學地對大面積林木病蟲害進行監測，并配備可見光相機等相關設備，對目標地區中的松線蟲或其余病蟲害進行調查、監測；借助無人機平臺中所搭載的雙光譜相機，能夠得到可見光像、紅外圖像，從而找到病蟲害的具體位置。

3.2 監測森林火災 森林火災是森林資源管理期間十分關鍵的問題之一。在具體的管理過程中，不僅防控比較困難，救援也存在許多阻礙。所以，森林火災對比其他自然災害而言，若并未對其進行防控，或是在出現火災后并未立即進行撲滅，就會對林地資源帶來十分嚴重的毀滅。無人機具有迅速、便捷、靈敏等優點，在對森林資源進行監測、調查期間，能夠對部分大面積的人為用火地區隨時進行監測，可在發生異常時，立即匯報與處理，更為迅速地防控森林火災。一般林業防火無人機大多都是將飛行器當作平臺，并搭載有紅外成像儀或其余設備，對一些關鍵的林火地區進行動態性監測；同時，還可以對現場有關的情況進行綜合性評估，以對林地資源進行更為科學的管理、修復[3]。

4 無人機遙感技術在林業資源調查與監測中的應用

4.1 預防和撲救森林火災 在林業資源調查與監測工作中，森林火災的預防和撲救是重要的一環。冬春兩季是森林火災的多發期，如果發現火災就應當立即確定火災起始地區并做好隔離帶。這一系列工作都需要對森林資源進行及時監測。在森林火災預防和撲救中利用無人機遙感技術，可以通過衛星等手段及時對火災進行監測，并通過遠程傳輸的方式傳輸至計算機，進而用智能化的先進算法等輔助森林火災起點的分析，幫助選擇隔離帶建設的最佳位置，以確保森林火災帶來的損失最小化。

4.2 進行森林水文狀況的調查 在進行林業資源調查與監測工作時，森林水文狀況的調查也是十分重要的一項工作。對森林周邊地區的水文狀況進行合理的調查，有助于保證森林周邊地區的生態平衡，并加強該地區的防洪、抗旱水平。而應用無人機遙感技術，可以對森林周邊水文狀況進行系統、全面、實時的監測，進而保證森林系統的合理健康發展，對降低該地區的水土流失程度有很大的作用。

4.3 無人機遙感技術在林場巡查中的應用 亂砍亂伐、毀林開墾等人為破壞林地的行為，特別是距離居民區較近的林場，是造成森林資源損失的主要原因之一。為進行有效監測，林場會采用護林員人力巡查的方式進行定期巡護。此類巡查方式受山體遮擋的影響，巡查覆蓋范圍小，路線固定，不能有效排查森林資源的異常情況。使用無人機航拍則可以實現大范圍且迅速巡查的目的，配合使用攝像機等拍攝實時視頻，有利于森林毀壞行為的證據收集，遏止森林資源的破壞。此外，在林場管理工作中，針對人為破壞森林的損失評估方面，對比目視勾繪、GPS 測量、羅盤儀測量等方法，使用無人機搭載高清攝像機等設備，能快速對目標地塊進行正射拍攝，通過相關軟件對相片進行標定和拼接，獲得高分辨率的航拍影像，便于勾繪和測算被破壞面積。這種作業方式能夠適應不同的地形環境，克服惡劣的天氣條件，具有較高的時效性、安全性以及精度，能幫助林業資源管理者制定更科學的森林資源保護方案[4]。

4.4 無人機遙感技術在林業有害生物監測中的應用 我國松林面積大，一旦發生松材線蟲病害，將對我國針葉林和部分重點生態區域造成直接的危害。松材線蟲病又稱松樹 “癌”，目前尚無有效防治技術，一旦發生將導致毀滅性的災害，因此在林場日常管理工作中迫切需要覆蓋面廣、能實時監測的技術和裝備。目前，大多研究均是利用無人機航拍監測松林枯死樹的動態變化，利用可見光、紅外、多光譜等多種光學影像設備獲取高精度的航片，通過處理航拍照片，有針對性地獲取松材線蟲不同發病階段的植被特征，能有效識別枯死木，提高判讀的準確率。利用小型無人機搭載單反數碼相機獲取湖南某病害地區的高空間分辨率影像，通過分析獲得單株疑似病死木位置，正確率達到83.3%。利用波長593 nm 的光譜特征分析手段，進行不同感病時期的馬尾松和健康松樹的早期判定。采用ASD野外光譜儀測量了黑松和馬尾松在松材線蟲自然侵染后不同感病階段的反射光譜，在波長大于800 nm 的近紅外和中紅外波段，能預測兩種松樹的感病狀態[5]。

5 結語

無人機遙感技術憑借機動靈活高效率、數據獲取成本低、精度高、天氣影響小、續航能力強以及影像實時傳輸等優勢，在林業工作中得到了廣泛應用。隨著無人機技術的日趨成熟，無人機遙感技術將有效促進林業工作的自動化和數字化，成為未來林業工作的重要工具，在林業現代化建設中發揮巨大作用。