淺談無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中的應用

朱曉敏

摘 要 林業(yè)資源管理是我國社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要工作，對我國經(jīng)濟體系穩(wěn)定運行和環(huán)境保護工作的開展都具有重要影響。在信息技術、遙感技術、智能化技術融合利用水平不斷提升的背景下，無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中所起到的作用不斷提升。基于此，簡要闡述無人機遙感技術概念，對其在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中的具體應用進行分析，明確無人機遙感技術實際應用中存在的不足，并對無人機遙感技術在林業(yè)管理方面的應用前景進行分析。

關鍵詞 無人機遙感技術;林業(yè)資源;調查與監(jiān)測;應用

中圖分類號：S771.8;S757.2 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.20.039

隨著無人機遙感技術發(fā)展水平的不斷提升，其在林業(yè)資源調查與監(jiān)測工作各方面都得以廣泛應用，為林業(yè)管理水平的提升起到了積極的促進作用。分析和認識這些應用方面，改善現(xiàn)有應用層面的不足，對我國林業(yè)管理工作水平的提升起到應有的促進作用，能夠有效減少由于管理因素帶來的林業(yè)災害的發(fā)生。

1 無人機遙感技術及應用優(yōu)勢

無人機遙感技術是由地面基站、無人機設備等硬件，信息傳輸、數(shù)據(jù)分析等軟件技術的組合而形成的新型應用技術。將無人機遙感技術應用于生產(chǎn)生活的各個方面，能夠在遙控技術控制下，實現(xiàn)對目標區(qū)域的監(jiān)控，對危險區(qū)域進行航拍，實施監(jiān)測對應區(qū)域監(jiān)控目標的實時運動情況，并在信息技術支撐下，將數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)中心。相對于傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術，無人機遙感技術具有多方面的應用優(yōu)勢，在實際應用中具有良好的應用效果。

在現(xiàn)有無人機遙感技術應用體系中，根據(jù)其技術基礎，可以將產(chǎn)品分為原始數(shù)據(jù)采集類產(chǎn)品、相對輻射校正產(chǎn)品、絕對輻射校正及地表物理參量產(chǎn)品、幾何精校正產(chǎn)品、正射校正產(chǎn)品。這些產(chǎn)品類型在處理圖像信息時所具有的功效側重點不同，技術應用特征也存在較大差異。這就要求林業(yè)管理部門在購買產(chǎn)品時，必須從自身實際需要出發(fā)，采購更為適合的產(chǎn)品，以此才能夠達到更好的應用效果。

將無人機遙感技術應用于林業(yè)技術與管理方面，能夠更加方便、全面、快捷地采集林業(yè)資源數(shù)據(jù)，提升信息數(shù)據(jù)的采集精度，減少在工作中人力、物力資源的投入，通過與大數(shù)據(jù)分析等技術有機結合，可以提升林業(yè)管理智能化水平等各方面的優(yōu)勢。其優(yōu)勢具體體現(xiàn)在如下4個方面：1）運行成本低，無人機遙感技術無需衛(wèi)星發(fā)射和租賃費用，不需要專門的場地停放，操作技能要求水平低，因而能夠大幅降低數(shù)據(jù)獲取的綜合成本;2）無人機操作更為便利，能夠適應多種數(shù)據(jù)采集場景的實際要求，能夠及時準確地獲取林業(yè)資源調查所需要的各種數(shù)據(jù)資料;3）無人機的起飛高度低，空間分辨率更加精確，能夠規(guī)避太陽視角和方位陰影等對圖像質量造成的負面影響;4）無人機在云層下位置工作，避免了由于云朵遮攔所出現(xiàn)的圖像空白，同時在極端惡劣天氣下也能夠保持較好的工作狀態(tài)，更好地拓展了林業(yè)資源數(shù)據(jù)收集的寬度和精確度，從而為林業(yè)管理精度提升起到積極的促進作用。

2 無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中的具體應用

2.1 在調查規(guī)劃中的應用

林業(yè)調查規(guī)劃是開展管理工作的基本前提，將無人機遙感技術應用于林業(yè)資源調查中，能夠改變傳統(tǒng)工作中必須依賴人工進行的實地勘察工作項目。依托無人機設備上的高清相機和高光譜成像儀等設備，對目標區(qū)域進行高清遙感影像測定，將獲取的數(shù)據(jù)填至森林資源調查系統(tǒng)，能夠對林地建設的實際情況、自然災害發(fā)生以及林地采伐征用等信息進行及時更新，從而實現(xiàn)動態(tài)化林業(yè)管理，促進管理水平的整體提升。

2.2 在病蟲害監(jiān)測中的應用

林業(yè)病蟲害管理一直是我國林業(yè)管理工作開展的重點和難點問題，尤其是在我國林地資源生態(tài)系統(tǒng)構建不夠完善的背景下，林業(yè)病蟲害管理難度不斷提升，將無人機遙感技術應用于病蟲害監(jiān)測工作中，基于可見光相機等設備，能夠實現(xiàn)對目標區(qū)域范圍內(nèi)特定類型病蟲害的監(jiān)測，通過系統(tǒng)分析進行預警，進而準確判定病蟲害發(fā)生的類型和程度，采用最為合理和最為經(jīng)濟的方案來解決病蟲害問題。此外，在某些病蟲害防治工作中，還可以將無人機與噴霧設備協(xié)同工作，解決一些基于現(xiàn)有技術和單純依賴人力無法解決的病蟲害問題，從而提升林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的構建水平。

2.3 在火災監(jiān)測中的應用

森林火災是我國目前林業(yè)集中區(qū)較容易發(fā)生的災害類型之一，具有發(fā)生隨機性強、控制難度大、后續(xù)危害大等特征[1]。將無人機遙感技術應用于火災監(jiān)測中，能夠在火災發(fā)生前期及時發(fā)現(xiàn)火災狀況，對火災發(fā)生的具體情況進行智能化識別，對著火點和覆蓋范圍進行精準探測，為火災控制提供更加精準的數(shù)據(jù)參考。此外，在火災控制之后，還能夠基于遙感技術對火災場景進行數(shù)據(jù)收集，為火災造成的社會、經(jīng)濟效益損失評估提供支撐。

2.4 在濕地調查中的應用

濕地與林業(yè)管理工作具有密切的關系，做好濕地保護工作，是生態(tài)系統(tǒng)構建的重要要求。傳統(tǒng)管理模式中，由于濕地管理中存在的覆蓋面積廣、難以深入、數(shù)據(jù)探測和收集困難等問題，使得實際管理水平難以提升。在濕地管理的外業(yè)調查工作開展中，積極導入無人機遙感技術，能夠更加準確、精準、全面地收集濕地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將其納入到林業(yè)管理系統(tǒng)中，分析濕地系統(tǒng)運行變化與林業(yè)監(jiān)測的關系，從而更好地提升濕地管理工作水平，為濕地保護和小范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境改善起到應有的促進作用。

3 無人機遙感技術應用中的不足及前景展望

3.1 無人機遙感技術在林業(yè)管理應用中的不足

雖然無人機遙感技術在林業(yè)資源管理的多個層面已經(jīng)顯示出其所具有的優(yōu)點，但在實際工作開展中還存在多方面的不足，限制了其整體作用的發(fā)揮。1）測量精度還有待提升，這主要是由于圖像動態(tài)采集技術發(fā)展不足，在對采集的圖像進行拼接和幾何校正時，還存在像素低、拼接出現(xiàn)偏差等問題，強化影像快速拼接技術，是解決這一問題的主要途徑。2）無人機設備的升降技術及抗風技術還有待提升。林業(yè)管理所面臨的實際條件都較為復雜，缺少無人機升降的場地條件，同時在設計方面，無人機的抗風性能、自重、能耗及控制等方面存在相互影響，單一因素的變動會造成設計方案的整體改變。結合林業(yè)管理的實際需要基于仿真模型設計出有針對性的設計方案，能夠有效提升無人機在林業(yè)資源中的應用水平[2]。3）無人機遙感技術應用對數(shù)據(jù)傳輸和大數(shù)據(jù)的智能化分析具有較高的要求，目前這方面的技術開發(fā)和銜接水平還較為有限，在森林資源蓄積量等數(shù)據(jù)分析和災害預估等方面的精度還有待提升，加強這方面的技術研究，也是提升無人機遙感技術應用水平的基本要求。

3.2 無人機遙感技術應用前景

無人機技術出現(xiàn)的時間還比較短，在林業(yè)資源調查與監(jiān)測應用中還存在多方面的不足，要提升其應用水平，必須有針對性地提高其技術水平，以此才能夠滿足實際應用的需要。1）要能夠提升傳感器技術的應用水平。目前我國民用小型無人機的系統(tǒng)設計中，圖像采集設備主要是以數(shù)碼相機，部分對數(shù)據(jù)要求較高的研究單位根據(jù)需要會采用多光譜相機、高光譜相機和紅外輻射儀等設備[3]。數(shù)碼相機的成像質量存在變形大、精度差和效率低等多方面問題，實際成像效果較差。要解決這方面的問題，需要在小型多視立體航攝儀、小型機載激光類型等技術方面著手，不僅要提升傳感器自身的技術水平，還要提高傳感器在應用于無人機類產(chǎn)品時，平臺設計與飛控系統(tǒng)等方面的研發(fā)水平，從而為擴展無人機應用范圍、提升無人機應用精度起到積極的促進作用。2）在無人機遙感技術應用過程中，應當加強行業(yè)標準化建設與影像處理標準化體系建設[4]。無人機遙感技術的實現(xiàn)需要硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的共同作用才能夠實現(xiàn)。在硬件系統(tǒng)方面，已經(jīng)形成了較為規(guī)范的行業(yè)標準體系，使得不同企業(yè)能夠在經(jīng)營成本和產(chǎn)品設計方面具有規(guī)范性的指導，從而較好地滿足不同類型客戶的基本需求。但是軟件設計自身所具有的特殊性，影像處理技術的專利及不同客戶群體的實際需求存在較大差異，使得這方面建設還較為滯后。尤其是在無人機數(shù)據(jù)一體化處理系統(tǒng)構建方面，對于影像定標、幾何校正、數(shù)據(jù)拼接、特征增強和信息提取等方面[5]，我國相關技術水平還比較低，限制了實際應用效果。3）在無人機影像處理的時效性方面還有待提升。在應用于突發(fā)性林業(yè)災害時，數(shù)據(jù)處理的速度還無法滿足決策活動的需要，提升小型無人機的續(xù)航水平，提升數(shù)據(jù)傳輸效率和自動化處理水平，是解決這方面問題的基本途徑。

4 結語

雖然目前無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中所起到的作用還較為有限，還無法滿足林業(yè)管理工作全面開展的要求，但是隨著無人機遙感技術水平的不斷提升，硬件設備的不斷完善，數(shù)據(jù)積累的不斷豐富，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的不斷完善，這方面的應用水平必將不斷提升，為我國林業(yè)資源管理水平作出更大的貢獻。

參考文獻：

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（責任編輯：劉昀）