無人機傾斜攝影輔助“GIS+”在智慧林業防火中的應用研究

譚澤華 石磊 孟蝶

摘 要：近年來，在社會經濟穩步發展的背景下，我國不動產工作獲得持續推進及發展。對于林業工作來說，為不動產工作的一部分，在林業工作開展過程中，需加強防火防范措施的實施，從而確保林業不動產的安全。本課題以新形勢下的智慧林業防火為切入點，進一步對無人機傾斜攝影輔助“GIS+”在其中的具體應用進行重點分析研究，希望以此為智慧林業防火質量及安全性的提升提供具有價值的參考建議。

關鍵詞：智慧林業防火;無人機傾斜攝影;GIS+;質量;安全性

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0024-02

森林資源是一大寶貴財產，我國森林資源相對匱乏，因此有必要做好森林資源的保護、管理工作。與此同時，為了順應新時代的發展要求，在林業工作中提到了“智慧林業防火”的概念，即在林業防火工作中融合現代化科學技術，比如計算機視頻技術、地理信息系統（GIS）技術以及云技術等，使林業防火實現現代化、信息化、智能化，進一步提升林業防火的整體效果[1]。總之，從林業防火的效果、質量以及安全性等多方面考慮，本課題圍繞“無人機傾斜攝影輔助‘GIS+在智慧林業防火中的應用”進行分析研究具備一定的價值意義。

1 無人機傾斜攝影系統概述

在智慧林業防火中，無人機傾斜攝影系統的應用必不可少，下面從無人機傾斜攝影系統的核心構件進行分析，具體內容如下：

（1）無人機。可選擇CWW-10小型全自動垂直起降固定翼無人機，主要優勢包括：其一，具有垂直起降及全自主飛行功能;其二，在操作上非常簡單;其三，可實現零基礎上手應用，可操作性;并且可進行單人作業[2]。該無人機將快鎖裝置作為連接結構，拆裝期間不需要使用到工具，電氣與機械連接一次同步;拆解之后，可將（1100×800×800）mm裝入，無論是運輸，還是攜帶，均十分便利。

（2）傳感器。將RIY-DG3傾斜攝影相機作為傳感器，優勢包括：體積小、焦距合理、重量輕質、兼容性優良、維護成本低等等;同時，基于DG3內部具備散熱及除塵子系統，可以使相機基于高溫條件下實現長時間作業;此外，能夠實現在各類多旋翼無人機上安裝，進一步完成高精準的傾斜數據采集作業。

2 智慧林業防火工作中數據獲取方法流程分析

在智慧林業防火工作中，需結合林業的實際情況，包括：所處地理位置、區域面積、森林覆蓋率、綠化率、森林活立木蓄積量等等。進一步融合無人機傾斜攝影系統技術，明確獲取相關數據的方法流程。總結起來，數據的獲取方法流程如下。

2.1 明確技術線路

一方面，以測區的地形地貌條件為依據，將合理、科學的航攝計劃制定出來，進一步利用傾斜攝影系統及慣導輔助航空攝影測量技術，在最佳飛行時機將測區最佳的航空影像數據獲取出來。另一方面，以測區已具備的基礎控制成果為依據，通過GPS-RTK技術的影響，完成像控測量作業[3]。此外，值得注意的是，對于三維建模工作人員，可以借助可量測的傾斜影像、POS數據以及像控點，通過三維建模軟件的應用，實現全景三維模型的自動化建模。最終，獲取數據之后，進行數據的整理，形成文檔后及時提交。此外，在三維實景模型制作過程中，需明確流程，即遵循：“資料收集→航攝準備→影像數據采集（基站布設）→像片控制點測量→空三加密→多視影像密集匹配→紋理映射→生成真三維影像→數據檢查→成果資料整理提交”的三維實景模型制作流程。

2.2 數據獲取方法

數據獲取的具體方法包括：

（1）通過CW-10無人機的使用，同時搭載銳眼Riy-DG3第二代傾斜攝影五鏡頭吊艙，進行研究區傾斜數據的采集作業，進一步將多角度傾斜影像數據獲取出來，并將系統所記錄的POS數據采集下來;此外，需根據攝像機獲取的焦距、像素等相關參數，形成研究區的像控點文件。

（2）以航飛分區圖為依據，將設置好的航線圖基于5個方向進行影像的采集，即：1個正射影像與4個傾斜角度;在林場三維建模過程中，選擇使用ContexCapture Center Mastre自動建模系統，進一步完成實景三維模型的制作，并利用此系統，針對高重疊度的傾斜影響實行空三加密處理。最終，通關密集匹配等過程，使三維模型有效生成[4]。

（3）上述數據獲取方法既簡單，又快速，且可自動進行，對多類數據輸出格式均支持;在數據兼容性方面良好;此外值得注意的是，對于模型成果當中的建筑物紋理及相關空間關系，需利用到分層顯示技術（分層>20層），確保基于不同配置計算機當中，都可以將建筑物局部特征體現出來，進一步將整體地物模型清晰地展現出來。

總之，在智慧林業防火工作中，利用無人機傾斜攝影系統可獲取高精準的數據信息，進一步可以完成照片導入、像控點輸入、自動化空三加密、影像密集匹配、紋理映射、三維成果輸出等功能，即最終通過軟件的使用，將制作國家2000大地坐標系下的三維成果輸出，其輸出格式為0SGB。

3 “GIS+”技術的功能作用分析

上述提到，在智慧林業防火工作中，可利用無人機傾斜攝影系統可獲取高精準的數據信息，并最終將三維數據成果輸出。考慮到智慧林業防火工作效率及質量的提高，還可以利用“GIS+”技術，構建林場三維可視化綜合管理服務平臺，此平臺對海量三維GIS數據的各項服務均充分支持，包括：GIS的輸入編輯、瀏覽分析、檢索共享以及分布等等功能;與此同時，此平臺可支持單機操作，也可支持網絡操作，對于個性化的三維GIS制作充分支持。其具體功能實現內容如下：

（1）整體功能實現。對林業、資源以及地質等相關信息數據進行整合處理，然后將這些信息數據向Genius World平臺導入，使智慧林業綜合管理平臺的空間管理作用有效發揮出來，實現全方位的管理能力[5]。

（2）顯示海量影像數據。在遙感技術逐步成熟的基礎上，遙感成像分辨率如今非常之高，同時在獲取周期時間上越來越短，使得影像數據量增長速度非常之快，這樣海量數據基于顯示流暢性方面便潛在一定的不足。而對于Genius World平臺來說，對海量影像數據的快速顯示充分支持，并且可實現多時相數據的展示及比較分析。

（3）顯示海量矢量數據。基于具體工作過程中，比如在GIS分析工作過程中，二維矢量數據具備非常重要的作用，然而可能受到三維平臺功能的制約，進而可能引發顯示方面的問題。而對于Genius World平臺來說，對海量矢量數據快速顯示充分支持，并且能夠共同展示多層矢量數據，還可以實現分圖層分級管理，對矢量數據的疊加展示充分支持，為后續數據的高效應用奠定基礎。

4 無人機傾斜攝影輔助“GIS+”的具體應用分析

在智慧林業防火工作中，利用無人機傾斜攝影系統，同時輔助“GIS+”技術形成林場三維可視化綜合管理服務平臺，可使智慧林業防火的功能多元化，管理工作高效化[6]。結合上述分析，總結出了無人機傾斜攝影輔助“GIS+”在智慧林業防火工作中的以下功能作用，具體包括：

4.1 定位功能及查詢功能的實現

一方面，無人機傾斜攝影系統的應用，可實現三維坐標、地名、火點以及二維地圖的地名坐標的定位;在二維地圖坐標定位過程中，輸入經緯度及進制坐標即可獲取。另一方面，對于無人機傾斜攝影系統，可實現多元化的查詢功能，包括：攝像頭、物資庫、防火哨卡、指揮中心、消防隊以及水源地等多方面的查詢。值得注意的是，基于相關功能查詢前期，有必要將搜索半徑設置好，進一步對攝像頭查詢進行點擊，或點擊其他查詢功能，最終基于地圖上點擊，即可完成相關功能信息的有效查詢。

4.2 最短路徑及輔助決策分析功能的實現

一方面，在最短路徑分析上，系統的應用，能夠為用戶提供基于地名坐標的相應路徑分析，例如：將起止點名稱輸入，然后對最短路徑點擊，進一步便能夠基于地圖當中將最短路徑查找出來，這樣地名分析便有效完成。又比如，基于經緯度分析過程中，將起止點的經緯度輸入進去，然后對最短路徑進行點擊，便能夠基于地圖上將最短路徑找出來。另一方面，基于輔助決策功能實現方面，如果有火情發生，便可利用輔助決策功能，查詢并分析火點周邊情況，進一步將周邊的救援力量找出，并找出物資庫及指揮中心，完成后續決策調度工作[7]。在實際操作過程中，只需對輔助決策點擊，進一步基于地圖上對事故點所處位置點擊出來，便能夠將事故點周邊的有關救援力量搜索出來，同時相關救援物資、應急預案也能夠搜索出來，為火情救援工作的順利、有序開展奠定有效基礎。

4.3 巡檢管理功能的實現

利用無人機傾斜攝影輔助“GIS+”，構建林場三維可視化綜合管理服務平臺，可實現完善的巡檢管理功能，具體包括：

（1）巡檢路線查看功能。以具體防火項目為依據，結合巡檢目標查看，基于軟件平臺上面，可以進行定位巡檢路線的選擇，對路線的具體狀況進行實時查看;當任務完成之后，可以將巡檢路線刪除，以完成整個巡檢路線查看操作[8]。

（2）巡檢路線定制功能。以三維模型為依據，利用軟件平臺，由巡檢工作人員經巡檢路線定制按鈕，可以基于三維模型地圖上面對巡檢路線進行繪制、編輯以及修改，最終完成巡檢路線的定制。

（3）巡檢事件查看功能。對于巡檢事件查看來說，即針對事件采取回訪及查看;基于軟件平臺當中，能夠實現巡檢管理中巡檢事件上傳的查看，進一步將巡檢管理模塊當中的巡檢事件上傳下拉框找出來，根據巡檢人和上傳時間信息進行選取，進一步對巡檢事件查看按鈕進行點擊，便能夠定位至巡檢工作人員所上傳圖像的相應位置，從而使巡檢事件的精準查看有效完成。

5 結語

綜上所述，林業防火是林業管理中非常重要的一項工作，傳統的林業防火技術落后、管理有待完善，隨著近年來現代化信息技術的逐步發展及進步，不少實踐工作者提出智慧林業防火的思路。通過本課題的分析研究，認識到智慧林業防火工作的開展，可利用無人機傾斜攝影系統，完成林業防火管理工作所需數據信息的采集，并輔助利用“GIS+”技術構建林場三維可視化綜合管理服務平臺，實現火情的定位、查詢，進一步及時給出解決方案，為火情的有效解決提供有效依據。總之，無人機傾斜攝影輔助“GIS+”在智慧林業防火中的應用價值顯著，值得相關工作人員對此加以重視。

參考文獻

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[7] 蘭席光.林權制度改革數字成果在林業管理中的運用探究[J].綠色科技，2016（01）：9-11.

[8] 龐麗峰，謝陽生，唐小明.基于林業GIS組件的南寧市森林防火WebGIS系統建設[J].林業實用技術，2011（04）：62-64.