試論無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)工作中的應(yīng)用

徐興東 呂永進(jìn) 王相波

摘 要：本文綜述了無(wú)人機(jī)及有關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)目前無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的具體應(yīng)用，包含林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)、森林資源調(diào)查、森林防火、綠化等進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)技術(shù);林業(yè)工作;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S779 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930026

前言

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、安防等各個(gè)領(lǐng)域，能夠進(jìn)行高分辨圖像的搜集，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感信息獲取存在的不足。在林業(yè)工作中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，節(jié)省了大量的人力、物力等資源，減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了林業(yè)工作監(jiān)控和管理質(zhì)量和水平。

1 無(wú)人機(jī)概念及其技術(shù)

1.1 無(wú)人機(jī)概念

無(wú)人機(jī)是一種遠(yuǎn)程遙控飛行器，不需要人為進(jìn)行操作，可通過預(yù)先設(shè)置好的飛行路線，在自動(dòng)化設(shè)備的作用下自動(dòng)航行。無(wú)人機(jī)上安裝了自動(dòng)駕駛設(shè)備、遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，可以自動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)航、著陸等操作[1]。

1.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)

1.2.1 無(wú)人機(jī)航拍攝影

無(wú)人機(jī)航拍攝影的主要空中平臺(tái)是無(wú)人駕駛飛機(jī)，通過記載遙感設(shè)備，如紅外掃描儀等來(lái)搜集信息，借助計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息進(jìn)行處理，并依據(jù)相關(guān)的精度要求完成圖像的制作。全系統(tǒng)融合了高空拍攝、遙控等多項(xiàng)技術(shù)[2]。

1.2.2 無(wú)人機(jī)遙感

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是無(wú)人機(jī)航拍攝影技術(shù)的一種，是指無(wú)人機(jī)與遙感技術(shù)結(jié)合，綜合利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛飛行技術(shù)、遙感應(yīng)用和遙感遙控技術(shù)，快速獲取空間遙感。這里所說(shuō)的遙感技術(shù)指的是低空遙感技術(shù)，其在獲得影像信息時(shí)不受大氣環(huán)境因素所影響，操作起來(lái)非常方便，成本低、分辨率高，這是傳統(tǒng)遙感技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的。

2 無(wú)人機(jī)在林業(yè)工作中的應(yīng)用

日常的林業(yè)工作主要包括林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)、森林資源調(diào)查、野生動(dòng)物保護(hù)管理、森林防火和造林綠化等，外業(yè)工作環(huán)境艱苦、工作量大。目前，隨著我國(guó)3S技術(shù)和圖像視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)燃夹g(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸被應(yīng)用于日常林業(yè)工作中，大大提高了工作效率和精度，節(jié)省了人力物力，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和廣闊應(yīng)用前景。無(wú)人機(jī)應(yīng)用到林業(yè)工作中，有較強(qiáng)的優(yōu)越性，隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，3S技術(shù)等一些先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)人機(jī)技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)，其中的無(wú)人機(jī)配置攝影機(jī)、數(shù)字影像傳輸系統(tǒng)等，在林業(yè)工作中得到廣泛應(yīng)用，全面提升了林業(yè)工作中的質(zhì)量和效率，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

2.1 在林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)防治中的應(yīng)用

目前在我國(guó)林業(yè)工作中，病蟲害的監(jiān)測(cè)、防治主要是利用黑光燈進(jìn)行誘殺或噴施農(nóng)藥等手段。但隨著我國(guó)林業(yè)種植面積的逐漸擴(kuò)大，在氣候、環(huán)境等各種自然因素的影響下，森林病蟲害也呈逐漸上漲的趨勢(shì)，傳統(tǒng)有害生物監(jiān)測(cè)、防治方法已經(jīng)無(wú)法發(fā)揮作用。而無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以全面提高生物監(jiān)測(cè)、防治的質(zhì)量和效率，減少病蟲害對(duì)林業(yè)造成的損害。如今，我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)開始利用無(wú)人機(jī)來(lái)防治病蟲害。如，山東省某縣使用無(wú)人機(jī)來(lái)監(jiān)測(cè)、防治區(qū)域內(nèi)橡膠樹的病蟲害，通過實(shí)踐應(yīng)用顯示，使用無(wú)人機(jī)噴施農(nóng)藥的工作效率大大提升，用無(wú)人機(jī)噴施1h，相當(dāng)于人工操作2h，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)病蟲害，采取有效措施防治病蟲害;另外，山東省某縣還使用無(wú)人機(jī)駕駛植保機(jī)對(duì)受到病蟲害侵蝕的紅棗樹噴施農(nóng)藥，取得理想效果[3]。

2.2 在森林調(diào)查中的應(yīng)用

目前，對(duì)森林資源的調(diào)查一般都是以遙感數(shù)據(jù)或者是一些林地檔案為參考信息源，使用已有的調(diào)查結(jié)果先在室內(nèi)進(jìn)行判讀，再由有關(guān)外業(yè)調(diào)查者根據(jù)室內(nèi)判讀情況開展實(shí)地調(diào)查。雖然這種手段可以完成森林調(diào)查工作，但是最大的不足就是所使用的并非實(shí)時(shí)影像，外業(yè)調(diào)查者在實(shí)地調(diào)查時(shí)，對(duì)一些比較復(fù)雜的環(huán)境或者地形無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獲取林地的實(shí)際情況。而利用無(wú)人機(jī)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行拍攝，能夠在極短時(shí)間內(nèi)全面對(duì)森林進(jìn)行勘察，獲取高清影像，包括林分的均高、胸徑等信息，且能夠輔助外業(yè)調(diào)查者及時(shí)準(zhǔn)確地獲取林地林分等情況，也可以獲取到單木全息三維信息。結(jié)合有關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，森林調(diào)查必須要外業(yè)調(diào)查者深入到森林，對(duì)各項(xiàng)因子做出系統(tǒng)全面地調(diào)查，尤其是一些復(fù)雜地形的林區(qū)，進(jìn)行林業(yè)調(diào)查難度大，具有很大危險(xiǎn)。而無(wú)人機(jī)技術(shù)可以適應(yīng)這種復(fù)雜的環(huán)境、地形等，不會(huì)被地形地貌所影響，并能獲取準(zhǔn)確、完整的林業(yè)信息，還保證了調(diào)查者的健康安全[4]。

2.3 在火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性事件，破壞性大，是對(duì)森林資源影響最大的一種自然災(zāi)害。在林業(yè)出現(xiàn)的火災(zāi)中，因人為用火不當(dāng)導(dǎo)致的火災(zāi)占到90%以上。林業(yè)火災(zāi)監(jiān)測(cè)是林業(yè)管理工作中非常核心的內(nèi)容，救援者要及時(shí)到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，撲滅火情十分重要。傳統(tǒng)的火情監(jiān)測(cè)是由專人輪流巡視或者使用衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)。人工巡視極易受天氣、環(huán)境等因素的影響，且巡視面積小，效率不高。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)會(huì)受時(shí)間、空間分辨率的影響，獲取信息的周期很長(zhǎng)，無(wú)法及時(shí)識(shí)別早期出現(xiàn)的火情。而無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)時(shí)、大面積監(jiān)控森林火災(zāi)情況，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，上報(bào)火情，便于消防人員及時(shí)撲滅火情。如，山東省林業(yè)管理部門利用無(wú)人機(jī)技術(shù)及時(shí)搜集森林火災(zāi)信息，準(zhǔn)確分析火情、位置、面積等核心信息，有效解決了森林火災(zāi)。

2.4 在林業(yè)管理中的應(yīng)用

在林業(yè)工作中，林業(yè)管理是非常重要的內(nèi)容，其面臨最大的問題就是森林破壞。其產(chǎn)生的原因包括自然災(zāi)害，具體體現(xiàn)在火災(zāi)、暴雨、臺(tái)風(fēng)及病蟲害等;人為破壞，具體體現(xiàn)在人為的大面積開墾、砍伐等。若是不采取有效措施保護(hù)林業(yè)資源，會(huì)破壞環(huán)境，帶來(lái)無(wú)法挽回的后果，因此加強(qiáng)林業(yè)管理十分重要。在林業(yè)管理工作中使用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以對(duì)森林被破壞前后的情況進(jìn)行了解，便于林業(yè)資源管理部門科學(xué)地對(duì)本區(qū)域林業(yè)資源情況加以監(jiān)測(cè)、巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)林業(yè)存在的問題，向有關(guān)部門反饋問題，解決問題，從而更好地保護(hù)林業(yè)資源。

對(duì)于林業(yè)資源遭受破壞或被非法占用等方面的問題，有關(guān)林業(yè)管理部門需要引起足夠重視，對(duì)破壞的森林面積、非法占用林地面積加以科學(xué)預(yù)測(cè)和計(jì)算。經(jīng)實(shí)踐研究表明，目前對(duì)于林地面積測(cè)算方式有：目視勾繪測(cè)算，主要是由工作者來(lái)觀測(cè)，在地形圖上勾繪出林地地形位置，再借助求積儀等工具將面積計(jì)算出來(lái)，但該種方式實(shí)際應(yīng)用時(shí)比較復(fù)雜，會(huì)受到人為因素的影響，出現(xiàn)一定誤差，勾繪質(zhì)量得不到有效保障;GPS測(cè)量，主要是借助GPS定位技術(shù)，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，工作者要佩戴GPS定位系統(tǒng)徒步測(cè)量，構(gòu)建閉合圓形，以此對(duì)面積加以計(jì)算，GPS定位設(shè)備輕便、先進(jìn)，可以提高計(jì)算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和效率，但在具體應(yīng)用時(shí)也存在一些不足，需要由專業(yè)人員親自環(huán)繞待測(cè)區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，而待測(cè)區(qū)域地形、環(huán)境都是不能保證的，不可避免會(huì)存在一些安全問題，若是不提前采取預(yù)防措施，會(huì)出現(xiàn)勘測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)勘測(cè)的精度也會(huì)受到影響;羅盤儀測(cè)量，較為傳統(tǒng)，通常在沒有地形圖或者定位系統(tǒng)時(shí)才運(yùn)用，雖然這種方式也可以將待測(cè)區(qū)域的面積測(cè)量出來(lái)，但是從客觀的角度看，其所獲取到的信息很少，無(wú)法結(jié)合林地?cái)?shù)據(jù)將區(qū)域被破壞面積測(cè)量出來(lái)，并且工作量很大。

上述幾種方式在進(jìn)行測(cè)算時(shí)都會(huì)受到主客觀因素的影響，且不能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。但無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以快速、準(zhǔn)確地得到森林資源各方面信息。同時(shí)，還可以借助自身的超高清攝像頭從多個(gè)角度去監(jiān)測(cè)、拍攝林區(qū)區(qū)域，并結(jié)合有關(guān)的定位團(tuán)建、計(jì)算工具測(cè)算出所拍攝影像的數(shù)據(jù)信息。最關(guān)鍵的是，無(wú)人機(jī)技術(shù)適應(yīng)性很強(qiáng)，不會(huì)受天氣、地形等因素的影響，不管是測(cè)量的精度還是時(shí)效性等方面，無(wú)人機(jī)技術(shù)都是最好的選擇。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，無(wú)人機(jī)有關(guān)技術(shù)在林業(yè)工作中的運(yùn)用尚處在初期階段，為使無(wú)人機(jī)技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)全面發(fā)揮出來(lái)，還需要加大對(duì)技術(shù)的革新，不斷提升無(wú)人機(jī)的科技水平，進(jìn)一步升級(jí)和改善無(wú)人機(jī)的使用性能。同時(shí)，還要進(jìn)一步加大對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，使其更好地服務(wù)于林業(yè)工作，推動(dòng)林業(yè)工作的持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 ?賈燦）