無人機航測技術在森林資源調查中的應用

臧廣平

(黑龍江省林業和草原第三調查規劃設計院，黑龍江 哈爾濱 150008)

森林資源調查是一項復雜且專業性較強的工作，在調查森林資源時需要運用專業的調查方法和技術手段，實現對森林資源的范圍、基本情況、物種多樣性等情況進行調查，反映森林資源的現狀面貌，為森林資源管理與保護提供重要依據，以實現森林資源的有效保護。近年來，隨著無人機航測技術的高速發展與應用，自然資源現狀調查工作效率得到有效提升，尤其是森林資源調查工作獲益匪淺。傳統的森林資源調查方法以地面調查為主，需要工作人員深入野外完成全部工作，不僅勞動強度大、森調人員的人身安全也難以得到有效保護，而且調查范圍也較為局限，部分偏遠困難地區人的足跡難以到達，調查區域不夠全面[1]。相比較于傳統調查方法，無人機航測技術能夠彌補上述不足，實現對森林資源的宏觀調查，大大提升森林資源調查的工作效率，高效地完成森林資源調查任務。

1 森林資源調查及其意義

1.1 森林資源調查

森林資源調查工作內容主要包含森林面積、森林蓄積、樹木種類以及生長狀況和環境調查，并以此作為依據，制定森林資源發展計劃，以確保發展計劃符合森林資源的可持續發展，實現生態環境保護[2]。現階段，對于森林資源的調查工作，主要分為以下幾種形式：(1)通過對森林資源的調查，可以掌握林地內林木資源的種類、數量、生長情況等內容，結合現階段林地部門的工作實際，實現森林資源發展方向的制定，達到保護森林資源的目的，實現森林資源的科學利用。(2)區域的劃分，依據森林資源中現有的區域線，實現與實際政區之間的有效區分，全面落實森林資源保護工作。(3)依據林木種類進行劃分，劃分成小區域，將林地間的權屬關系予以明確，實現對森林資源種類的有效管理，進而實現森林資源種類的豐富。(4)調查森林資源中樹木種類的生長周期，依據樹木生長周期的調查數據實現森林資源的有效管理，提升森林資源的使用率，實現森林資源的有效保護與開發利用[3]。

1.2 森林資源調查意義

重視森林資源的調查工作，對林區的可持續發展有重要意義。運用新型調查測量技術，實現森林資源基本情況有效調查，滿足林區可持續發展所需，為林區發展方向提供重要依據，制定科學措施實現森林資源的有效發展，既滿足林區發展所需，也實現林地資源的有效保護[4]。根據自然資源部、國家林業和草原局發布《關于開展2020年度全國森林資源調查工作的通知》，明確要求準確查清全國及各省(區、市)2020年度森林資源現狀數據，為履行“兩統一”職責提供支撐，為生態文明建設目標評價考核提供科學依據。

2 森林資源調查與無人機航拍測量技術

現階段，我國林業部門傳統的森林資源調查方式較為滯后，具有一定的局限性，無法實現森林資源的全面概括，難以實現對森林資源變化的監管年度化。隨著時代不斷發展，新型測量調查技術不斷創新，尤其是無人機技術得以快速發展，且被廣泛地運用在各個領域中。在森林資源的調查中，積極運用無人機航測技術，可以提升調查人員的工作效率，降低野外工作的風險性，能夠彌補傳統森林資源調查技術的不足。轉變傳統森林資源調查方式是一種技術的革新，推動森林資源調查技術的快速發展，進而提升森林資源調查的實時性、準確性，全面性。

無人機航拍測繪技術屬于新型測量技術，相比較于傳統測量技術具有較大的優勢，其操作較為簡單，適用范圍較為廣泛，能夠將測量范圍的數據實時反饋，確保工作人員獲得較為精準的測量數據，并以此開展森林經營工作。在森林資源調查中，主要運用無人機航拍測繪技術的傾斜攝影技術、數字3D模型測繪技術，可以實現對森林資源基本情況的調查了解，可以為林區規劃提供數據支持。無人機飛行平臺上放置拍攝設備可實現全角度的拍攝，獲取真實的遙感數據，滿足林地規劃所需。也可通過GPS系統或者IMU系統獲取真實數據信息，且以數據信息作為基礎構建三維模型，促使森林資源現狀直觀地展示，完成森林資源基本情況的有效調查[6]。

3 無人機航拍測量技術在森林資源調查工作中的實際應用

3.1 研究方法

選取某林業局樣地，以有效像素為2430萬的無人機進行拍攝，調查樣地區域情況，共計拍攝1458張照片，有效像片為452張，重復率達到85%以上，可以達到全面覆蓋的需求。選取林地中10株樹木進行調查，分別采用傳統森林資源調查方法和無人機航拍測量技術，比較兩種調查測量方法的不同。

3.2 采用傳統森林資源調查方法

森林資源調查工作中，主要獲取樹木種類、胸徑、樹高、枝下高、冠幅、坐標測量等數據信息，其中調查精準的信息為樹木種類、樹木胸徑，而樹高、枝下高、冠幅、坐標測量等數據信息準確性缺乏，且測量調查工作所需時間較長，工作效率較為低下，無法實現林區內每株樹木的精準測量，森林資源調查結果存在較大的誤差(表1)。

表1 傳統森林資源調查方法的測量數據整理Tab.1 Data Arrangement of Traditional Forest Resources Survey Methods

3.3 采用無人機航拍測繪技術

利用無人機航拍測繪技術對所選的10株樹木進行調查測量，整理無人機航拍測繪技術數據，可以發現，無人機航拍測量技術無法獲取樹木種類數據，但可以精準獲取樹高、冠幅、坐標測量等數據信息，針對樹木胸徑信息，其需要反復進行測算，才能獲取精準度較高的數據信息。另外，無人機航拍測量技術還可以獲取林地區域樹木密度、區域界限、林地面積等數據信息，實現林地森林資源信息的全面獲取，為林地利用森林資源奠定堅實基礎(表2)。

表2 無人機航拍測繪技術的測量數據整理Tab.2 Survey Data Arrangement of UAV Aerial Mapping Technology

可見，與傳統森林資源調查方法相比較，無人機航拍測量技術測量數據總體上較為精準，能夠實現林地信息的全面測量，工作效率高，因此在森林資源調查中，可選取無人機航拍測繪技術進行相應的調查。

4 結論

在我國科學技術快速發展進程中，現代化森林調查技術大大地節約了工作時間，提升工作效率，已在逐步替代傳統的森林資源調查方法，克服了傳統方法工作量較大、工作時間較長、誤差較大的弱點，滿足了現代森林資源發展所需。借助無人機航拍測繪技術可以彌補傳統調查技術存在的不足，提升森林資源調查工作成效，為森林資源的開發利用與保護工作開展奠定數據基礎。