無人機遙感技術在森林資源調查中的應用探尋

徐熊偉 岳興盛

（中國地質調查局昆明自然資源綜合調查中心，云南 昆明 650100）

一、森林調查規劃的瓶頸

（一）森林調查規劃設計的技術不夠成熟

在進行森林調查規劃設計的過程中，其相關技術不夠成熟，是使得我國整體森林資源得不到妥善管理的關鍵因素之一。因為對林業的研究包括先進的科學程序和創新方法。由于大范圍的森林環境還包含大量自然資源，因此我們的目標是快速，準確地得到相關信息。負責調查的人員利用好相關技術便可以防止遺漏和錯誤。因此，有必要依靠先進的技術和手段進行科學研究，這些先進的技術與老舊的調研方法相比，效率更高，準確率更高。我國目前已經有一些較為成熟的森林勘探技術，并且新型的森林勘探技術也在不斷地普及當中。例如，計算機，GPS 定位器和其他先進設備可以有效提高調查活動的效率。我國政府應更加重視森林調查規劃設計的技術更新，并及時將新技術引入森林研究規劃設計中。

（二）缺少專業人才

森林資源調查研究的規劃和設計是一個巨大的項目。要完成規劃和設計森林資源的任務，必須對森林生態系統有深刻的了解，并熟悉相關的法律法規，掌握造林和護林相關專業知識，免受人員發展方面帶來的影響。在這方面，可以完成森林研究規劃和設計的人數非常少，而且由于森林地區地理位置偏遠且氣候條件惡劣，許多研究人才不愿來這里參與環境保護建設。中國對森林研究的計劃和規劃沒有給予足夠的重視。在某些發達國家，科研人員的薪資水平非常可觀，因此相關專業的研究人員較多。但由于中國缺乏關注，政府對相關行業的投資基金不足，國內專家無法行使職權，同時也無法吸引外國專家，這導致了在中國缺乏專家。因此，森林資源的勘探和規劃不夠順利或不夠理想。

二、無人機遙感技術應用優勢

采用傳統的森林調查方法，不僅需要大量的人力物力，而且有些區域具有一定的危險性。無人機搭載相機、激光雷達進行森林調查、搭載紅外攝像頭用于森林防火、搭載多光譜成像系統用于森林病蟲害防治等技術正趨于成熟應用。

（一）成本較低

無人機的使用成本不僅僅是初始購置無人機及配套相應軟硬件的成本，還包括無人機操作人員的培訓、無人機的保險、維修、保養等后期成本。如，廣西國有沙塘林場位于典型的低山丘陵地貌區域內，地形地勢復雜。相比北方相對開闊的地貌，無論是對無人機自身的安全還是操縱無人機的飛手而言都有更高的要求。據了解，我國大多數都將精靈系列的機型作為森林資源監測調查管理、病蟲害調查監測的主力機型，該機型的耐用性、穩定性、可靠性和性價比已得到行業廣泛認可，并具備一定的改裝潛力。該產品也通過廣大用戶的反饋進行不斷的固件升級更新，使得系統功能不斷優化，更趨于自動化和智能化。

（二）操作簡單

由于林業基層單位工作人員文化水平中等，參差不齊，大部分生產單位的運營經費也比較緊張，因此無人機具備的自動航線規劃、自動返航、仿地飛行等功能的優勢就非常明顯。除相應的培訓外，只需自行閱讀說明書和觀看教學視頻，就可以很快掌握基本操作要領，完成較為簡單的航測任務。特別是自動航線規劃功能，只需在衛星影像圖上定位出需要航測區域的外邊界點，無人機遙控器即可實現自動規劃航線并能夠實現一鍵上傳任務起飛。如果航測區域較大，還具備換電池后繼續執行中斷的原任務的功能，大大降低了操作難度。

（三）定位精準度高，圖像分辨率高

無人機運用RTK 套餐后可以實現厘米級定位，配合云臺自帶的高性能成像系統，大幅提升了航測效率與精度，降低了作業難度和成本，航測作業不僅效率高，分辨率高，而且不需要布設像控點即可獲得帶有高精度坐標信息的正射影像，對于非測繪行業的人來說極大地降低了獲取森林二維正射影像的難度。獲取影像后可采用該機配套使用的大疆智圖軟件拼接(需另單獨購買)，也可通過第 3 方軟件進行拼接影像，較為方便快捷。

三、無人機遙感技術在森林資源調查中的應用

（一）資源調查

目前，國內無人機技術逐步走向成熟，無人機本身也是信息獲取以及監測的重要方式，在國內林業生產當中無人機扮演著越來越重要的角色。在林業發展過程當中，森林資源的調查工作是其中重要的組成部分，比如：二類調查，如果使用傳統的人工調查方式進行實地調查，人力以及物力的投入巨大，實施也非常困難。另外，如果采用遙感調查，不但數據分辨率不足，調查的準確度低，而且很多情況下天氣也會對于其調查結果產生影響，因此，需要尋找一個新型的調查方式進行資源調查。在進行小區域林區調查過程當中，如果應用航空遙感調查，不僅會造成資源的浪費，還會大材小用。使用無人機進行森林資源調查，不僅能夠避免以上弊端，而且還能夠依照林區的客觀需求來進行飛行高度、航線以及飛行區域的控制。除此之外，無人機在林地受災以及伐區的設計方面同樣具有較高的應用價值。無人機是近幾年快速發展的新型機，它可以迅速地進行資源調查，不耗費時間，還節省力氣，重要的是它只需要進行遠程操控就可以了，根本不需要自己親自上手。因此，無人機在資源調查方面還有無限的前景等待著被挖掘。

（二）森林植物地上生物量估算

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。在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，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。如：孫世澤等根據陰陽坡不同森林類型和植被種類，運用多旋翼大疆無人機獲取含近紅外波段的高分辨率多光譜影像，結合地面實測數據，對森林地上生物量和NDVI，RVI，VDVI，MSAVI，DVI（差值植被指數）5 種植被指數進行相關性分析并建立估算模型，結果表明RVI與陰陽坡的森林地上生物量擬合最好、具有較高的精度。無人機遙感技術對地觀測的宏觀性、動態性和綜合性使其優于傳統的由點到面的野外調查方法，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。

結束語

綜上所述，林業不僅是綠色建筑的主要內容，還是國民經濟和社會可持續發展的主要產業和社會保障。在規劃和開發森林管理時，我們需要考慮許多因素，并使用各種新技術。調查森林資源，建立可靠的保護體系，國家資助專家的參與，并提高人們對森林保護的認識。