無人機在林業資源調查中的應用研究

魯宇

（山西省桑干河楊樹豐產林實驗局林業調查設計隊，山西大同 037000）

1 無人機在林業資源調查中應用

1.1 林業資源動態調查

能否精準實時地收集到變化的林業信息是林業調查工作重要的一項。無人機技術具備的快速準確以及能夠實時更新的特點恰好滿足了這一項需求，能夠及時地查明林業資源的變化情況，獲取準確的各種林木的生長狀況、生態環境變化、生物變化等情況。運用點云數據軟件能夠快速地反映出生物量、林木覆蓋率、樹木生長狀況、不同樹種數量等數據，實現林業資源優化管理，并自動提取相關參數重建三維場景，輔助林業規劃和管理工作的進行，另外無人機能夠及時獲取林業資源多樣化種類多維度空間結構，保障生態環境的平衡。我國目前的傳統林業調查工作依然是以大量的人工為主，加上一些環境的復雜性導致調查工作量大、準確性低的問題，就逐步導致管理散亂的問題，在無人機的參與下大大改善了這一問題，能夠相對高效準確的調查林業資源的實時變化，很大程度上優化傳統調查手段的局限性。

1.2 火災監測

森林災害中最嚴重最具破壞力的就是火災。由于很多地區的林業面積較大且交通不便利，人工調查無法完成，衛星遙感技術能夠一定程度上解決問題，但是由于衛星本身的運轉周期以及分辨率不夠高的限制，火情難以在第一時間得到控制；有人駕駛的飛機能夠彌補，這種方法能夠高效快速地發現火情，但是缺點是成本比較大且我國現使用的設備比較陳舊，一方面不能有效地進行監察工作，另一方面在發生煙霧或者其他能見度低的情況會給駕駛員帶來一定的安全隱患。無人機能夠有效地解決上述問題，具有成本低、效率高、操縱方便、活動靈活的優勢，特別是人或者車無法到達的地區無人機的獨特優勢就突顯出來，但目前我國的無人機技術仍然是處在一個剛剛起步的階段，距離發展成熟還有一定距離，并沒有能夠完整地監測火情并制定救援方案的系統，其次夜間監測需要的設備也不完善，有待持續改進。

1.3 病蟲害防治監測

病蟲害在林業資源災害中的破壞性不亞于火災，現階段我國關于林業資源中病蟲害的防治工作主要依靠人工的勘察和防治，這種功能工作方式不僅極大的耗費人力物力，同時還存在周期長效率低的缺點。利用無人機結合既有的測控技術以及影像采集技術進行林業資源病蟲害調查，兼具降低成本和提高防治效率兩種優勢，為后續的防治工作，清查工作提供了基礎。治理病蟲害措施傳統方案是遠距離人工噴射，這樣的方法對較高的樹木效果不佳，另一種辦法是采用有人駕駛的飛機進行噴灑，這樣的方式由于飛機自身體積較大，以及其他問題只能采用遠距離的噴灑手段，因此無法定位到具體一株植物，可能會使周圍健康的樹木、水源、土壤受到影響。無人機的采用就很好地彌補了這些缺點，無人機能夠專業、準確、高效的定位到某一株植物，起到節約成本和增加防治效果雙重作用，與此同時無人機飛行時會產生一些氣流，這些帶有力度的氣流恰巧起到增加藥物的沁透程度的作用，以及減少藥物對人工的傷害，值得在病蟲害防治中進行推廣使用。

1.4 其他方面應用

無人機在林業資源調查中還作用在很多其他方面，例如濕地調查、水文調查、生物調查等，利用無人機能夠在這些工作中節省大量的人力物力，與此同時提高工作效率。利用無人機對濕地地形和植被的調查能夠極大程度的提高濕地利用率和景觀化程度；無人機技術能夠將生物數據轉化為圖像信息，通過建立對應的樹胸模型借助樹生物量方程預估出樹干的生物量，對維護生物多樣性具有一定意義；精準的水文調查能夠一定程度上控制水旱災的發生，維持生態平衡以及一定程度上有效地保護森林，防止水土流失的情況。

2 無人機技術在林業調查中應用的局限性

（1）其實和衛星遙感技術相比較的話，無人機技術是相對落后的，具有較大局限性，且森林密閉情況嚴重，實地遙感技術難以保證信息的精準程度。另一方面就當前投入的設備來看，無人機設備的體積和質量都比較小，面對天氣不佳的狀況的時候穩定性會受到很大影響，這就很容易在工作中受到大風的影響，導致設備的穩定性不夠，產生顛簸晃動等情況導致得到的數據不準確，不僅導致數據收集以及監測結果不準確，這也間接對后期的數據校準工作以及規劃工作產生影響。

（2）當前投入使用的無人機普遍體積小、重量輕，難以承受較高的承載量，只能安裝一些小型的監控設備，由于設備本身的技術不足，所以飛行時有時會偏離航線，導致出現重復拍攝或者漏拍的情況；另一方面現在應用在無人機上的攝像裝備也無法完成拍攝對于精準程度的要求，同時飛行中的震動也會對影像清晰度造成影響，不同的地表高度也會影響拍攝出來的效果，因此難以通過影像拍攝得到正投影，也無法準確判斷相互重疊起來的樹冠的情況。

（3）存在的技術問題。就目前情況來講，雖然無人機技術已經取得了一定的成果，但是大多數數據采集和調查還是以數碼相機或者激光雷達作為主要設備，更多科技含量較高的設備還在研發中，處于有待普及狀態。通過研究調查，要想更好地發揮無人機的作用，要解決的技術問題有：無人機光學載荷問題、紅外遙感影像問題、無人機激光雷達問題。這些技術問題的改進能夠極大地提高無人在調查林業資源時的準確率，提供更加清晰的影像資料，更大程度上輔助后續的各種工作。

3 促進無人機在林業資源調查中應用的發展措施

3.1 完善相關法律法規

目前我國對無人機使用和管理的相關法規政策還需要完善，相關法律法規不完善嚴重阻礙了無人機技術在該領域的發展，更是導致缺失了相關的行業標準。所以盡快完善相關法律法規是能否使無人機在林業資源調查中更好更廣泛應用的鍵所在。

3.2 優化無人機硬件配置

由于林業資源調查工作的特殊性質帶來的復雜性和不確定性，對工作工具的要求很高，無人機的精準程度、穩定性、續航能力、操作便捷程度、駕駛智能程度等方面都需要提高，以及防風防水，自動避障等技術也需要提高。

3.3 健全相關軟件

目前無人機技術對于數據的提取和分析情況仍不夠全面和精準，所以迫切需要開發更加專業更加精準便捷的軟件系統，只有這樣才能滿足日益發展的林業的要求。

3.4 融合現代新型科技

科學技術和信息技術的不斷發展，對無人機的發展都是具有很大助益的，應該在發展中更多地融入高新技術和吸收更多的高科技人才，多進行學術研討會，建立專業的科技部門，輔助行業更好更精準地進行調查工作。

3.5 其他措施

我們還應該降低人為因素對林業資源調查工作的影響，人工工作量過大的問題應該被改善，無人機的投入使用能夠一定程度上代替人工，減少工人使用量，同時提高工作效率，并降低誤差，得出更科學更精準的調查數據。豐富模型種類也是林業資源調查中很重要的一部分，應該針對不同樹種，捕捉不同特點建立不同的模型，針對差別木種進行評估，不斷發現更多未知植被的生長環境和生長特點，以輔助更好的建立多樣化的管理方案。

4 無人機在林業調查中應用的前景

無人機技術在林業資源調查研究及保護防治中的應用有著極大的前景和良好的發展機遇，雖我國現在無人機技術還處于初步階段，但是不會停止發展的腳步，科技進步的速度不斷增加，人機技術的發展和進步能使得無人機更廣泛地應用在林業資源的調查中，甚至逐步應用在大面積的自然保護區、熱帶雨林保護區以及人工難以工作的區域。無人機技術與傳感器技術，通信技術以及其他科學技術的結合，能夠將無人機使用率進一步提高，不斷提高林業工作的準確率和高效性。

5 結語

在林業資源的調查工作中，無人機的使用越來越普遍，無人機更需要具備高精度的檢測技術才能夠準確定位林業資源的分布、狀態以及動態變化情況。無人機的使用能夠更加專業準確地提高病蟲害防治工作的效率，更快速做出火情分析和對應措施，更科學的預防自然災害，使得林業得到更好更快的發展。雖然我國目前無人機技術還處于初步階段，但是相信通過不斷發展和進步，無人機技術的應用必然會帶來林業資源調查工作的大變革。