淺談無人機在林業調查中的應用及展望

黃蘭先

（廣西壯族自治區國有七坡林場，廣西南寧 530219）

林業調查工作具有強度大、難度高的特點，為進一步摸排林業信息，實現林業數據實時監控目標，加強無人機技術在林業調查中的普及應用意義重大，未來還將伴隨森林資源高度數字信息化目標的逐步實現而讓相關技術在更多領域有所應用，在現有條件下研究無人機在林業調查中的飛行與使用情況，將有助于取得良好成果。

1 無人機調查具備的特點

1.1 無人機可適應復雜的環境

使用無人機實現對戶外林場地理信息測繪，既可以滿足林業調查需要，又可以得到較準確的測繪結果。另外，無人機飛行軌跡具有良好可控性，即根據使用者需求合理設置飛行路線。惡劣天氣條件下，因無人機機身具有防水性與防干擾性，可確保無人機的飛行過程趨于穩定，無人機軟件系統還具有實時更新性，在地理信息更新頻率較快的環境下可選取最佳路徑飛行［1］。

1.2 無人機可實時處理采集數據

無人機可對采集數據實時回傳處理，與以往線下采集信息相比，信息更新效率顯著提升。無人機系統內部相當于一臺計算機在實時計算處理數據，不但做到了精準識別地理環境，在測繪地理信息期間也將有效提升無人機自身性能，因拍攝圖像成本偏低，可根據使用需要存儲海量圖片，并將采集結果整理到資源庫內方便內業加工數據。

1.3 無人機內部可實現數據高精度處理

無人機確定飛行路線后，可實現內部數據高精度處理，有效提升采集點位坐標與矢量圖像匹配性，還可根據需要完善數據采集方案，對已采集數據高精度加密處理，促使內部信息資源庫更新的同時，逐漸實現預期數據深度加工與制作目標，并根據數據制作需求得到高精確度采集結果，大幅提升測繪效果。

1.4 無人機操作系統簡單易學

近年來，無人機之所以得到普及，不但因為其具有諸多同類產品不曾擁有的優點，還因其已逐漸成為主流測繪方式，無人機用戶界面友好、內部鑲嵌人工智能處理器，可與云端實時對接信息，相關操作步驟與線下測繪仿生還原度高，對采集測繪經驗尚淺的人群而言，使用無人機實現入門過程將有助于了解測繪步驟。

1.5 無人機可同時執行多線程任務

根據使用者需要實現復雜功能時，無人機可同時執行多線程任務。當無人機接收使用者相關請求時，在較快的運算速度下，無人機不但可保障復雜功能的同步實現，而且可確保不同線程的程序運行互不干擾，即使同時處理多個復雜任務，也可勝任計算要求，并達到預期計算目標與效果。

2 無人機在林業調查應用中存在的問題

2.1 技術人員對無人機的操作能力有待提升

由于對無人機使用人員不存在較多限制，只需精通無人機操作步驟即可達到預期采集與數據效果，因此可操控無人機運行人員組成具有復雜特點。在實時操控無人機時，不但要根據需要完成無人機的軌跡控制，而且要確保飛行軌跡與預期路線一致性高，但對部分對無人機使用與操控技術掌握程度不嫻熟的人群而言，則可能直接致使無人機損毀或數據采集精確性低，因此在實際測繪時，需保證操作人員技術達到對應要求。

2.2 無人機測繪調查應用技術尚不成熟

無人機測繪與調查應用技術雖在近年來得到飛速發展，但部分廠商生產的無人機暫達不到測繪對應標準，未來還需根據實際使用情況，利用技術手段完成無人機升級，使之與無人機飛行技術高度匹配。林場方面應建立對應專業測繪隊伍，確保在飛行測繪技術得到升級的同時，進一步提升采集質量。

2.3 無人機設備昂貴，飛行中途易受管控

無人機小巧輕便，但需注意的是設備造價普遍偏高，且設備線下售后網點提供服務較為有限，各地對無人機飛行使用規定不盡相同，若不遵守相關法律規定，則需接受對應處罰。目前，利用無人機進行作業成本較高昂，若設備在運行期間突然墜毀則可能與操控者失去聯系，因此應嚴格按照無人機使用規范與當地管控條例飛行無人機，以確保無人機飛行中途不受干擾［2］。

2.4 無人機軌跡路徑對實際調查結果影響較大

無人機飛行路徑與軌跡一般由操控方精密規劃，若運動軌跡并非最小路徑，不但影響調查效率，還可能對調查結果產生一定干擾。因此，在使用無人機規劃路徑時，要確保路徑具有合理性與最優性，應根據無人機外業得出結果測繪對應區域圖像，若無人機運動軌跡不受控制，則最終測繪結果將無法有效反映真實區域地理信息。

3 無人機在林業調查中的應用

3.1 有效預防森林火災

因林場內監控布局密度不如城市道路，受地區氣候條件影響發生森林火災風險等級較高，易被破壞。無人機具備靈敏性，在預防森林火災時加以應用可對明顯火區追蹤與監控，無人機內部傳感器具備煙感特性，當測繪區域內有明顯濃煙時，可將預警信息實時上傳，有助于降低林區的經濟財產損失。

3.2 科學防治林業病蟲害

病蟲害嚴重影響植物生長，采取必要干預途徑將有助于降低病蟲害發生概率，與其他成本較高的防治技術相比，使用無人機遙感技術捕獲最新影像后，可通過實時監控方法對可疑區域多次拍攝圖像，分析對應植物受損情況，也可使用無人機噴灑設備，實現對病蟲害的有效防治。無人機系統內部可精準識別具體植物名稱，可實現無人自動化處理。

3.3 多種技術結合調查林業資源

因林場區域內存在多種植物，若進行線下形式調查，不但費時費力，往往還因人工作業成本偏高，難以取得理想效果，致使相關研究數據不易有效更新。自然界植物生長規律具備研究特點，使用無人機飛行，對采集區域拍照取樣，有助于得到具有說服力的采集結果，可提升工作效率，降低人工成本的同時確保林業調查中的人身安全。

3.4 調查生態濕地地理資源

濕地是我國少有的一種地形，保護濕地資源是維護生態平衡的有力舉措。隨著無人機算法不斷優化，其可將某地區植被與占地面積比例進行精準計算，利用遙感測繪技術實現預期復雜功能，跨區域生成對應圖像的同時，利用無人機采集數據分辨率較高的優勢，測繪較精準的數據，并可在無需人為干預前提下，生成個性化濕地資源保護方案［3］。

3.5 采集復雜地形地理信息

近年來，無人機的應用范圍日益提升，選配功能各異的傳感器可有效提升采集結果與預期研究內容的吻合度。以往在采集不規則地形地理信息時，因不易建立空間坐標，測繪誤差在所難免，而目前在無人機相關攝影技術不斷優化的基礎上，可根據使用者需要提供不同功能，提升采集精度與質量。

4 未來無人機在林業調查中的展望

4.1 采集精度進一步提升

未來隨著無人機設備分辨率的提升，采集精度還將在現有基礎上得到進一步提升與優化，不但標志著無人機拍攝技術的逐漸成熟，對測繪領域還具有劃時代的意義［4］。梳理地理信息資源庫時發現，若對應圖像分辨率越高，則拍攝效果越清晰，可使外業采集量顯著減少，降低不必要的人工采集成本，達到預期采集效果。

4.2 數據處理軟件算法得到深度優化

在使用地理信息軟件實現圖像與地理坐標匹配過程中，軟件對應的內業數據處理能力將決定外業采集結果能否被清晰呈現，在無人機固件不斷升級優化的同時，數據處理軟件的算法也將日趨成熟，還可利用相關幾何與物理學知識，不斷優化內部圖形計算模型，用近似思想優化相關算法，進而讓數據呈現效果更理想，有助于科學評估地區林業自然資源。

4.3 設備兼容性有所提高

在無人機支持功能不斷拓展的同時，為應對不同場景采集需求，搭載不同傳感器的采集設備將先后橫空出世，既標志著設備兼容性的不斷提升，又可讓航拍技術凸顯成熟特點。在采集技術成熟的背景下，對外業與內業測繪結果的質量要求也逐漸提升，進而在趨于成熟的圖像處理體系模式下，未來還將繼續優化用戶體驗，提升設備兼容性［5］。

4.4 對復雜地形的矢量坐標繪圖更便利

若相關地形不在無人機內部支持的測繪場景內，測繪難度將可想而知，為此建立復雜地形的矢量坐標，將會讓繪圖便捷性得到顯著提升。此方法類似于將不規則圖像近似看作規則化圖形，在圖像預處理階段即可通過圖形畸變校正方法建立復雜模型與對應坐標，不但方便內業者測繪地理信息，而且可使地理坐標拾取過程更容易。

4.5 有效降低測繪誤差

對林區地理信息的測繪在內業與外業相互配合的環境下完成，雖然人工外業采集成本得到了顯著降低，但因地理信息數據處理步驟復雜，存在機器或人為誤差生成率，若測繪結果存在較明顯誤差，還將嚴重影響最終測繪結果。隨著無人機自身拍攝測繪錯誤率的降低，采集誤差將逐漸可控，并使圖像傳輸時間逐漸壓縮，提升采集體驗。

5 結語

無人機在林業地理信息測繪領域多有應用，伴隨技術升級與測繪精度提升，無人機的應用范圍還將進一步擴充，在多重功能傳感器加持下，無人機測繪效果將得到有效保證，今后還需以精益求精的態度測得準確采集結果。