無人機在營造林綜合核查中的應用

賴永超

（湖北省林業調查規劃院，湖北武漢 430070）

1 無人機在營造林綜合核查中的應用

1.1 營造林綜合核查項目及機型

營造林綜合核查項目主要包括以下6 個：1）退耕還林；2）提高干果經濟林質量，增加其收益；3）保護天然林；4）加強對國家級公益林的管理；5）林地補償；6）精品與灌木林改造。

無人機在營造林綜合核查中應用的機型主要有兩種。1）大疆六軸旋翼無人機。其優勢在于擁有專業級相機，能夠更換鏡頭，但體積比較大，搬運不方便，續航能力不強。2）大疆精靈4 無人機。其優勢在于體積小，較為輕便，價格相對便宜，使用方便，但缺點在于無法更換相機，續航時間不長［1］。

1.2 營造林綜合核查無人機應用組織和方案

在營造林綜合核查中開展無人機應用，應當挑選專業的人員成立專門的實驗小組，小組成員包括兩方面人才：1）技能高超的外業飛手；2）專門的數據采集、分析和處理人員。其工作任務在于通過操控無人機來采集相關資料，派遣外業小組于野外進行調查，利用無人機進行航拍，實施低空采樣作業，整理無人機航拍獲取的各項數據信息，制作正射影像，并對結果進行科學分析，科學編制實驗報告。

在開展營造林綜合核查無人機應用的過程中，應當嚴格按照相關實驗方案來執行作業，做到以下2 點。1）要全面了解實驗區域的地貌特征，圍繞核查項目進行飛行實驗，以探索無人機在營造林綜合核查中應用的技術難點，找準其應用方向，為以后的林業調查工作奠定扎實基礎，提供可靠的參考依據。2）應當將人工調查和無人機調查兩種方式結合應用，以提高林業調查結果的完整性，使之更加全面，數據更加準確。在進行人工調查時，需要核查人員收集和整理相關資料，深入到林地現場進行全面勘察工作，可通過定位數據采集儀、劃分小組區域等方式來進行調查，以了解林地的成活率、保存率及其實際情況等，并做好記錄工作。在進行無人機調查時，需要根據實際情況來確定無人機勘察的起飛點和降落點，科學規劃小班范圍，制定適宜的無人機飛行航線和高度，以做好航拍工作［2］。還可以利用手動操作來進行近距離拍攝或是對坡拍攝，以獲取更為詳盡的數據。通常來說，無人機的拍攝數據有兩種類別：1）重疊度非常高的航片數據，能夠拼接成正射影像，主要用于了解林地的面積，株與株之間的行間距離；2）重疊度較低或是沒有重疊的航片數據，其作用在于對照地形圖來確定面積。

1.3 營造林綜合核查無人機應用實施

在營造林綜合核查無人機應用具體實施過程中，應當注意以下5 點。

1）先收集與工程項目相關的各項資料，做好無人機備飛準備，包括但不限于設計圖、影像資料，科學配備外業用圖，確定好無人機的飛行范圍，確保其符合飛行條件。與此同時，還要保持無人機電量充足。一般情況下，標配電池可支撐無人機飛行30 min，難以滿足一整天的飛行任務，因此需要配備多塊電池，并且保持這些電池電量充足，以避免無人機無電量支持無法飛行。

2）要做好現地飛行準備。到達現地之后，需要綜合考慮多方因素，判斷是否具有無人機飛行條件，如若確定能夠飛行，則應當做好相應的準備工作。一方面，地面站的信號要保持穩定，可選擇地勢比較高、能夠觀察小班全貌的位置作為無人機起飛點和降落點，安裝好無人機、遙控、平板等設備。啟動飛控、GPS 等，規劃飛行區域和航線，通過飛行自檢或是人工校準的方式來確保無人機的正常運行，將飛行任務傳輸至無人機系統中。可使用市場中免費的無人機控制軟件來規劃無人機航拍線路、航測范圍，一般情況下其底圖為30 m 左右的高德影像，必須聯網，否則無法傳輸航拍影像。

3）在進行無人機飛行時，主要有2 種飛行模式。①自動航拍，指的是設定好飛行航線、飛行范圍等參數后，等待無人機飛回，如若飛行過程中發現電量不足，則需要將其返回，更換電池之后再繼續飛行。如果是正射影像，那么航向重疊率在60%～80%，旁向重疊率在30%～50%，高度大概為100 m左右，分辨率為5 cm；如若不做正射影像，那么航向重疊、旁向重疊率均在10%～30%。②手動控制，指的是根據地形地貌的實際情況，來手動操作無人機，使之進行垂直、傾斜拍攝，一般來說高度控制在50 m 左右，近距離拍攝局部時高度為5 m［3］。

4）要有專門的人員來開展詳細的現地調查工作，嚴格遵循相關技術細則，充分利用數據采集儀來進行核實，對各主要因子進行科學分析，如合格面積、苗木規格、土地類型、樹種以及成活率等，并拍照記錄小班全貌。

5）在無人機完成飛行任務之后，下載其采集的數據信息，檢查其飛行成果，記錄飛行狀況，整理好之后再進行下一階段飛行。完成當天的飛行計劃后，需要將無人機的航拍數據復制到計算機設備中，通過拼接、正射等方式來進行檢查。利用相關專業軟件來對航拍數據進行分析，以了解其信息特征，將數據分析結果編制成完整報告。

1.4 營造林綜合核查無人機應用類型和效果

在營造林綜合核查無人機應用過程中，可以根據項目類型的不同、造林年度的不同、樹種的不同來科學劃分營造林綜合核查項目類型：1）植樹造林類；2）競技提質類；3）封育管護類。根據實驗結果可發現，植樹造林類的作業痕跡相對來說更明顯，經濟提質類難以判斷其工程措施，封育管護類在分區方面存在一定的難度。作業年度越晚，痕跡就愈加明顯，從正判率方面來說，針葉樹種相對于闊葉樹種來說更高些；從影像方面來說，苗木規格增大、樹冠越大，影像則愈發明顯［4］。為了確保無人機航拍影像數據更加清晰，需要通過不同的飛行高度來進行拍攝，如進行低飛拍攝、近飛拍攝等。當無人機飛行高度降低時，其所拍攝的照片覆蓋面積則會減小，照片數量會成倍增加，需要耗費大量電量，需要的飛行時間也比較長。需要注意的是，并不是任何地勢都能夠進行低飛拍攝，如若遇到地勢起伏不平的狀況，采用低飛拍攝則很容易出現撞樹、撞山等事故，安全性不高。為保證低空飛行的拍攝效果，不可使用自動飛行模式，要采用手動控制模式，時時關注無人機周邊的環境，對操作人員的技術要求比較高。就目前而言，無人機外業飛行時間和人工現地調查時間幾乎沒有太大偏差，但是兩者的不同在于前者還需要進行數據加工和判讀，后者數據已然成型，僅需匯總資料。

2 無人機在營造林綜合核查應用中存在的問題

現階段，無人機在營造林綜合核查應用中仍然存在著很多問題，有待于進一步改善，其問題主要有以下3點。1）林地地塊不聚集，存在分散性，每到一塊地都需要重新組裝無人機，選擇適宜的起飛點和降落點，重新設置飛行航線，設定好相應的參數，準備工作時間較長，至少要花費20～30 min。2）如若要拍攝清晰的小班全貌，則需要通過多次飛行拍攝若干張照片，然后根據其重疊部分將其進行拼接；如若要確定株和株的行間距離，則要進行正射影像，拍攝的時候航向重疊率要控制在50%～60%，旁向重疊率則要保持在20%～30%，如若重疊率不達標，則難以確定各項參數。3）拍攝的時候還需要進行局部拍攝，如此才能了解樹苗、管護等狀況，但實際上難度較大，難以獲取準確的信息［5］。

3 提高無人機在營造林綜合核查中應用效果的有效措施

為提高無人機在營造林綜合核查中的應用效果，應當從2 方面著手。一方面，要做好現地調查工作，全面采集各項數據，將無人機作為輔助來開展核查工作，以提高營造林綜合核查效率，減少外業工作時長。具體來說，應當基于傳統現地核查工作，不斷開發應用野外數據采集軟件，充分利用現代計算機信息技術，逐步實現無紙化辦公，減輕相關人員的工作量，科學匯總統計相關數據，以保障數據的精確性和完整性。將無人機航拍作為輔助手段，做好人工檢查工作，以便于獲取準確的數據，了解樹種狀況，明確造林密度，掌握成活率、保存率等。合理應用無人機技術，有利于提高營造林綜合核查工作效率，減弱外業工作強度，縮短核查時間。另一方面，要加大對無人機操控人員的培養力度，提升飛控人員的專業水平，豐富其知識技能，從而保障無人機有效應用。作為無人機操控人員，其不僅要掌握扎實的林業知識，還要掌握遙感技術、測繪技術、計算機操作技術等技能，以便于靈活操控無人機。需加大對飛控技術人員的培養力度，重視提升飛控人員職業素質水平。

4 結語

營造林綜合核查并不是一項簡單的工作，其涉及到多方面內容，具有一定的復雜性，傳統的野外觀察手段難以解決當前工作中的問題，必須引用無人機技術，以便于提高營造林綜合核查工作效率，保障核查結果的準確性，從而促進營造林綜合核查水平提升。