無人機航測技術在森林資源調查中的應用價值研究

李雪松

（云南省大理白族自治州森林和草原資源管理總站，云南 大理 671000）

森林資源調查工作具有一定的復雜性和專業性，在對森林資源進行調查的過程中，要借助比較專業的技術手段進行，有效地了解森林資源的范圍、實際狀況與生物的多樣性等。掌握森林資源的實際狀況，對森林資源的管理與維護提供有效支持，以此達到森林資源保護的目的。當前，伴隨無人機航測技術的廣泛應用，森林資源調查工作取得良好成效，對以往的森林資源調查方法進行優化，對于自然生態的建設發展有重要意義，以此推動社會的總體發展。

1.森林資源調查和意義

1.1 森林資源調查

森林資源調查工作主要對森林面積、森林積蓄、樹木的種類與生長環境和實際狀況進行調查，在此基礎上，設計森林資源的發展方案，以此推動森林資源的長遠發展，維護自然生態的平衡。當前，森林資源的調查工作主要包括以下幾個方面的內容：首先，相關部門借助對森林資源的調查，能夠有效了解林地樹木的種類、數量和生長狀況等，立足于林區的具體狀況，對森林資源的發展進行科學規劃，以此對森林資源進行有效維護，提高森林資源的利用率。其次，進行區域劃分，立足于森林資源原有的區域線，可以對林區進行科學劃分，對森林資源進行有效保護。再次，立足于林木的種類進行規劃，細分為各個小的區域，確定林地之間的權屬關系，科學管控森林資源的種類，以此維護森林資源的生物多樣性。最后，對森林資源樹木種類的生長周期進行調查分析，結合樹木生長周期的相關數據信息對森林資源進行科學管理，有效地利用森林資源，以此維護森林資源的長遠發展。

1.2 森林資源調查意義

森林資源調查工作對于林區的長遠發展具有重要意義。相關的工作人員借助森林資源調查，可以有效掌握森林資源的實際狀況，為林區的良好發展創造條件，結合森林調查的相關數據，工作人員可以設計有效的方案推動森林資源的良好發展，對森林資源進行科學維護。森林資源調查工作為林區管理部門履行相關的工作職責提供支撐，為生態文明建設目標考查評價提供了科學支撐，實現對森林資源的科學管理，對于自然生態文明建設具有重要意義。

2.無人機航測技術在森林資源調查中的應用策略

2.1 航測設計

在運用無人機航測技術之前，相關的工作人員要做好準確工作，對無人機的平穩飛行提供保障。首先，相關的工作人員要對無人機的起落地區的實際狀況進行檢查，保障無人機在無障礙的環境中運行，明確實際的降落點。其次，相關的工作人員需要對航測的天氣狀況進行調查，盡管無人機航測可以在比較惡劣的環境中運行，為了保障航測數據的精準性，提升分辨率，需要在比較好的天氣條件下進行。與此同時，需要對無人機航測相關的影響進行改正，立足于有關軟件和三維技術可以對無人機影像形成的位置、網格和云數據等進行分析，創設新的模型，以此有效地突顯調查的目的性。此外，相關工作人員需要根據以往的工作經驗，對航測路線與區域進行科學設計，以此實現無人機調查的高效性。在完成無人機航測之后，工作人員需要對有關的影像數據進行整合，對影像數據、圖片等的清晰度與飽和度提供支撐。

2.2 樹高信息

無人機航測技術主要借助數字地表模型之中的DEM模塊創設三角網模型，以此立足于三維點數據利用最大領域非對樹頂的位置與高度進行科學計算，確定樹冠的最高點，然而，這個數據沒有進行精確化處理，可以明確模型的最高限定條件，相關的工作人員需要對冠面坡度，最大曲率和最小曲率等因素進行深入研究。立足于無人機航測獲取的影像，明確樹木的特點和相關的坐標信息，結合GPS獲取的坐標信息，對一定范圍之內的樹高進行檢測。相關的工作人員借助精度計算公式能夠獲取地區之中樹高的最高和最低的精度，在此基礎上，在利用無人機對樹干的高度進行計算，以此獲取相關的誤差，對樹高的精準性提供保障。

2.3 冠幅信息

樹木的冠幅可以利用無人機偵測森林資源的調查影像清晰的展示出來。在調查影像之中，可以了解樹木的低郁閉度狀況，獲取高郁閉度樹冠可以借助片狀的方式展現出來，其他相關信息提取的效果不是很理想，然而，低郁閉度的樹冠分布散開，邊緣比較清楚，數據的質量比較好。所以，對樹木冠幅信息進行提取主要針對高郁閉度進行調查分析，調查的方法主要有效以下幾個方面：

首先，借助地形分割選取類似的偵測方式，立足于目標物最優分割的成效，借助無人機航測的反復調查明確分割參數信息。這樣的方法需要對樹冠分割規則的特點進行設計，主要有光譜、紋理和空間等。光譜主要借助影像波段對樹冠的屬性進行計算。紋理主要借助紋理大小的設置對影像波段進行分析，能夠利用有關的屬性值對紋理中心像元進行替換。空間主要是對三維形狀和面積周長等參數進行設置。這樣的方式能夠把樹冠信息有效的分割出來，存在一定的粘連狀況。然而，影像本身拍攝的陰影會對分割有一定的影響，如果分割效果比較差，對于樹冠信息的影響比較大，通常在光照狀況比較好，樹冠密集性適宜的狀況下進行。

其次，借助手工勾畫樹冠提取的邊緣，工作人員可以對無人機獲取的影像進行編輯處理，在圖層之中將樹冠的外部輪廓畫出來，計算獲取樹冠的參數信息。相比來說，人工獲取樹冠信息的方式要優于分割的方式，防止陰影對分割造成不良影響，對樹冠信息的全面性提供保障，然而，人工勾畫會加大工作人員的任務量。人工勾畫的方法主要針對郁閉度高、林木密集粘連的地區。

最后，借助分割與人工勾畫融合的人工神經網絡分析提取的方法，利用人工神經網絡持續學習的特點，加上圖像分割與人工勾畫獲取的圖像給神經網絡提供支撐，進而對調查影像進行精度研究。人工神經網絡的特點是精確性與分析性比較高，能夠根據不同影像的冠幅值進行計算，利用圖像分割與手工勾畫的方式，獲取比較精準的冠幅信息。人工神經網絡耗費的時間比較長，針對大面積的區域的調查工作，難以實現高效性。

2.4 地類信息

利用無人機航測技術對森林資源地類信息進行調查，主要在地類分類與像元特征的前提下獲取信息。利用有關軟件可以獲取影像中不同地質的信息。地類信息調查可以利用神經網絡，最大似然和最小距離的方式進行處理。地類信息獲取相比較森林提取，實際的劃分效果比較差，特別針對林地與耕地的劃分，地類分析存在混亂的狀況，主要原因在反射率數值比較近，分離性比較低。針對這樣的狀況，無人機航測技術需要利用自身高分辨率影像的特點，有效劃分空間，光譜和紋理等信息，獲取精準度比較高的矢量結果。相關的工作人員可以根據以往的區域分割標準，在無人機航測線路之中，對于那些比較容易出現誤差的區域，可以利用無人機進行反復調查，明確差異的大小，以此保證地類信息分割的精準性。或者利用建設地類樣本庫的方法，給森林資源的樣本標注編號，比如林地11、耕地5，道路7和水體3這樣的樣本，然后，把無人機拍攝的影像與地類樣本庫進行配置，有效地減少分類混亂問題，以此對分離性與地類邊界的精準性提供保障。

2.5 單木信息

單獨樹木信息對于森林資源樣地的發展狀況評價有重要意義，利用無人機航測技術在對森林資源進行調查工作中，比較重視系統全面的探測，利用信息的反復分析與整理，獲取精準性比較高的數據信息，對森林資源的狀況進行判斷。然而，針對單個的樹木或者地質調查比較少，首先，人工比較容易調查單個樹木的信息，具有一定的針對性。其次，無人機類型具有一定的局限性，固定翼無人機很難對單獨樹木進行有效調查，要利用旋翼無人機進行調查。對于單獨樹木信息的調查在無人機航測技術的支撐下，可以讓林業工作人員更加全面，精準的掌握樹木的狀況，同時，對多個單獨樹木的調查具有高效性，對于樹冠信息的調查可以借助相關軟件選取測算點，將樹冠劃分成多個層級，結合不同層次的高度，投影面積，冠幅和樹冠直徑，對樹冠的信息進行有效計算。劃分層次樹量與樹木種類具有一定的相關性，比如對于闊葉類樹木需要規劃成5-6個層級，以此對計算的準確性提供保障。

2.6 在林木調查規范中應用

在以往的林業資源調查工作中，需要對林地種類，樹種和蓄積量進行限制，針對營造林的核查需要進行調查，要立足于以人為本的原則，同時，需要讓相關的工作人員進行實地考察。無人機遙感技術能夠借助搭載高光譜成像儀的方式，對相關區域進行科學調查，以此獲取相關的遙感影像信息，為林地資源管理工作提供強有力的支持。相關的工作人員借助微型無人機搭載激光雷達平臺以及比較小型的定位傳感器，對林地的動態變化進行科學檢測。立足于無人機航拍影像，與有關的地理信息系統進行整合，創設新型的林業資源調查系統，以此高效精準地獲取航拍影像信息，以此促進林業資源調查工作的智能化和信息化發展。

2.7 能夠提取林地生物量信息

無人機遙感技術與森林資源調查工作相結合，可以利用拍攝的樹冠遙感影像，對整個區域范圍內的林地生物量信息進行計算。相關的工作人員借助無人機遙感技術采集的高分辨率影像，對森林中的單木生物量進行評估，利用對象分類法，以此根據遙感圖像明確單木樹冠的面積。相關的工作人員立足于實際測量的胸徑構建樹冠面積和胸徑模型，利用胸徑、樹干生物量的經驗方程與樹干面積，對樹干的生物量進行評估，是借助無人機遙測信息估算森林生物量的體現。以往的衛星影像能夠對大面積的森林生物量信息進行估算，然而，因為影像分辨率不高，使得估算的數據信息缺乏精準性，借助無人機航測技術對森林的生物量進行估算，能夠利用影像信息提升分辨率，有效地展示出目標地區的森林生物量狀況。

2.8 能夠監測林地病蟲害

雖然，當前我國森林資源的規模不斷擴大，然而，實際工作中，我國森林資源身體系統比較單薄，病蟲害問題對于樹木的良好生長具有不利影響，因此，相關林業部門需要重視對森林病蟲害問題的預防和監管。無人機航測技術與森林病蟲害監測工作相結合，可以對大面積的森林進行監測，提升病蟲害管理工作的高效性，可以借助可見光相機等設備，科學高效的監測與預防對目標區域的松線蟲或者其他病蟲害問題。比如說，相關的工作人員可以利用多波段成像傳感器的低空多旋翼無人飛行器，有效地分析調查柑橘黃龍病蟲害問題，借助分析530-900nm波段的數據和植被指數數據信息，可以精準地分辨判斷樹木的黃龍病，在識別出具體地防病蟲害之后，相關的工作人員可以在無人機上搭載相應的農藥噴霧器，對樹木的病蟲害問題進行治理。

2.9 能夠進行森林消防監測

森林火災是一種危害性比較大的問題，對于人們的正常生活具有不良影響，甚至對人們的生命和財產安全構成威脅，在以往的森林資源管理工作實際中，實際森林火災預防工作比較困難，火災救援工作很難有效進行，所以，森林火災相比較自然災害來說，森林火災對于森林資源的損害比較大，林業部門要加強森林火災的預防，重視森林消防監測工作。相關工作人員在對森林資源消防監測工作之中，可以借助無人機的便利性特點，對森林中的用火區域進行科學監測，在監測過程中，一旦發現問題，可以及時地反應給有關部門，借助一定應急策略進行處理，有效地把握森林火災的發展趨勢。一般情況下，森林防火無人機主要以飛行器為支撐，搭載紅外成像儀器或者其他相關的設備，能夠對重要的森林用火區域進行實時動態監測，此外，這樣的方式能夠對林地現場的實際狀況進行分析，對于森林資源的科學管理與維護具有重要意義，以此為生態系統的可持續發展貢獻力量。

3.結束語

總而言之，當前，我國的科學技術發展進入新的歷史時期，在社會的各個領域得到廣泛滲透。將無人機航測技術與森林資源調查工作相結合，先進的森林資源調查技術可以節省工作時間，實現調查工作的高效性，是對以往森林資源調查工作的優化，有效地彌補了以往調查工作任務量比較中，消耗時間長和調查誤差等問題，對于森林資源的現代化建設具有重要意義。林業部門利用無人機航測技術能夠提升森林資源調查數據的精準性，對森林資源進行科學管理，促進森林資源的可持續發展，以此為生態系統的平衡發展奠定基礎。