無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

王曉龍

(本溪滿族自治縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心小市林場(chǎng),遼寧 本溪 117100)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是以無(wú)人機(jī)為平臺(tái),通過(guò)搭載高分辨率的遙感傳感器,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面或某一特定區(qū)域進(jìn)行高精度觀測(cè)的技術(shù)。因此,我們?cè)诶脽o(wú)人機(jī)遙感技術(shù)開(kāi)展森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作時(shí),必須要建立完善的森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)體系。可以通過(guò)建立衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,來(lái)完善森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)體系,以便于能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題,以確保無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

1.1 高分辨率影像獲取

傳統(tǒng)的航空遙感技術(shù)雖然可以獲取大范圍的影像,但是分辨率有限,難以捕捉到細(xì)節(jié)信息[1]。相比之下,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)通過(guò)搭載高分辨率相機(jī)或激光雷達(dá)等設(shè)備,可以獲取更加清晰、詳細(xì)的影像數(shù)據(jù)。這種高分辨率影像數(shù)據(jù)能夠更準(zhǔn)確地反映出森林的類型、密度以及植被分布等信息,為林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)提供了更多的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)支持。同時(shí),高分辨率影像的獲取也可以提高數(shù)據(jù)的分析精度,更好地掌握林業(yè)資源的動(dòng)態(tài)變化情況,為林業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。因此,高分辨率影像獲取是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的重要優(yōu)勢(shì)之一。高分辨率影像獲取不僅能夠提供更加詳細(xì)的地表信息,還能夠捕捉到森林中的微觀變化和細(xì)微特征。相比傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù),無(wú)人機(jī)可以低空飛行,更加接近地表,避免了大氣擴(kuò)散和云層遮擋造成的影響。這樣就能夠獲得更高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù),進(jìn)一步提高對(duì)森林資源的監(jiān)測(cè)和分析能力。

1.2 靈活性與快速響應(yīng)能力

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有靈活性和快速響應(yīng)能力,使其在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中具備明顯優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的調(diào)查和監(jiān)測(cè)方法通常需要人工上山進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,耗時(shí)、耗力且成本較高。而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以通過(guò)遙感傳感器收集大量高分辨率的地理信息數(shù)據(jù),能夠快速獲取廣泛的地面信息。這使得無(wú)人機(jī)可以在較短的時(shí)間內(nèi)覆蓋大范圍的地區(qū),實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地區(qū)的資源進(jìn)行全面調(diào)查。,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以根據(jù)需求進(jìn)行定制化的飛行任務(wù),具備較高的靈活性。它可以根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整飛行高度、軌跡和傳感器參數(shù)等,以滿足不同的監(jiān)測(cè)需求。因此,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)在于能夠靈活應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜環(huán)境,提供快速、準(zhǔn)確且高效的數(shù)據(jù)支持,為林業(yè)資源管理提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

1.3 成本效益與經(jīng)濟(jì)性

相比傳統(tǒng)的針對(duì)林地的實(shí)地調(diào)查,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)林地進(jìn)行快速、高效的遙感數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)。通過(guò)搭載遙感傳感器的無(wú)人機(jī),可以對(duì)大范圍的林地進(jìn)行高分辨率的遙感影像采集,獲取關(guān)于地表覆蓋、森林結(jié)構(gòu)、植被狀況等數(shù)據(jù),為林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)提供全面的信息[2]。與傳統(tǒng)的人力調(diào)查相比,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不僅能夠減少人力資源和時(shí)間成本,還能夠降低實(shí)地調(diào)查所需的經(jīng)濟(jì)投入。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還具有靈活性和可重復(fù)性的優(yōu)勢(shì),可以根據(jù)需要多次進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè),提供更持續(xù)、實(shí)時(shí)的林地信息,進(jìn)一步提高林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。綜上所述,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中具有成本效益和經(jīng)濟(jì)性方面的顯著優(yōu)勢(shì)。

1.4 適應(yīng)性和數(shù)據(jù)采集

提高無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在特定環(huán)境下的應(yīng)用,需要考慮環(huán)境適應(yīng)性和數(shù)據(jù)采集的效果。在森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以在森林覆蓋密集、地形復(fù)雜或人跡罕至的區(qū)域中發(fā)揮重要作用。無(wú)人機(jī)可以通過(guò)航拍獲取高分辨率的圖像數(shù)據(jù),可以清晰地觀察到森林的結(jié)構(gòu)、植被類型和生長(zhǎng)情況。同時(shí),無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還能夠提供更加詳細(xì)和準(zhǔn)確的地形數(shù)據(jù),幫助我們更好地了解森林的地形特征。此外,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還可以通過(guò)攜帶各種傳感器,在森林中進(jìn)行多種類型的數(shù)據(jù)采集,例如溫度、濕度、氣候等多種環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),可以更全面地了解森林的生態(tài)環(huán)境,為林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)提供更多的有效數(shù)據(jù)和信息。因此,提高無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在特定環(huán)境下的應(yīng)用能力,對(duì)于林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)具有重要意義。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 無(wú)人機(jī)選擇與配置

無(wú)人機(jī)選擇與配置方面,在進(jìn)行林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)的應(yīng)用時(shí),需要考慮的因素有很多。首先,根據(jù)調(diào)查的目的和要求,確定所需的無(wú)人機(jī)類型[3]。例如,如果需要進(jìn)行高分辨率的圖像采集,可以選擇搭載高像素相機(jī)的多旋翼無(wú)人機(jī);如果需要長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)監(jiān)測(cè)某一區(qū)域,可以考慮選擇具有較長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間的固定翼無(wú)人機(jī)。其次,要根據(jù)實(shí)際情況確定無(wú)人機(jī)的配置參數(shù),例如飛行高度、飛行速度、航線規(guī)劃等。這些參數(shù)的選擇需要考慮到被調(diào)查區(qū)域的大小、地形條件、目標(biāo)物體的特征等因素。最后,為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行配備傳感器和穩(wěn)定器也是必要的。例如,可以搭載紅外線傳感器和氣象傳感器,以獲取更多的信息。此外,還可以利用遙感技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行地面輔助遙感定位,提高定位精度。因此,在選擇和配置無(wú)人機(jī)時(shí),需要綜合考慮這些因素,以實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的調(diào)查與監(jiān)測(cè)。

2.2 傳感器選擇與配置

根據(jù)實(shí)際的林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)需求,應(yīng)選擇合適的傳感器,并合理配置在無(wú)人機(jī)上。常用的傳感器包括光學(xué)傳感器、熱紅外傳感器、多光譜傳感器等。光學(xué)傳感器可用于獲取高分辨率的彩色影像,用于識(shí)別植被類型、病害等。熱紅外傳感器可檢測(cè)植被的溫度變化,幫助發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)害等問(wèn)題。多光譜傳感器可獲取多波段影像,用于進(jìn)行植被指數(shù)計(jì)算、植被生長(zhǎng)狀態(tài)分析等。傳感器的選擇與配置需要考慮無(wú)人機(jī)的載荷能力、航行高度以及遙感任務(wù)的具體要求。合理選擇傳感器與配置方案有助于提高林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)的精度和效率。傳感器選擇與配置還需考慮數(shù)據(jù)采集的頻率和精度。不同類型的林業(yè)資源以及監(jiān)測(cè)目標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求不同,因此需要根據(jù)實(shí)際情況確定數(shù)據(jù)采集的頻率。例如,對(duì)于生長(zhǎng)狀態(tài)變化較快的植被類型,如林木,可能需要更頻繁的數(shù)據(jù)采集,以捕捉其生長(zhǎng)過(guò)程中的變化。而對(duì)于穩(wěn)定的地理環(huán)境特征,如土壤類型和地形高程等,則可以適當(dāng)降低數(shù)據(jù)采集頻率。傳感器配置也需要考慮數(shù)據(jù)的精度。針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)目標(biāo),選擇具備合適精度的傳感器,以確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。例如,在進(jìn)行植被類型識(shí)別時(shí),高分辨率的光學(xué)傳感器可以提供更細(xì)致的影像,從而更準(zhǔn)確地識(shí)別不同的植被類型。而在進(jìn)行植被健康監(jiān)測(cè)時(shí),熱紅外傳感器的高靈敏度可以更好地捕捉植被的溫度變化,從而準(zhǔn)確判斷植被的健康狀況。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

首先,通過(guò)無(wú)人機(jī)采集的大量影像數(shù)據(jù)可以進(jìn)行圖像處理和分析,從而獲取林業(yè)資源的相關(guān)信息[4]。比如,可以利用圖像處理技術(shù)提取圖像的特征,如植被指數(shù)、植被覆蓋度等,來(lái)分析森林的生長(zhǎng)狀況和植被類型分布。其次,數(shù)據(jù)處理和分析可以通過(guò)建立地理信息系統(tǒng)(GIS)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)將無(wú)人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù)相結(jié)合,可以更準(zhǔn)確地分析林業(yè)資源的分布情況和變化趨勢(shì)。此外,數(shù)據(jù)處理和分析還可以應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的智能識(shí)別和監(jiān)測(cè)。通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析,可以為林業(yè)資源的調(diào)查和監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)處理和分析還可以幫助優(yōu)化林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的流程。通過(guò)建立高效的數(shù)據(jù)處理流程,可以提高數(shù)據(jù)的處理速度和準(zhǔn)確性,減少人工操作的錯(cuò)誤和主觀影響。同時(shí),利用數(shù)據(jù)處理和分析的結(jié)果,可以制定更科學(xué)合理的林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)方案,提高調(diào)查效果和監(jiān)測(cè)效率。

2.4 數(shù)據(jù)融合與提取

通過(guò)將無(wú)人機(jī)獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,可以獲得更全面和準(zhǔn)確的信息。例如,通過(guò)融合遙感圖像數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)地形和地貌的三維重建,提高林地資源調(diào)查的精度。此外,還可以通過(guò)融合紅外熱像數(shù)據(jù)和光學(xué)圖像數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)等自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。對(duì)于數(shù)據(jù)提取,可以使用不同的算法和技術(shù)來(lái)提取感興趣的地物或特征。例如,可以使用圖像處理算法來(lái)提取林地的土地覆蓋類型,如森林、草地和水域等。同時(shí),也可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別和提取植被指數(shù),評(píng)估林地的植被覆蓋狀況。通過(guò)數(shù)據(jù)融合和提取,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以為林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)提供更可靠和全面的信息支持。此外,數(shù)據(jù)融合和提取還可以幫助優(yōu)化無(wú)人機(jī)的航線規(guī)劃和飛行控制。通過(guò)分析融合后的數(shù)據(jù),可以確定需要進(jìn)一步采集的區(qū)域,從而提高航線的效率和覆蓋率。另外,還可以使用數(shù)據(jù)提取的結(jié)果來(lái)指導(dǎo)飛行控制,例如在檢測(cè)到植被病害或?yàn)?zāi)害情況下,及時(shí)調(diào)整飛行路線以實(shí)施精確的監(jiān)測(cè)和管理。

2.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持

通過(guò)收集、分析和處理來(lái)自無(wú)人機(jī)遙感傳感器的大量數(shù)據(jù),可以獲得有關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)的詳細(xì)信息。這些數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測(cè)森林覆蓋變化、分析森林健康狀況、評(píng)估森林資源可持續(xù)利用的潛力等方面。同時(shí),利用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等方法,可以對(duì)無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和模型建立,從而提供科學(xué)決策支持。例如,可以通過(guò)識(shí)別和量化森林病蟲(chóng)害的程度,為森林保護(hù)和防治提供參考;可以利用無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)林火的發(fā)生概率,指導(dǎo)火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急管理工作。數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持還可以幫助優(yōu)化林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的工作流程。傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查需要大量的時(shí)間、人力和物力投入。而利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,則能夠提高工作效率和減少成本[5]。通過(guò)遠(yuǎn)程遙感和無(wú)人機(jī)的高分辨率影像,可以快速獲取大范圍的森林信息,而無(wú)須進(jìn)行傳統(tǒng)的人工測(cè)量或地面調(diào)查。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)難以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè),例如山區(qū)或沼澤地等。這種高效性和便捷性使得林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作更加精確快速,提高了數(shù)據(jù)采集的頻率和時(shí)效性?；谶@些數(shù)據(jù),決策者可以更及時(shí)地了解和評(píng)估森林的狀態(tài)和變化,及時(shí)采取相應(yīng)的管理措施,確保森林資源的合理利用和保護(hù)。因此,數(shù)據(jù)應(yīng)用與決策支持不僅能夠提高工作效率,還能夠提供科學(xué)依據(jù),促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用策略具有廣闊的前景和潛力。通過(guò)充分利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),能夠更好地了解和保護(hù)林業(yè)資源,為林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和支撐。然而,與此同時(shí),需要認(rèn)清該技術(shù)的挑戰(zhàn)和問(wèn)題,并采取相應(yīng)的措施和策略來(lái)應(yīng)對(duì),以確保無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的有效應(yīng)用。