无人机技术在云南林业中的应用与发展

赵 剑 斌

（云南省林业调查规划院营林分院 云南昆明 650021）

云南省地域广阔、植被丰富、地形复杂、气候多样，具有得天独厚的动植物资源，但人工巡山护林劳动强度大，森林资源管理以及野生动植物种群监测等工作都非常困难。随着天然林保护工程及公益林等林业建设项目的实施，全省构建起以大量护林员巡山护林为基础的森林保护和管理体系，森林资源得到了有效保护，云南林业取得了明显成效。通过推广应用最新科技成果，使用先进生产工具，将无人机运用在林业生产中，不仅可以有效降低人工作业量，还可以实现对林业生产各个环节的实时监控，为林业信息化指明方向，从而有效保护森林资源，促进云南林业跨越式发展，推动云南生态文明建设，推进“森林云南”建设，构建西南生态安全屏障[1、2]。

1 无人机的使用现状

随着技术的进步和发展，无人机已广泛用于农业勘测、大气研究、气象、核监视、交通、民用导航、环境保护、边境巡逻与控制、自然灾害监视与救援等多个领域。在植保领域，无人机通过机载传感器和数据处理器可以实时监测农药喷洒情况，控制农药喷洒精度，根据作物长势、病虫害情况、植物分布等调节喷洒密度和浓度，并实时传输农药使用情况、飞机飞行数据、结算支付费用等数据，做到实时跟踪喷洒，作物喷洒前后图片存档（验证效果）、精确结算等功能。

近年来，随着科学技术的进步，民用无人机广泛运用，无人机向两个方向发展。一是作为开放式平台，可以根据不同用途，生产出相关专一的无人机，如遥感测绘、边海防、森林防火、管道巡线、警务执法等方面；另一个是作为特别载具，提供专业服务，如植保、物流等。

2 无人机在林业工作中的应用情况

2.1 监测防治林业有害生物

随着森林资源的不断增长，人员流动增多，森林有害生物种类逐渐增加，林业有害生物大面积爆发的风险增高。在应对大面积森林病虫害监测防治的过程中，传统的以人工监测为主的防治效果不是很明显[3]。目前，云南各地已经定点设立了具有自动传输功能的自动虫情灯对森林病虫害进行监测，逐渐建立起各级林业有害生物防控监测网，构建起全省林业有害生物防控监测预警体系，提升了林业有害生物的监测和防治水平，提升了防治减灾能力，林业有害生物对森林资源的危害程度明显降低。在已有的全省林业有害生物防控监测预警体系的基础上，利用无人机机动灵活的特点，可对人车到达困难的区域进行有效监控，同时在应对突发病虫害方面可用无人机搭载农药喷药机具进行防治，对病虫害严重地区进行针对性喷药，提升病虫害防治反应速度[4]。无人机通过机载传感器和数据处理器可以实时监测农药喷洒情况，控制农药喷洒精度，对喷洒密度以及喷洒浓度进行有效的调整，实现农药使用情况的实时跟踪，对防治效果作出实时评估。

2.2 森林防火

传统的森林防火方法是成立护林防火专业队伍，对火灾易发地段进行专人巡护，劳动强度大、危险性高、火点观测精度低。特别是在有火源的地方进行调查、监测更是一项危险的工作。卫星影像及有人驾驶飞机拍摄的航天、航空图像，易受环境影响，不容易获取高分辨率图像，不能满足高精度、高分辨率的要求，达不到定点观测的需要，还造成资源的浪费。无人机便于在环境复杂的林区起降，装载相应设备，根据地面控制人员的要求，按预先设计的飞行路线和飞行高度，对目标区域进行中低空侦察，还可进行近距离抵近观测[5]。

无人机在森林防火中主要应用于林火监测工作，即根据森林防火的需要搭载相应的设备，比如高清 CCD 数码相机、多光谱成像仪、红外扫描仪等，可按地面控制人员划定的路线进行空中巡查，实时将获取的影像数据等传回地面控制站，地面控制站进行处理分析后传给林火消防部门。它具有非常高的图象分辨率等优点，可以实现火场态势的实时了解，并且从根本上掌握灭火的效果。可以实现对林区的全天候监测，及时进行火情预警、报告火情信息，以便及时展开行动，将财产损失和人员伤亡降到最低。同时，具有成本低、能源消耗少的特点，尤其是具备多功能可重复使用等技术优势，减轻了人员风险，节约了人力物力，有助于提早发现森林火情，及时掌握火情信息，迅速部署防火力量，变有灾为无灾、变大灾为小灾。

2.3 野生动物监测

对于野生动物资源监测需要高时效性、高有效性，无人机具有非常明显的优势。使用无人机可以第一时间准确获取野生动物资源变化的相关数据。无人机巡视具有不受高度限制、巡视灵活、拍照方便和角度全面的优点，特别是电动无人机更利于程序控制，不携带汽油甲醇等易燃易爆的危险品，并且随着石墨烯电池等技术的突破，电动无人机航时会更长，可以从根本上监测野生动物种群的实际分布情况以及生长情况，并且可以及时跟踪监测濒危动物，使人工巡查扰动程度得到最大的降低，使监测巡护的人工成本以及经济成本降低[6]。

2.4 森林资源规划设计调查

森林资源规划设计调查是森林经营管理的重要基础工作，查清森林资源现状，为科学经营和管理森林、制定林业发展规划、更新森林资源管理信息系统、编制森林采伐限额和森林资源管理提供基础资料。森林资源规划设计调查工作，由以地形图为工作手图跃升到以卫星影像为工作手图，调查精度得到极大提高，特别是各种地类的边界清晰、直观、明显，调查成果质量取得质的飞跃。但由于卫星影像分辨率有限,不能保证提供高精度的地表覆盖和土地利用信息，且易受云雾、气候、地形等的影响，卫星影像出现阴影、同物异谱、同谱异物等不好分辨的现象，需要付出大量的人力物力进行现地核实。无人机低空遥感数据具有高分辨率、高灵活性、高效率和低成本的优势。近年来,随着计算机技术、遥感技术、摄影测量技术及其相关信息技术的飞速发展,快速获取地表信息并重建三维地表形态成为现实。无人机高分辨率影像保证了地面的资源、环境、社会和经济等主要内容都清晰可见,能为地表模型的建立提供详细、丰富信息。利用无人机获取的高分辨率低空遥感影像,通过对影像进行数字处理及建模,可获得具有高度真实感的三维地形景观。随着科学技术的不断发展，我国测绘科学技术水平不断提高，传统调查方法需要工作人员实地调查，付出极大劳动，特别是人烟稀少的大面积林区更需要花费的人力、物力及财力非常的大，工作环境非常恶劣。无人机结合遥感技术可以针对特定区域获取高时效性、低成本性以及高分辨率、高精度森林资源信息，极大地节约人力、物力、财力，同时调查质量更直观、真实、可靠。

3 结束语

在林业生产中，无人机作为一种监测手段以及获取相关信息的重要工具，在促进林业发展中扮演着重要的作用。在云南林业发展的过程中，无人机应用具有非常好的前景。目前，在林业工作中，无人机及相关技术的应用还只是开始阶段，需要得到更深层次的发展。要促使无人机技术作用最大程度的发挥，就需要从根本上提升无人机自身科技的水平以及含量，提升无人机的抗风性能，并且促使升降技术得到改善，促使航拍设备稳定性得到改善等[7]。与此同时，在林地多的区域还需强化无人机技术以及遥感技术的使用，加大投入力度，实现有效的推广普及，最后实现生态林业的发展以及高新技术林业的发展。

参考文献：

[1]王秋华,舒立福,何诚,等.无人机在森林消防中的应用探讨[J].林业机械与木工设备,2017,45(03):4-8.

[2]徐丽丽,解春霞,刘云鹏,等.我国农林业无人机研究文献计量学分析[J].江苏林业科技,2017,44(01):37-40.

[3]徐誉远,胡爽,王本洋.无人机遥感在我国森林资源监测中的应用动态[J].林业与环境科学,2017,33(01):97-101.

[4]万泉,陈国瑞,陈铭潮,等.无人机技术在福建林业中的应用与展望[J].林业勘察设计,2016,36(04):1-5.

[5]史洁青,冯仲科,刘金成.基于无人机遥感影像的高精度森林资源调查系统设计与试验[J].农业工程学报,2017,33(11):82-90.

[6]李星.无人机在林业中的应用[J].现代园艺,2016,(15):177-178.

[7]夏新丰.浅谈无人机在林业生产中的应用[J].林业科技情报,2015,47(02):40-41+43.