无人机在林业调查中的应用探索

李志美

(云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051)

1 引言

无人机是采用遥控技术或者预置系统进行无人驾驶的飞机，因为能够弥补有人驾驶飞机存在局限性的问题，所以应用范围更加广泛且成本相对较低，具有预置动力、可以附加设备、可执行任务广泛、操作性极强等优点。在林业的使用中，将无人机的优点和遥感技术相结合形成无人机遥感一体综合系统，将传感器技术、遥控检测技术、通信技术和GPS定位技术与无人驾驶技术相结合，集成了飞行器系统、飞行控制系统、地面监测系统、设备执行系统、精准传输系统、反射系统和保障维护系统。无人机遥感系统的研发避免了传统航空摄影的缺点和局限性，成本得到很大控制，耗能低且可重复飞行使用都成为了它的优势。

2 无人机发展概况

2.1 无人机飞行类型及载荷

无人机即无人驾驶飞机，采用远程遥控技术进行操作或者自身预置程序进行自控飞行的无人驾驶飞机。这种飞机有很多种类，根据机翼的不同有固定翼、多旋翼等。

我国民航总局在2015年期间发布了相关规定，主要是针对轻小型无人驾驶飞机飞行的相关注意事项，第一种是在视线范围内或者视线范围外进行控制的、空无人机的重量在116 kg以内的，起飞时全机重量小于等于150 kg的无人机，在空中飞行的稳定速度在100 km/h以内的；第二种是起飞时全机重量小于等于5700 kg的，和需要受药的植物高度保持在15 m以外的植物保护型无人机；第三种是无人飞艇，它的体积充气后在4600 m3以下。

2.2 无人机主要特点

2.2.1 环境适应能力强

无人机能够到达很多有人驾驶飞机不能到达的区域，比如一些极端肮脏、危险的地方，采用无人驾驶技术就不用考虑到驾驶员本身的身体素质或者对人体的危害。在灾难救援、重灾区援助、核生物化学工程区拍摄、传染病实时跟踪监控等对人有极大危害执行任务时，不会产生人员的伤亡。同时，因为无人机体型较小、操作便捷、隐身效果好的优点，在军事侦察方面能够巧妙利用，协同作战。

2.2.2 配置灵活，执行任务多元化

因为无人机的体积较小、维护方便、自重小，因此配置也相对比较灵活。就目前来看，民用无人驾驶飞机搭载的功能性设备大部分都是能够进行拆卸重装的。这种功能性设备称之为云台负载物，云台负载物具有很多种类和功能，无人机在执行一项任务的时候根据任务的需要来搭载合适的云台负载物。无人驾驶飞机系统在设计的时候都进行科学的规划，进行模块分区能够实时根据任务需要灵活调整，使其优势和灵活性得到最大的发挥。

2.2.3 信息获取及时、精准执行任务

在这个大数据时代下通信和人工智能都飞速的发展，催生出了4G、5G等无线终端与无人驾驶飞机的结合，使无人机在执行任务的过程中能够实时将采集的影像资料传达到任务中心，使得信息的可靠性和有效性大大增强。与此同时，无人机的功能模块根据执行的需要能够精确匹配，高效完成任务。

2.3 无人机主要产品

轻小型无人驾驶飞机是目前存在比较多、应用比较广泛的，包括固定翼、多旋无人驾驶飞机和无人驾驶直升机。在使用的领域上，存在于军事上、民间行业中、服务型消费产业中。在这些领域中对于无人驾驶飞机的要求也不一样。

3 无人机在林业资源调查与监测中的应用

3.1 在调查规划中的应用

在森林资源的调查中，为了及时准确的明确森林里林木资源的数额和质量，采用的手段是多种多样的，主要包括这几点：①测控技术;②测树原理;③遥感技术;④抽样技术等。在了解到了森林资源的整体情况包括种类分布、数量质量、生长立地情况后进行统计分析，研究出森林里面在整体生态资源的生长和消亡周期、动态变化规律性、资源整体比例关系，客观的分析反映其自然条件，为后期森林资源的管理和林业经济发展提供一定的方针和政策并奠定理论和实际依据。

在以往的传统调查研究中，往往存在主观人为因素影响，部分区域难以涉及造成的工作量大大增加；结果有失客观性；管理散乱等问题。在无人机的参与下，依靠专业的任务执行模块能够准确、高效、客观的对林业资源进行调查，解决传统人为调查的局限性。

3.2 在病虫害监测中的应用

现阶段在森林资源病虫害预防工作中主要依靠人工实地勘察，耗费人力物力的同时还存在周期过长、效率较低的缺点。遥感技术的产生能够方便快捷的监测森林病虫害的发生，但是在过去只能依靠有人航空进行航空摄影和GPS定位，由于空间的体积较大，不能准确定位到每一株植物。一部分专家学者曾提出过利用无人驾驶飞机结合既有测控技术以及影像采集技术进行森林病虫害的调查，这样有效降低了成本并高效精确的找出了已受到病虫害的树木，为后续的清除和储备工作提供了支持。

在防治病虫害治理事项中，传统的方法主要采取具有远距喷射的喷雾剂和人工的喷药机，这对于施药范围以外的较高树木效果欠佳。采取有人驾驶飞机进行防治病虫害工作时，受到自身体积的影响，只能进行远距离喷洒，这样不能达到专门预防病虫害树木的目的，使周围的健康树木、土壤、空气、水资源都会造成一定的污染；而采用无人驾驶飞机能够专业、准确、高效的进行施药，提升防治效果的同时还大大节约了防治成本，值得在我国的林业调查和预防灾害中进行推广。

3.3 在火灾监测中的应用

火灾是在森林灾害中最为严重的事故。原始森林区域面积大、交通不够便利，卫星远程遥控感应技术得到了重要利用，但由于卫星平台本身的运转周期性和地面的分辨率不够高等原因，火情的发现工作往往会受到制约，不能及时得到控制和反馈。有人驾驶飞机能够高效、快速的发现森林火灾，同时巡视的区域也比较大，但是这个方式面临的最大问题是成本巨大，而且我国目前侦查森林的航空设备陈旧老化，跟不上需求，并不能有效地进行利用，加上火灾发生时烟雾导致能见度极低，有人驾驶飞机的观察员也不能清楚地看清火情且对驾驶员造成一定的安全隐患。而而无人机能够有效地规避这些问题，通过安装的功能设备负载物，将勘测到的火情通过无线网络微波信号及时传达到火情控制中心的工作人员，为定制救援计划提供参考。

美国的无人机防火系统已经发展到一个成熟阶段，但中国还处于刚刚起步的阶段，在对森林火情的发现和防治工作还没有形成一个完善的系统，通讯技术不成熟、监测反馈体系不严密、夜间飞行技术研究不完善，远远不能在实际的防火工作中做到尽善尽美。

3.4 在湿地调查中的应用

无人机遥感技术目前的应用已经越来越广泛，在对城市的湿地进行保护调查的过程中，如果能够利用到无人机进行配合，一定会得到很大的发展。在现在的城市发展过程中，将城市湿地发展成景观是一个势不可挡的趋势。将湿地进行合理的保护和发展是一个亟待解决的问题，针对不同的地点采用不同的治理方案，比如在某一个湿地中进行合理的规划发展湿地景观化，建立湿地公园。在前期利用无人机技术对湿地地形和植被进行影像拍摄,从而合理规划提高湿地景观化的效率。

4 无人机在林业调查中的发展方向与前景展望

无人驾驶飞机在森林资源的调查研究及保护防护中有着极大的发展前景，就目前而言，我国的无人机应用技术还处于初步阶段。相信在不远的将来，无人机技术将广泛应用在我国的林业领域、大型森林管理领域、自然生态保护区内。将无人机技术和传感器技术、遥控检测技术、通信技术和GPS定位技术进行紧密结合，采用云计算的优势，将人工智能推向一个新的高度。

5 结语

在森林调查研究中使用的无人机需要具备高精准度的遥感技术从而对森林中的地理位置有准确的定位，林用无人机必须具有对地理位置坐标准确的定位性。采用无人驾驶飞机能够专业、准确、高效的进行森林病虫害的防治，提升防治效果的同时还大大节约了防治成本；高效的监测预防火情及相关自然灾害，使我国的林业产业得到更好的发展。虽然目前我国对于无人机的研究和使用还处于一个起步阶段，但是经过科学的引导和探讨，未来一定会不断发展成熟并在林业领域大放异彩。