无人机在林业调查中的运用实践

张光辉

（江西省会昌县专业森林消防队，江西会昌 342600）

近年来，世界自然环境恶化，林业资源日益受到重视。人类赖以生存的重要自然资源为人类提供了新鲜空气，对地球生态多样性作出了重要贡献。但是，林业资源调查监测工作中，无论人工现场监测，还是定点监测，都存在着成本高、效率低、时效性和灵活性差等问题。为了进一步提高林业调查工作的效率，有必要发展新的监测手段。近年来，无人机技术的不断发展为林业监测带来了良好效果。随着理论研究和实际应用的深入，无人机在林业调查中的作用将会越来越明显。

1 林用无人机

1.1 林用无人机的基本概念 无人机来自军事领域，逐渐扩展到民用领域。无人机的特点是体积小，灵活性好，成本低，机动能力强，已经广泛应用于许多行业。无人机在林业中的应用时间虽短，但已迅速发展成为专业林用无人机。按无人机结构和飞行方式可分为固定翼和多旋翼。无人机操作简单，无需经验丰富的操作者。另外，无人机在巡航速度和有效覆盖范围上具有明显优势，适合对大面积林区进行监测。但是由于技术复杂，无法实现旋翼桨叶自动控制和垂直起降等复杂功能，限制了其应用。多旋翼无人机随着计算机技术、微电机技术和MEMS技术的不断发展，在技术上有突破，并表现出高度的灵活性、操作简便性和智能化，是无人机未来发展新的方向[1]。

1.2 林用无人机的优势 在传统林业监测中，通常采用人工现场监测、定点监测和航空航天影像监测等方法，劳动力成本过高，覆盖面不够。人工监测的固定路径只能监测该路径附近的林业状况，对某些环境恶劣的林业地区，监测不全面。定点监督只能监督部分的林业状况，监督的灵活性差，容易形成监督盲区，无法提供全面监督。相对于传统的控制手段，无人机在林业监测管理中的应用是对林业管理的重要补充和支持。林业无人机具有高分辨率、高机动、环保、易操作等特点，被广泛地应用于各种林业信息监测任务中，发挥着越来越重要的作用[2-3]。

1.3 林业无人机的关键技术 林业无人机可携带多种空气保护传感器，包括可见光传感器、多光谱传感器、红外传感器以及激光雷达等，可以有效保障林业监测的精确度和可靠性。目前，许多传感器的核心技术都取得了长足进步，可实时传输监测结果，实现数据的实时更新，实现对林业的实时监测。

2 无人机在林业调查中运用的优势

2.1 调查结果更为全面 利用遥感技术和全球定位系统跟踪技术，林业无人机可以深入林业深处，将探测到的位置图像信息清晰地呈现给研究人员，并将采集到的信息集成到三维模型中，使研究人员能够更清楚地了解被测物体的环境信息。举例来说，无人机可以通过旋转覆盖区域的不同角度、高度和地面条件，并将信息返回给操作者，对该区域的林业资源进行调查，操作者再使用地理信息系统软件生成被调查区域的等高线和阶梯级信息，为调查人员实地考察提供相关信息。

2.2 空间分辨率高，反应速度较快 林业调查以遥感数据为基础，以感知林业分布为依据。无人机全球定位系统能够捕获该地区的地面信息，从而在测量范围内获得林业信息并发送到计算机设备，操作者可以对无人机返回的图像进行建模和分析。

3 无人机在林业调查中的应用

3.1 林业病虫害监测 林业病虫害监测是林业调查的重要内容。在有病虫害的林区，植株外形特征如冠形、色泽、密度等将发生明显变化，可利用无人机图像进行精确识别，比如橡叶在被橡树甲虫破坏后会大量脱落。在此基础上，提出了一种基于遥感的航空影像数字化处理方法。该方法具有时空连续性、监测精度最优等优点，可用于后续的具体分析。当前，无人机监测在林业病虫害监测控制中已逐步发挥了不可替代的作用，尤其是无人机监测平台与专家解释系统的结合，更能达到有效防治的目的，实现了对林业病虫害的有效控制[4]。

3.2 林业防火监测 在中国，林业火灾频繁发生。林火每年发生1万起，造成的损失也十分严重，所以对林业火灾进行监测具有十分重要的意义。事故性、突发性林业火灾的发生会带来严重的后果，但是传统的监测方法无法及时发现火灾，无法及时捕捉火情。而无人机监控技术可弥补传统监控方法的不足，实现精确扑灭。此外，无人机平台上的专用传感器可对林业火灾的概率和危险区进行预测，实现早期防火。

3.3 野生动植物与林业资源的调查 无人机可拍摄有高分辨率的影像，用于调查野生动物及林业资源，是各国林业工作者的首选。利用无人机遥感技术对林业动物进行动态监测，有助于给研究者提供有价值的信息，如目标种群的大小和结构、活动周期和个体水平。还可以利用无人机的最新数据，实现林业资源调查，及时掌握林业资源状况，帮助林业工作者更好地作出决策，提高林业工作水平。

4 无人机在林业调查中的应用实践

利用无人机遥感技术进行林业调查，可获得调查区域林业面积的生物量信息。无人机遥感技术可用于林业研究、林业综合研究、树木直径和树木大小分析，另外，根据无人机拍摄的单棵树木图像以及树冠面积，可以提取出单棵树木信息，用于分析树木直径和大小，预测区域内类似树木的数量。另外，无人机具有较高的空间分辨率，可以为研究者提供更为详细和清晰的区域信息。

利用无人机技术可以保证林业面积、树种面积显示清楚，并且可以明确林业类型、树种和材积，核实林地面积。无人机技术应用于林业调查，能找到并反映界面状况的图像可以大大解放人力物力，澄清林业调查结果并提高调查效率[5]。

利用无人机技术可以监测林业资源，防止林火。林业资源保护工作中，最难控制的就是火灾。将无人机用于林业监测，不仅降低了监测成本，而且具有体积小、灵活性强、快速响应和快速反馈的特点，应用于大面积林区的林业防火，在预防林业火灾方面发挥了良好作用。

5 结语

无人机技术在林业调查方面具有独特优势。无人机调查能够自动处理林业信息，并对调查信息进行分类和排序；可以扩大林业调查的范围，更快地获取信息，使林业研究更加高效、简便。