无人机技术在重庆市国家储备林建设项目中的应用

吴天冬

(重庆市林业投资开发有限责任公司，重庆 401121)

无人机技术作为近几年兴起的一种技术手段，在林业建设中发挥着越来越重要的作用。2019年落地的重庆市33.33万hm2国家储备林建设项目，其主要内容是在重庆市自然条件适宜地区，通过人工林集约栽培、现有林改培、抚育及补植补造等措施，营造高标准工业原料林、珍稀树种和大径级用材林等优质高效多功能森林。为实现高标准建设重庆市国家储备林建设项目，引入无人机技术参与项目建设全过程管理。无人机技术的应用使得项目中森林资源调查、森林经营方案编制、营造林作业设计、施工质量管理及灾情监测处理的质量和效率得到了明显的提升，也为数字林业和林业大数据建设积累了丰富的无人机技术和经验。

1 重庆市国家储备林建设

近几年，国家高度重视国家储备林基地建设。自从2013年“国家木材战略储备基地”开展试点实施以来，国家储备林建设项目就由政府主导，引入社会资本及两行政策性资金，先后采取多种项目形式在我国29个省份落地开展，现有国家储备林项目规模超过200万hm2。

重庆市作为全国国土面积最大直辖市，辖区总面积824.00万hm2，全市林地面积446.61万hm2，商品林面积128.73万hm2，是全国木材战略储备生产基地建设重点省(市)之一。重庆市国家储备林建设项目的实施，对加快国家储备林基地建设进程，提高木材生产供给能力，维护国家木材生产安全，满足国民经济建设对木材的需求，推进长江流域的生态文明建设、构建长江经济带绿色生态廊道具有重要作用。项目布局在全市30个区县，建设总规模为33.33万hm2。重庆市林业生态建设暨国家储备林项目(一期)拟用8年时间(2019～2026年)，建设国家储备林基地22万hm2，发展林下经济1.33万hm2，开展森林多功能经营0.4万hm2，配套建设种苗基地、基础设施及木材储存加工贸易设施，将重庆市打造成林木种植产、供、销为一体的、全国最大的复合型国家储备林基地。

2 无人机技术在国家储备林建设中的应用

无人机技术现已日趋成熟，以大疆等厂商为代表的无人机厂商，其软硬件水平已位居世界前列。无人机航拍操作相较原来已大大简化，很容易实现区域自动规划航线，航线复飞等自动化功能。传统的林地影像图主要为卫星遥感图，相比无人机影像有着成本高、分辨率低、精度差和更新不及时等缺点，与林业高质量发展及林地精细化管理的要求还有一定差距。而通过无人机航拍影像拼接可快速形成高分辨率大比例尺的林地影像，能满足国家储备林建设对高分辨率、高精度和实效性的要求。同时，无人机航拍拼接的正射影像图可与现行的林地管理软件ArcGIS无缝衔接，稍加校正即可叠加使用，实现快速分类区划小班等功能。而无人机灵活机动的特性，也广泛应用于林地巡检、造林工序、抚育验收，森林资源动态监测等多方面。

2.1 现有林地资源调查

现有储备林基地的森林资源调查，是国家储备林项目建设的基础，也是核心任务之一。通过无人机航拍影像，快速获取林地的DSM(数字表面模型)，进一步获得林地的正射影像图、小班分类经营图等专题图，落实林地边界位置。此外对于单一树种的人工商品林地，还可通过图像识别技术结合数字高程模型，快速获取林地面积、林木株数、树高、冠幅等数据，为国家储备林建设项目现有林地资源数据基础资料，对原先未及时调整的林地变更数据进行补充和修订，为国家储备林实施方案的编制和营造林作业设计提供准确，可靠的第一手资料(图1)。

图1 重庆市奉节县国有林场国家储备林资源调查航拍图及DSM

2.2 营造林作业设计及施工质量验收

传统的营造林作业设计，需要由技术人员到林地现场，实地勘察每个小班的情况并由经验丰富的技术人员进行勾绘，工作量十分巨大。通过无人机航拍影像，与传统作业设计协同操作，可大大减少在作业设计时进行造林地实地勘察的时间，又提高了勾图准确率(图2)。

图2 营林作业设计航拍影像叠加图

由于前期作业设计中无人机的参与，对营造林生产实施中的质量检查与管理十分方便。前期作业设计时的航线可执行复飞航线操作，即可形成作业前后对比图，实时对比实施效果，特别是针对新造林中清山、整地挖穴、植苗补苗、造林成活率、清林抚育，林窗补植等工序的验收，有极大的作用，解放了管理人员的生产力，大大提高了生产效率(图3)。

图3 重庆市奉节县国有林场国家储备林带状清林验收视频截图

2.3 森林资源动态监测及灾情处理

由于无人机技术的参与，使得森林资源管理和动态监测的实现非常方便。针对单一地块不同时间的航拍影像叠加，可直观分析营造林及抚育措施的效果，针对有效措施及时推广、效果差的及时分析原因及提供解决对策，验证反馈周期大大缩短。此外，针对同一时间不同地块的航拍影像，可分析不同营林措施的实施效果，获取质量与效益间的平衡。此外，结合林地资源一张图和多年积累的林地资源动态数据，可以采用类区块链技术实现林地动态化管理及智能巡护，每块林地可追溯，杜绝弄虚作假和巡护不到位的现象发生。

森林经营过程中难免出现火灾、风灾、虫灾、旱灾等各种自然及人为灾害事件，这些时间往往伴随着短时间快速处理和实时准确评估受灾损失的需求，无人机技术的即时性和灵活性，很好的满足的灾情处理的工作要求，在避免作业人员二次伤害，指导救灾复产工作中起到重要作用(图4)。

图4 重庆市綦江区国有林场国家储备林火烧迹地恢复航拍图

3 结语

无人机技术在重庆市国家储备林建设项目中发挥了不可替代的作用，首先通过无人机辅助森林资源调查，将国家储备林基地的现有林地资源状况如实反映，形成高分辨率的基础数据；其次，结合无人机影像开展的森林经营实施方案编制和作业设计，可以打通作业设计和工程管理的时间屏障，大大降低了工地管理和验收难度，提高效率；最后，无人机的实时反应特性，处理信息的速度大大提高，使得森林资源动态监测及灾情处理更为高效快捷。无人机技术作为重庆市国家储备林建设项目中贯穿始终的技术环节，展现出了极强的拓展性和不可替代性，有助于无人机技术在国家储备林建设项目中尽快推广应用，推动数字林业和林业大数据平台的建设和实施。