阳城县国营林场无人机应用探索

吕婷婷

（阳城县国营林场，山西 阳城 048100）

阳城县国营林场地处太行山、中条山交汇地带，建立于1959年，经营面积15 580hm2，林木总蓄积19.57万m3，森林覆盖率达82.2%；经营范围涉及8个乡镇、50个行政村，下设5个管护站和1个托管片。近年来，该场深化改革、创新机制，依靠科技加快发展，大力探索无人机应用方式，拓展新时代智能、精准、数字、安全林业发展空间，提高了林场生产管理能力和保护治理效率。

据统计，该场自2017年以来筹集资金27.63万元，购置了6台无人机，其中大疆悟Inspire2无人机2架，用于森林规划、验收、巡护；大疆MG-1P农业植保无人机1架，用于森林病虫害防治；大疆经纬M600Pro投弹无人机1架，用于森林火灾扑救；大疆御Mavic2无人机2架，用于森林防火巡护。近年来，该场应用无人机开展了森林防火空中巡查、病虫害适时监测等探索，在林区乡镇乃至全县产生了较大影响和示范带动作用。2021年2月20日，阳城县人民政府在该场召开了驻阳国有林单位科技防火座谈会，充分肯定了该场无人机在林业应用中的重要作用和探索成果，与会代表实地观看了该场使用无人机护林防火喊话功能的操作演练，反响良好。会后，县财政拨付专项资金60万元，为全县17个乡镇和县林业局统一采购喊话巡护无人机20台，无人机应用成果逐步在全县林业生产中进行推广。

1 无人机应用的出发点

当前，阳城县国营林场面临诸多困难：一是林分结构不合理，以油松、侧柏纯林为主，林分质量不高，抵抗自然灾害和病虫害能力较弱；二是人工抚育很难组织，林下枯枝落叶较多，一旦发生火情，极易形成树冠火，导致扑救困难，造成毁灭性灾害；三是该场所辖范围内生产放牧、上坟烧纸、外出踏青等人员较多，加大了护林防火管理难度；四是林区道路、通讯、电力等基础设施建设较为薄弱，导致林区交通、通讯不畅，护林巡防十分困难；五是现有职工人均管护面积高达741.90hm2，管护人员普遍年龄老化，靠徒步或骑车巡防，效率低下。要彻底转变林场培育管护森林资源的落后被动局面，必须在提高现有营林护林力量的基础上，探索智能化、信息化、数字化的技防机制。该场以此为出发点，探索以无人机为重点的技防装备应用，目的是减轻职工劳动量，有效提高森林资源防护能力和工作效率，确保森林生态安全和林区社会稳定。

2 无人机应用实践探索

2.1 森林防扑火监测应用

2.1.1 森林防火监测

无人机机动灵活，监测范围广，能实时精准巡查，而且日常不间断进行。空中巡护，一经发现野外违规用火行为，利用语音喊话快速制止，并把巡护存在重大安全隐患的照片和视频传输到护林员手机上或控制中心。2018年以来，御Mavic2无人机每天在林区巡护2次，共制止野外违规用火行为26次。

2.1.2 森林火灾处置

发现火情时御Mavic2无人机迅速定位森林火点，确定火情范围、蔓延方向及速度等，能将画面第一时间传到地面控制中心，并进行喊话，通知火情区群众按指定路线迅速疏散；灭火时监测火情走向，安全部署灭火和撤离路线；经纬M600Pro投弹无人机悬停到火源上空，精准投放干粉灭火弹，有效控制初发火情，为后续专业扑火队争取扑救时间。

2.1.3 森林火灾扑灭后巡视调查

明火扑灭后，看守人员及时清理火线、看守火场，无人机进行空中巡查，如发现残火、余火，通过空中喊话告知看守人员；还可以利用悟Inspire2无人机摄像头，通过飞行确定森林火灾边界点，在操作台上勾勒过火范围，从而快速准确地计算出过火面积，节省了人力成本，提升了工作效率。

2.2 森林病虫害监测与防治应用

无人机能够对森林病虫害进行低空遥感监测。利用传输回来的高清图片，分析判断病虫害类型和发生程度，提高病虫害的勘察和监控效率。MG-1P农业植保无人机喷幅5.0m，每次装载10kg药液，山地每小时可完成3.30hm2，苗圃地可完成6.0hm2。无人机翼下旋气流能促进药物穿透性，提高防治效果，降低药剂使用量；配备的双探照灯，可实现夜间喷洒作业，降低了白天作业对周围人群伤害的可能性，避免了长期接触药物对人身体的伤害。2018年以来，每年组织无人机进行3次～4次防治病虫害喷药，每次作业面积133.30hm2～200hm2，效果跟人工喷药基本一样，但可以节省50%的费用。

2.3 野生动物资源监测应用

林场经营范围内分布有哺乳类、爬行类、鸟类等野生动物154种，其中国家Ⅰ、Ⅱ级重点保护野生动物15种，如金钱豹、红腹锦鸡、苍鹰、雀鹰等。利用无人机配合林区设置的远红外照相机进行监测，能及时掌握野生动物种类、数量、分布状况等。既减少了人类对野生动物生存环境的干扰，又可以进入人类不易到达的区域，具有时效性高、成本低的优势。

2.4 林业违法行为监测应用

林场经营范围内分布有多个煤矿企业、煤层气采气站，毗邻多个村庄，人员流动性大，林业违法隐患较高且不易监管，违法占用林地、毁坏林木、乱捕滥猎野生动物等破坏森林资源现象时有发生。利用御Mavic2、悟Inspire2无人机配合地面人员联合监测，能快速准确定位违法行为具体位置、违法占地面积等，为后续相关部门执法提供了有力证据。

2.5 森林资源调查及检查验收

森林调查前期工作涉及森林外业调查，人力调查劳动强度大、误时多，有的调查样地难以到达，导致数据不够精准。利用无人机拍摄的高分辨率图片和视频资料，可以获得地类、林种、面积、分布范围等信息。在造林作业设计、森林抚育、森林康养项目等规划中，利用悟Inspire2无人机实地监控，可为下一步编制作业设计、实施方案提供可靠数据支持；在林业工程检查验收中，通过影像分析可以计算出株数、面积、成活率和保存率。

3 无人机应用存在的问题及解决对策

3.1 操作人才队伍建设力度不够

无人机使用技术、操作方法和日常维护较为复杂，目前林场操作员掌握的相关技能仅停留在比较简单的功能应用上，离熟练掌握、精准操控、维护维修等还有很大差距，应尽快培养专业人才。

3.2 无人机飞行管理制度不够完善

目前林场已制定了无人机使用台账制度，确定专人负责无人机管理操作。但对无人机应用还处于探索起步阶段，在飞行管理上亟需完善制度。

3.3 受地理环境和自然因素影响较大

林场地理环境较为复杂，部分区域影响飞行信号传输。小型无人机最大抗风等级为4级～5级，超过此范围可能导致无人机颠簸、倾斜，影响影像传输质量，还会出现设备失灵、丢失等现象。林区电线杆、风力发电装置等障碍物会增加飞行危险系数，高压电线产生的磁场也会对无人机的定位产生一定影响。发生火灾时，树冠火形成的上升气流会干扰无人机操作稳定性，对这些问题，必须引起高度重视。

3.4 巡护时间受电池影响较大

无人机飞行靠电池提供动力，有的需要电池1块～2块，有的需要6块；而充电时间以御Mavic2、悟Inspire2无人机为例，前者充满1块电池需90min，后者充满4块电池需180min，每次巡护时间只能保持30min左右，影响了巡护效率。因此，必须购置一定数量备用电池。