无人机航测技术在森林资源调查中的应用

王方

【摘要】随着科学技术的发展，我国的无人机航测技术有了很大进展，并在森林资源调查中得到了广泛的应用。与传统森林资源调查法相比，无人机森林资源调查法可以脱离传统的依靠样地进行的现场调查，在获取影像后，可在内业处理中对影像范围内任意需要调查的区域进行任意次数的调查，调查能力和调查效率远优于传统森林资源调查法。数据较为精准，能够弥补传统森调技术的不足，工作效率高。因此在森林资源调查中，可利用无人机航测技术进行相应的调查。本文系统阐述森林资源调查及其意义，论述了无人机航拍测量技术在森林资源调查工作中的实际应用。

【关键词】无人机航测技术;森林资源;调查应用           【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.069

目前使用无人机进行森林资源调查的研究主要集中在宏观调查，如蓄积量、密度和地形因子的估测，对单木因子的提取研究较少。因此，对无人机测树因子获取的方法进行研究，并通过试验进行验证，通过无人机摄影测量技术可快速、方便、高效和低成本地完成森林资源调查，可为林场实现信息化、精准化的森林信息管理和规划提供数据基础。

1、无人机遥感测绘技术概述

无人机遥感测绘技术主要是通过无线电设备来控制无人机飞行，借助多种现代科技（包括无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、通信技术、GPS差分定位技术等）快速、准确获取相应信息的技术。借助此技术能够有效实现对工程、国土、环境等不同方面遥感信息的数据化处理，能够提高信息处理的智能化水平，对于提高测绘水平具有非常重要的作用。

2、森林资源管理的重要意义

森林资源是林业生产的物质基础，森林资源状况是衡量林业工作成效最重要的标志。森林在社會发展过程中受人为经营活动和自然因素的影响，资源始终处于不断地动态变化的状态下，受当前经济发展和城市建设以及物质需求影响，森林资源被大量开采。因此必须加强对森林资源的管理与监督，建立科学有效的管理体系。森林资源管理针对我国森林资源保护、培育、更新、利用等任务，决策性组织进行调查、规划、控制、调节、检查及监督等活动，从根本上了解我国的森林资源现状，并在管理过程中加强对森林资源的保护，使我国的森林资源实现可持续发展。

3、森林资源调查与无人机航拍测量技术

现阶段，我国林业部门传统的森林资源调查方式较为滞后，具有一定的局限性，无法实现森林资源的全面概括，难以实现对森林资源变化的监管年度化。随着时代不断发展，新型测量调查技术不断创新，尤其是无人机技术得以快速发展，且被广泛地运用在各个领域中。在森林资源的调查中，积极运用无人机航测技术，可以提升调查人员的工作效率，降低野外工作的风险性，能够弥补传统森林资源调查技术的不足。转变传统森林资源调查方式是一种技术的革新，推动森林资源调查技术的快速发展，进而提升森林资源调查的实时性、准确性，全面性。无人机航拍测绘技术属于新型测量技术，相比较于传统测量技术具有较大的优势，其操作较为简单，适用范围较为广泛，能够将测量范围的数据实时反馈，确保工作人员获得较为精准的测量数据，并以此开展森林经营工作。在森林资源调查中，主要运用无人机航拍测绘技术的倾斜摄影技术、数字3D模型测绘技术，可以实现对森林资源基本情况的调查了解，可以为林区规划提供数据支持。无人机飞行平台上放置拍摄设备可实现全角度的拍摄，获取真实的遥感数据，满足林地规划所需。也可通过GPS系统或者IMU系统获取真实数据信息，且以数据信息作为基础构建三维模型，促使森林资源现状直观地展示，完成森林资源基本情况的有效调查。

4、无人机航拍测量技术在森林资源调查工作中的实际应用

4.1进行像控点测量

对于无人机遥感测绘技术来说，在工程应用中最为关键的内容就是像控点测量内容，一般情况下为了提升测量准确性，往往将像控点设置在地形相对明朗的区域。为了进一步增强像控点测量准确性，在优化地表像控点设置的同时也要通过空中三角加密测量的方式来增强遥感测量准确性，需要注意的是，很多因素会影响空中三角加密测量相应精度，包括测绘区域地表像控点密度、测绘区域地形地貌等。在像控点具体设置过程中要重点加强如下内容：①避免将像控点设置在地形相对复杂的区域，为了明确测量效果需要将其设置在地形容易识别的区域，同时也要设定比较明显、清晰的地物（例如房角、地块角等）当作像控点。若是采用不同地物交叉位置当作像控点，务必要控制交叉区域的角度保持在30°～150°区域;②为了能够对所测绘整个区域实施有效的控制测量，可以将像控点设置在无人机飞行区块之外，一般情况下可以将像控点设置在航向100m之外、航向基线不少于1条的区域。若是像控点设置在航线两侧，务必要确保像控点左右偏离半径≤半条基线长度;③为了进一步增强无人机遥感测绘准确性，需要将像控点设置在地形相对平稳的区域，同时也要尽量将像控点设置在相对容易保存的位置，这样就能够将其作为第二次测量的基准。

4.2转建立数据一体化的查询方式

通过建立数据一体化查询方式，可有效了解各地区林业资源的分布情况，并充分利用地理信息系统技术，以此来提高数据查询效率，最终实现森林资源管理数据的智能化查询。而在实际查询环节中，可根据查询用户自身需求提供多种信息形式，这可在提高信息查询便捷性的基础上，减轻林业工作人员的工作压力，同时，还可方便管理人员及时了解林业资源管理情况，及时做好森林资源数据收集及更新工作。

4.3建立完善的森林资源档案

通过地理信息系统对森林内部地形地貌，地理结构分布等情况进行数据收集，将收集的资料输入计算机，根据过去的基础信息对比新收集的数据在计算机中进行分析，确保数据的真实有效，分析森林资源的变化态势。结合实地勘测，对地理信息系统获取的数据进行核查，应用当前先进的数据采集仪器和传感器设备，记录各个监测点所测出的情况，并在森林中设置监测点，将监测点均匀分布，收集监测数据，通过人工读表记录。例如在对数据进行分析管理时，针对不同的数据来源、不同的数据形式进行分类处理，并输入计算机系统，存档保留。在数据库内建立相关的网络分析和模型运算功能，应用计算机进行数据分析、分类。进行森林资源监测点的设定时，应根据森林中的环境变化和地理条件不同，设定监测点，部分环境较为干燥，动物喜欢栖息，部分环境潮湿存在较多菌类，树种和物种的分布也不同，监测点在设定时要根据地点环境的不同均匀分布，确保监测的数据种类全面，以此保证森林资源档案的完善。

4.4在森林資源动态监测中的应用

运用该系统也能够实现森林中动态资源的监控工作，因为其能够借助传感器、卫星、无人机等设备采集森林信息。在一些大型的山区，由于群山众多地势险要，森林的覆盖率非常庞大，仅依靠人工实地统计工作难度比较大。因此，需要借助卫星、无人机做好监测工作，利用多种方式做好森林资源的统计工作。森林资源管理人员要对系统有一个全面的了解。在实际监测过程中，要善于发现系统的问题所在，从而避开不足之处，使得对森林资源管理的精确度有所提升。当前，新兴技术层出不穷，能够极大促进对森林资源的管理，如知识图谱等技术，这些技术已经非常成熟，且能够得到推广和运用，这在森林资源的管理中将会发挥出巨大的作用，提高管理的质量和水平。

4.5采用无人机航拍测绘技术

利用无人机航拍测绘技术对所选的10株树木进行调查测量，整理无人机航拍测绘技术数据，可以发现，无人机航拍测量技术无法获取树木种类数据，但可以精准获取树高、冠幅、坐标测量等数据信息，针对树木胸径信息，其需要反复进行测算，才能获取精准度较高的数据信息。另外，无人机航拍测量技术还可以获取林地区域树木密度、区域界限、林地面积等数据信息，实现林地森林资源信息的全面获取，为林地利用森林资源奠定坚实基础（表1）。可见，与传统森林资源调查方法相比较，无人机航拍测量技术测量数据总体上较为精准，能够实现林地信息的全面测量，工作效率高，因此在森林资源调查中，可选取无人机航拍测绘技术进行相应的调查。

4.6胸径回归模型建立及评价

无人机获取影像的方式是从空中拍摄获取，因树冠本身遮挡的原因导致无法获取林冠下的影像，无法对胸径进行量测。为了提取胸径，对试验地区的树种建立胸径回归模型，因树高是由插值方法获取的，而冠幅是直接量测的，所以采用胸径-冠幅一元回归模型的方式来计算胸径。

4.7数据的收集及处理工作

无人机在航空过程中完成地形摄像工作后，需要进行收集和图像处理工作，使得图像符合土地综合整治项目的需求。在数据信息处理过程中，使用相关图像加工处理软件来对航空过程中的摄像图片进行处理，并需要将图像相关位置与实际地理位置相结合来转化成土地整治项目所需现状图及项目区地图，以此来对土地整治工作提供完整清晰的图像支持，使土地整治工作更加精准地进行。

结语：

综上所述，在我国科学技术快速发展进程中，现代化森林调查技术大大地节约了工作时间，提升工作效率，已在逐步替代传统的森林资源调查方法，克服了传统方法工作量较大、工作时间较长、误差较大的弱点，满足了现代森林资源发展所需。借助无人机航拍测绘技术可以弥补传统调查技术存在的不足，提升森林资源调查工作成效，为森林资源的开发利用与保护工作开展奠定数据基础。

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