无人机遥感技术在森林资源调查中的应用探寻

徐熊伟 岳兴盛

（中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心，云南 昆明 650100）

一、森林调查规划的瓶颈

（一）森林调查规划设计的技术不够成熟

在进行森林调查规划设计的过程中，其相关技术不够成熟，是使得我国整体森林资源得不到妥善管理的关键因素之一。因为对林业的研究包括先进的科学程序和创新方法。由于大范围的森林环境还包含大量自然资源，因此我们的目标是快速，准确地得到相关信息。负责调查的人员利用好相关技术便可以防止遗漏和错误。因此，有必要依靠先进的技术和手段进行科学研究，这些先进的技术与老旧的调研方法相比，效率更高，准确率更高。我国目前已经有一些较为成熟的森林勘探技术，并且新型的森林勘探技术也在不断地普及当中。例如，计算机，GPS 定位器和其他先进设备可以有效提高调查活动的效率。我国政府应更加重视森林调查规划设计的技术更新，并及时将新技术引入森林研究规划设计中。

（二）缺少专业人才

森林资源调查研究的规划和设计是一个巨大的项目。要完成规划和设计森林资源的任务，必须对森林生态系统有深刻的了解，并熟悉相关的法律法规，掌握造林和护林相关专业知识，免受人员发展方面带来的影响。在这方面，可以完成森林研究规划和设计的人数非常少，而且由于森林地区地理位置偏远且气候条件恶劣，许多研究人才不愿来这里参与环境保护建设。中国对森林研究的计划和规划没有给予足够的重视。在某些发达国家，科研人员的薪资水平非常可观，因此相关专业的研究人员较多。但由于中国缺乏关注，政府对相关行业的投资基金不足，国内专家无法行使职权，同时也无法吸引外国专家，这导致了在中国缺乏专家。因此，森林资源的勘探和规划不够顺利或不够理想。

二、无人机遥感技术应用优势

采用传统的森林调查方法，不仅需要大量的人力物力，而且有些区域具有一定的危险性。无人机搭载相机、激光雷达进行森林调查、搭载红外摄像头用于森林防火、搭载多光谱成像系统用于森林病虫害防治等技术正趋于成熟应用。

（一）成本较低

无人机的使用成本不仅仅是初始购置无人机及配套相应软硬件的成本，还包括无人机操作人员的培训、无人机的保险、维修、保养等后期成本。如，广西国有沙塘林场位于典型的低山丘陵地貌区域内，地形地势复杂。相比北方相对开阔的地貌，无论是对无人机自身的安全还是操纵无人机的飞手而言都有更高的要求。据了解，我国大多数都将精灵系列的机型作为森林资源监测调查管理、病虫害调查监测的主力机型，该机型的耐用性、稳定性、可靠性和性价比已得到行业广泛认可，并具备一定的改装潜力。该产品也通过广大用户的反馈进行不断的固件升级更新，使得系统功能不断优化，更趋于自动化和智能化。

（二）操作简单

由于林业基层单位工作人员文化水平中等，参差不齐，大部分生产单位的运营经费也比较紧张，因此无人机具备的自动航线规划、自动返航、仿地飞行等功能的优势就非常明显。除相应的培训外，只需自行阅读说明书和观看教学视频，就可以很快掌握基本操作要领，完成较为简单的航测任务。特别是自动航线规划功能，只需在卫星影像图上定位出需要航测区域的外边界点，无人机遥控器即可实现自动规划航线并能够实现一键上传任务起飞。如果航测区域较大，还具备换电池后继续执行中断的原任务的功能，大大降低了操作难度。

（三）定位精准度高，图像分辨率高

无人机运用RTK 套餐后可以实现厘米级定位，配合云台自带的高性能成像系统，大幅提升了航测效率与精度，降低了作业难度和成本，航测作业不仅效率高，分辨率高，而且不需要布设像控点即可获得带有高精度坐标信息的正射影像，对于非测绘行业的人来说极大地降低了获取森林二维正射影像的难度。获取影像后可采用该机配套使用的大疆智图软件拼接(需另单独购买)，也可通过第 3 方软件进行拼接影像，较为方便快捷。

三、无人机遥感技术在森林资源调查中的应用

（一）资源调查

目前，国内无人机技术逐步走向成熟，无人机本身也是信息获取以及监测的重要方式，在国内林业生产当中无人机扮演着越来越重要的角色。在林业发展过程当中，森林资源的调查工作是其中重要的组成部分，比如：二类调查，如果使用传统的人工调查方式进行实地调查，人力以及物力的投入巨大，实施也非常困难。另外，如果采用遥感调查，不但数据分辨率不足，调查的准确度低，而且很多情况下天气也会对于其调查结果产生影响，因此，需要寻找一个新型的调查方式进行资源调查。在进行小区域林区调查过程当中，如果应用航空遥感调查，不仅会造成资源的浪费，还会大材小用。使用无人机进行森林资源调查，不仅能够避免以上弊端，而且还能够依照林区的客观需求来进行飞行高度、航线以及飞行区域的控制。除此之外，无人机在林地受灾以及伐区的设计方面同样具有较高的应用价值。无人机是近几年快速发展的新型机，它可以迅速地进行资源调查，不耗费时间，还节省力气，重要的是它只需要进行远程操控就可以了，根本不需要自己亲自上手。因此，无人机在资源调查方面还有无限的前景等待着被挖掘。

（二）森林植物地上生物量估算

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。在森林资源调查工作中，主要获取树木种类、胸径、树高、枝下高、冠幅、坐标测量等数据信息，其中调查精准的信息为树木种类、树木胸径，而树高、枝下高、冠幅、坐标测量等数据信息准确性缺乏，且测量调查工作所需时间较长，工作效率较为低下，无法实现林区内每株树木的精准测量，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。如：孙世泽等根据阴阳坡不同森林类型和植被种类，运用多旋翼大疆无人机获取含近红外波段的高分辨率多光谱影像，结合地面实测数据，对森林地上生物量和NDVI，RVI，VDVI，MSAVI，DVI（差值植被指数）5 种植被指数进行相关性分析并建立估算模型，结果表明RVI与阴阳坡的森林地上生物量拟合最好、具有较高的精度。无人机遥感技术对地观测的宏观性、动态性和综合性使其优于传统的由点到面的野外调查方法，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。

结束语

综上所述，林业不仅是绿色建筑的主要内容，还是国民经济和社会可持续发展的主要产业和社会保障。在规划和开发森林管理时，我们需要考虑许多因素，并使用各种新技术。调查森林资源，建立可靠的保护体系，国家资助专家的参与，并提高人们对森林保护的认识。