无人机技术在林业中的应用浅析

摘 要 无人机用于林业调查，具有低成本、高效益、机动灵活性、实时性、高分辨率、操作简便、影像分辨率高、受地形因素影响较小等特点。与传统的卫星遥感技术相比，无人机技术更灵活，且在紧急情况下，无人机技术可以实时监测，防止工作人员因突发事件危及生命安全。应用无人机进行遥感航拍，可以有效地弥补卫星影像的分辨率低、时效性不佳等缺陷，极大地降低数据的运输成本，减少基层的工作量，有效提高森林资源调研的工作效率与质量。随着地理信息科学及相关产业的快速发展，无人机技术在林业中具有越来越重要的推广应用价值。

关键词 无人机技术;勘察测绘;林业

中图分类号：S771 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.01.029

传统测绘主要靠人工实地踏勘，手持各种测绘仪器进行测量，工作量大且易受多种因素的影响，致使局部地区测量精度不能得到保证，某些险要局地甚至无法完成测量。随着社会经济和科学技术的快速发展，各种人造卫星进入太空运行，航天遥感也适时地得到了前所未有的发展。无人机技术作为航空遥感手段之一，发展迅猛。就林业领域来说，无人机技术的应用完善了传统的林业研究方法，提高了林业工作的管理质量。

1  无人机在林业调查中的特点和优势

无人机用于林业调查，具有低成本、高效益、机动灵活性、实时性、高分辨率、操作简便、影像分辨率高、受地形因素影响较小等特点，在外业中可适应外界复杂的环境，在航测时的飞行航线具有较好的可控性，可根据实际需求设置航线。因无人机具有良好的防水、抗风、防干扰性，在实际应用中，良好的性能确保无人机在执行任务时机身及云台趋于稳定，保证了林业调查数据的精确性[1]。

林业资源管理和保护是林业研究的重要课题，当前的林业发展迫切需要林业研究提供更准确的数据支持。但是传统的林业调查方式既困难且安全系数不高，在深山老林中调查的范围也太局限。利用无人机的高分辨率、实时性及灵活性等特点，辅助林业研究的外业工作，可以便捷得到林分因子数据，从而提高外业调查质量[2]。与传统的卫星遥感技术相比，无人机技术更灵活，且在紧急情况下，无人机技术可以实时监测，防止工作人员因突发事件危及生命安全。

2  无人机在林业中的应用

航空护林建设的发达程度，对一个国家提升其林业建设现代化水平具有重大意义。国家林业局于2003年起，首次采用先进的高分辨率卫星信息技术在全国各地区范围内对森林资源进行调查，开启了对森林资源的航天遥感调查研究热潮。目前在一类调查中我国各地已经普遍实施“卫星数据+地面人工调查”这一清查方式，并获得了良好的效果。但是卫星很容易受天气变化和云层厚度的影响，遥感图像的分辨率较低，并且其刷新周期长、费用高。应用无人机进行遥感航拍，可以有效地弥补卫星影像的分辨率低、时效性不佳等缺陷，极大地降低数据的运输成本，减少基层的工作量，有效提高森林资源调研的工作效率与质量[3]。

2.1  森林防火

我国属于森林火灾频发的国家，年平均发生森林火灾约1万起，受灾范围约上百万公顷，森林火灾已成为我国森林主要的灾害。排除人为因素，气候的变化多样性导致了森林火灾的特点分别为突发性、随机化，在很多森林火灾事故案例中因缺少对森林火灾实时信息而导致重大损失。因此，火灾事件发生前及时对森林进行检测，掌握实时森林消防信息，为及时扑救火灾提供重要信息至关重要。无人机在执行林间监控巡航、林间信息收集、火情排查及灾后排查等调查任务中，能实现“早发现、早应对”的火灾应对原则，改善传统森林火灾防控方式，灵活使用无人机能节省人力物力且安全系数较高，也能消除因卫星分辨率低、不实时性及检测难度大等影响森林防控的困扰。在无人机上搭载红外线林火检测系统，可实时分析森林火灾火情蔓延速度、风速、最大着火高度等基本情况[4]。在大面积的森林火灾防控中，一般采用多架无人机协同工作方式，保证了在复杂林区中作业的稳定性和全面性。随着我国高新技术的发展，越来越多森林防火系统被研发出来并搭载在无人机上，保障了我国森林资源的同时为我国森林防火防控工作提供了极大便利。

2.2  林业病虫害遥感监测

受全球气候变化、社会经济发展及人为因素的影响，近年来森林病虫害呈现越来越严重的趋势。如入侵物种美国白蛾已成为对森林生长造成严重威胁的虫害之一。往往因森林病变初期不易被察觉或调查周期过长，导致错过了最佳治疗时期。不同时期的害虫往往使林间具有不同的形态，因此在大面积的防控中具有较大难度。采用自动化的无人机对林间情况进行航空监控调查，已经发展成為当前林业病虫害调查与评估的一种主要手段，该方式相比于传统的人工地面调查法，具有外业工作量小、实时性、成本低、调查周期短、工作效率和安全系数更高的优点。一方面，被病虫害影响的区域植被通常都有显著特征，可根据具体的林间病害特征结合航拍遥感影像图确定受影响区域，在区域内能更深层次研究病虫害发生的原因和特点，能及时在大规模病虫害爆发前治理;另一方面，在某些人类到不了的深山老林，无人机也可进行病虫害遥感监测。相比于传统人工地面调查更全面监测了病虫害始发地，解决了人工地面调查局限性的问题。

2.3  森林执法

传统林业执法配合卫星遥感图进行取证，因为卫星遥感图的不实时性且分辨率偏低，导致在投入了大量的人力物力后因调查周期太长仍然取证困难。随着社会经济的发展，越来越多的不法分子以乱砍滥伐和违法占用林地获取经济效益的情况日渐增多。无人机技术应用到森林执法中，不仅能大大减轻森林执法工作人员的负担，还能对不法分子造成威慑作用。无人机森林执法相比于传统林业执法，具有时效性高、成本低、操作简单、影像分辨率高等优点。在某些违法犯罪活动中，因为卫星影像更新不及时，造成不法分子逍遥法外。无人机作为林业执法中的新兴技术，可以满足林业执法人员对违法占用林地和乱砍滥伐行为进行实时监控，能够在不需要投入大量人力物力的前提下保护林地资源[5]。无人机的正射影像功能，能及时地监测到人为因素和自然因素造成的违法图斑，为森林执法部门提供精准的数据，是森林执法部门能及时处理违法图斑的重要手段。

2.4  营造林核查

现阶段我国倡导土地进行退耕还林，虽然已在营造林工作方面有了很多实践经验，但是在具体运作中，仍会碰到许多难题。在实际的林业种植工作中，利用无人机对种植区域进行勘察测绘从而得到土地的基础数据，同时无人机可实现对林木种子、树苗的培育工作，比传统的人工营造林更省時省力，工作效率大大挺高，无人机技术也可实现在林木生长过程中进行喷洒农药和施用化肥的工作，能在很大程度上减少管护成本，同时对工作人员的身心安全有了极大保障，更能杜绝农药残留过剩问题。有效地利用无人机进行营造林面积核查、退耕还林面积核查，可以保证营造林工程的效率和准确性。

2.5  林业摄影测量

无人机摄影测绘主要是制作二维正射影像，工作人员到现场后进行实地勘察，掌握区域高低差，辨别天气情况及是否为限飞区域，一切准备就绪后规划航线飞行，任务完成采集的图元数据可用 pix4dmapper 软件进行处理，处理的结果即为二维正射影像图[6]。将二维正射影像图导入地理信息系统中，从而得到该区域的面积及坐标位置，更直接地反映了林分间的情况，为森林防火、森林病虫害防治、森林执法等林业资源调查提供精确基础数据。

3  展望

无人机技术在林业资源调查、研究、保护应用中具有广阔的前景和良好的发展机遇。无人机技术的发展和进步可以使其在林业资源调查中应用较广，甚至在大面积的热带雨林保护区、国家森林公园、红树林保护区等得到逐步应用。无人机技术、卫生遥感技术与林业防控系统相结合，不断提高林业研究工作的精确率和高效性。

无人机技术给勘察测绘设计工作带来极大的便利，改善了传统勘察测绘的工作方式，在基础测绘中发挥着巨大优势。使用无人机制作正射影像进行勘察测绘，在使工作效率提升的同时节省了人力物力。无人机技术具有地理位置精度高、信息量大、实时性强、采集速度快等优点。随着地理信息科学及相关产业的快速发展，无人机技术在林业中具有越来越重要的推广应用价值。

参考文献：

[1] 李保贵.无人机遥感技术在林业资源调查与病虫害防治中的应用[J].花卉，2021（8）：242-243.

[2] 张军国，闫浩，胡春鹤，等.无人机在林业中的应用及前景展望[J].林业工程学报，2019，4（1）：8-16.

[3] 赖超.利用消费级无人机制作正射影像方法——以韶关新丰江航道测绘项目为例[J].工程技术研究，2019，4（1）：135-137.

[4] 刘雨丝.试论无人机技术在林业工作中的应用[J].农业与技术，2021，41（7）：74-76.

[5] 于凤霞.无人机遥感技术在林业资源调查与病虫害防治中的应用研究[J].种子科技，2021，39（3）：103-104.

[6] 韦素秋.无人机在林业中的应用及前景展望[J].绿色科技，2020（3）：138-140.

收稿日期：2021-09-18

作者简介：李兴杰（1996—），男，海南儋州人，本科，林业助理工程师，主要从事林业规划设计。E-mail：1038005133@qq.com。