无人机在林业灾害监测及林业摄影测量中的应用

刘 建

（山东省济南市莱芜区园林绿化和林业发展中心，山东 济南 271100）

近些年，电子无线电控制技术不断发展，GPS卫星定位系统技术逐渐成熟，无人机行业也得到了极大的发展，无人机因其便捷、高效以及安全可靠的特点被广泛应用于农业、电力、影视航拍、地质勘察以及林业等各个领域。其中林业领域的应用包括森林测绘、林业灾害监测、生态环境以及森林资源调查等方面。本文主要从林业灾害监测以及林业摄影测量这两个方面谈无人机的应用。

1 无人机技术特点

无人机技术是依靠无人机飞行器配合数字遥感设备实时不间断监测以获取遥感空间信息的技术手段。同传统卫星与有人机相较，无人机技术在遥感测绘中表现更为突出，不仅图像更为清晰，机动灵活性高，而且成本低、操作便捷，可获得实时性数据。

2 无人机技术在林业中的应用优势

无人机技术在采集数据信息方面更快捷、全面，而且所获信息精准度更高，很大程度减少人力物力投入，将无人机技术与大数据分析等相结合，可有效提升林业管理效率与智能化水平。具体来说无人机技术应用于林业领域具有以下优点。

操作便利：无人机技术适用范围广，多种类型数据采集场景都可应用无人机技术，相较于传统技术，该技术操作更为便捷，能更快更准地获取林业数据。

数据精确：无人机工作位置处于云层下，不会出现云朵遮挡影响拍摄图像的情况，并且在恶劣天气也能正常工作，受环境影响较小，确保了收集数据信息的准确性。

成本低：无人机技术无需专门场地放置，在卫星发射、租赁方面无需资金投入，操作便捷，很大程度上降低了成本投入。

空间分辨率高：无人机起飞高度相对较低，因而离目标距离更近，能够有效避免太阳视角、阴影等因素降低图像质量，相较传统数据获取方式，空间分辨率更高。

3 无人机在林业灾害监测中的应用

3.1 在森林火灾中的应用

森林火灾对森林的破坏是巨大的，一旦发生，很难及时扑救，在生态环境、经济以及人员方面造成巨大损失，因而，火灾预警防范也成为林业工作的一项重要内容。森林防火工作以往多依靠相关工作人员巡逻，在工作效率与质量上都相对较差。而无人机技术能够实时快捷不间断获取数据，同传统防火方式相较，能够做到发现预警以及扑救的及时性，在应对突发事件方面表现非常突出。首先，在监测方面，借助无人机技术，无人机在飞行过程中，借助拍摄与热成像技术，实时监测且不间断传输监测到的信息，一旦发生火灾，便于在第一时间发现，及时确定火灾起火点与范围等实际情况，为工作人员及时扑救与针对性处理创造便利。其次，一旦火灾发生，无需传统方式那样需要人员到场监测火灾情况，借助无人机便能获得即时的信息，便于工作人员及时准确对火情进行判断，是否需要求助如何实施消防工作，是否需要组织人员转移等，为被困人员营救以及国家财产抢救节约更多时间，尽可能减少火灾损失。此外，火灾扑救危险性较高，借助无人机还能及时输送相关物资设备辅助消防救灾工作。

3.2 林业病虫害防治中的应用

病虫害对森林的危害巨大，因而病虫害管理防治是林业管理的重中之重，良好的管理防治工作能有效改善林业植株的生存环境与生活质量，保障林业生产生态与经济效益的实现。无人机技术在林业病虫害防治中的应用主要表现在以下四个方面。

航拍监控：在林业管理工作中，病虫害管理和防治是基于病虫害发生监测情况进行的，这样比人工监测预警更具及时性。在实际林业病虫害监控工作中，应用无人机技术进行林业病虫害的航拍监控，很好避免人工监测受交通、地形、气候以及精力等因素造成工作效率低，工作质量难以保证的情况。无人机技术受地形气候等外在因素影响较小，可航拍监控森林植株生长情况，实时监测病虫害情况，工作人员可通过无人机监控到的信息分析病虫害发生情况，进而找出规律有的放矢制定防治方案，及时控制防止其扩散，最大程度降低损失。

制定防治方案：林业病虫害防治工作具有系统性，在航拍监控实时监测到病虫害信息后，需要通过无人机继续跟进病虫害发生情况，借助传输回的信息数据及时判断引发病虫害的害虫种类。病虫害发生的区域以及范围，程度、区域不同治理方式也存在差异，工作人员根据获取的监测信息结合林业区域程度采取针对性的防治方案，之后统筹安排人员处理。

防治病虫害：在防治方案制定后，还可借助无人机开展下一步的具体防治工作，凭借无人机的优势，可对地势险峻地区在内的整个病虫害区域实施药物喷洒。无人机药物喷洒具有两个优势：一是减少人力投入，一方面，无人机喷洒药物使得人员无需直接接触药物，保护了工作人员的安全；另一方面采用无人机作业一定程度减少了人力成本的投入。二是药物喷洒效果好，无人机工作中可随时调控高度，其旋翼产生气流可加深穿透，这使得药物可以均匀喷洒，避免不必要的水和药物的浪费，大幅度节约了药物和水等方面的资源。需要注意的是，为了更好地发挥无人机在林业中的应用价值，必要时需要对相关林业工作人员进行培训，以提高其操作水平，完美发挥无人机在林业管理中的作用。

4 无人机在林业摄影测量中的应用

4.1 无人机摄影测量技术

无人机技术机动灵活且操作便捷，在林业测绘中应用效果较好。一方面，无人机自动化与灵活性高，保证了工作人员的安全，适用于多种环境的林业测绘任务，甚至危险环境下也可以正常作业；另一方面，无人机监测数据不仅实时不间断，而且影像数据精确度高。无人机摄影测量在林业应用中多采用二维正射影像。包括两个方面：一是外业工作，主要是数据采集，进入测量现场后先勘查现场，结合现场情况在测量范围内对无人机测量清晰度以及航线等相关内容进行设置，之后无人机按照设定好的内容开始摄影测量工作。二是内业工作，相较于外业工作，内业工作复杂度更高，侧重于数据处理，将无人机采集到的图像通过电脑软件处理合并后导入控制点并对类型、相关参数等进行设置，将经过这一系列操作后将获得高清栅格文件导入地理系统，通过地理系统中的高清影响，可以了解林分情况以及该区域内任意位置的坐标、长度以及面积等方面的精确信息。

4.2 林业无人机摄影测量的实际应用

森林面积测量：传统的森林面积测量有3种方法。一是GPS测量，具有操作便捷效率高的优势，借助GPS定位仪定位，再通过计算得出所测区域面积，然而受地形因素影响，并且需要工作人员绕测区操作。二是罗盘测量，数据精度高，可通过罗盘侧导线来测量面积，无法获取所测区域坐标信息，在计算森林破坏面积方面作用有限。三是可视化制图，相关工作人员需具备较高的技能与操作水平，观察地形位置绘制边界，之后借助仪器工具（方格纸、正交仪等）计算得出面积，在控制与数据精度方面表现较差。这3种方法各有优点，又具有一定局限性。采用无人机测量森林面积，则能较好地避免这3种方法的不足，无人机可获取测量区域高清影像数据，在不同环境、气候条件下都能正常工作，还能获取区域坐标信息，为工作人员计算面积制定方案提供可靠的数据支持。

数字摄影测量：数字摄影测量主要基于林业调查数据，依托无人机摄影测量技术，构建模型并提取出树高、株数等林分因子，同实测数据作对比以检验数据的准确性与可信度。相关研究发现，采用无人机航空摄影测量对立木模型进行构建对其高度进行测量，较实测数据能获得更高的精确度。无人机航空摄影测量除了单一使用外，还可与雷达技术相结合，由于雷达在林下地形数据获取方面具有较大优势，两者结合可以监测到冠层表面高度数据。由此可见，林业中应用无人机摄影测量技术，能够获取更为详细的林业调查数据。

综上所述，无人机技术应用日趋广泛，在许多领域都发挥了重要作用，如林业灾害监测与摄影测量，相较传统工作方式。无人机技术受交通、地形条件以及气候等因素影响较小，既保障了工作人员的安全，又能够获取精度高的即时数据。在今后的林业应用中，需要进一步发挥无人机技术的价值，提高林业工作效率与质量。