无人机技术在林业调查规划设计中的应用

杨义锋

（桂林市林业设计院，广西 桂林 541100）

随着我国信息产业与制造业产业的不断升级发展，无人机的制造技术在我国已经发展成熟，目前我国制造的无人机已经大量应用在农业生产、测绘、监控、影视拍摄等多个领域，并为社会生产的发展做出了令人瞩目的贡献。据有关资料统计显示，目前我国已经成为全球无人机生产量最大的国家，全球百分之七十以上的无人机产品都是在我国生产的。而随着无人机产业的规模化发展，无人机技术的不断成熟，无人机也开始大量应用到林业工作中，对改进林业工作的质量效率、工作水平发挥出越来越多的推动作用。

林业工作因为大多属于户外工作，普遍存在工作难度大、强度高、环境恶劣、受气候条件与地形条件影响显著等特征，因而很多工作如果完全依靠人工完成，必然存在工作质量和效率上难以尽如人意的问题。同时对于一些恶劣天气下和复杂地形的林业工作，人工作业还有可能为工作人员造成一定的人身健康危险，而通过把无人机技术用于林业工作，能够极大减轻林业工作对人工的依赖，使得很多高强度，高难度，恶劣环境下的林业工作由无人机代替，这一方面可以有效提升林业工作的质量和效率，同时对林务工作人员的健康安全也能够提供更好的保障。林业调查规划设计是林业工作中十分重要的项目之一，其以往主要依靠林务工作人员亲自到现场进行作业来完成，存在人力消耗大，测绘精度不理想，具有危险性等方面的问题，而如果引入无人机技术改造以往的工作模式，则能够有效提升工作质量和效率，减少工作对人力的依靠，降低工作成本。而无人机技术相对于传统的人工作业模式具有哪些优势与特点，又应如何将其引入应用到林业调查规划设计工作中？以下本文就结合林业调查规划设计的一些实务，展开详细探讨。

1.无人机技术概述

无人机指的是采用遥控、自动控制等技术，可以不需要人员直接乘坐驾驶的飞机。无人机技术指的是研发、生产、制造和应用无人机用在各类生产生活领域的技术。无人机技术最早源于英国二战时期研发的无线电遥控小型无人驾驶飞机技术，由于其具有不依赖飞行员乘坐驾驶，能够减少战场伤亡等优点，因而一经设计出来就获得了各国军事研究领域广泛的关注。而随着二战的结束，无人机技术开始从军工领域逐渐拓展到民用领域，并逐渐实现了无人机技术的商业化普及，目前无人机已经成为一种具有广泛商业价值与生产价值的小型机械，被大量应用在农业、测绘、监控、影视拍摄等多个领域，成为重要的小型机械设备 。

无人机因为不需要飞行员，体积可以做到很小，因而能够深入到人无法进入的很多环境中，例如复杂的地形、高空、危险场所上方，具有有毒有害气体的环境中，这使得无人机具有十分优良的环境适应性，同时因为其支持搭载各类传感器、相机、光学仪器等设备，因而可以适应各个行业在监控、拍摄、空间作业上的需要。因此无人机越来越成为现代社会生产领域不可或缺的小型多功能设备设施，得到了越来越广泛的应用。

2.无人机技术的特点

2.1 地形适应性强

无人机因为体型小，对动力的依赖性不大，因而飞行灵活，可以在各种复杂地形中飞行作业，尤其在高空、丘陵、沼泽等。而依靠人工难以抵达的环境，无人机可以大显身手，依靠其灵活飞行能力，可以在地形复杂的场所从事很多依靠人工无法完成的高难度工作，这使得无人机在应用上极大拓展了传统人工作业的环境适应性，能够解决很多复杂环境下作业问题。

2.2 可执行多种任务

无人机本身是一个小型飞行设备，其可以按照需要搭载各种各样的其他设备，而为其赋予不同的功能，因而其可执行任务是多种多样的，如果搭载摄影设备，则可以进行航拍，如果搭载监控设备，则可以进行特定场所或物体的跟踪监控，如果搭载机械手，还可以从事一些复杂地形与高空作业的操作工作。农业生产活动中，利用无人机还可以喷洒农药，播种等，由于其支持的搭载设备多种多样，因而也使得无人机的功能十分丰富多样。

2.3 精准性较高

无人机因为在信息数据采集传输上主要采用现代数字技术，因而其具有信息采集精准度高，不受人工操作误差影响的优势。这使得无人机在测绘领域表现出优于传统人工测绘的强大优势。无人机技术通过对各类被测目标进行三维坐标与图像信息的采集，可以对其实施精准地理信息测绘，由于其采集到的信息为数据格式，因而避免以往人工测绘在观察与操作上有可能出现的误差，从而可以达到较高的工作精准度。

3.无人机技术在林业调查规划设计中的应用

3.1 森林资源调查

一般来说，林业部门都会按照需求对一些地区的林地与自然生物实施定期信息采集与调查，主要目的是为了随时掌控森林资源的发展情况，了解资源动态，从而为林业工作提供准确及时的资料信息。以往依靠人工的森林资源调查，通常需要工作人员深入到自然环境中，依靠各类测绘设施、图像采集设备等进行调查，一方面工作环境恶劣，劳动强度大，对于一些具有野生生物的森林环境，工作人员可能还要面对遭受野外生物攻击的危险。而如果采用无人机进行森林资源调查，可以十分便捷地从空中完成信息采集与调查任务，无须工作人员到现场也能完成调查工作。同时因为无人机在高空作业，完全可以忽略恶劣地形对工作难度的影响，也不会遭受野外生物对调查工作造成的威胁。因此相对于以往依靠人工的森林资源调查工作，采用无人机技术可以更好地提升工作效率，降低工作危险性，节约成本。

3.2 无人机在森林防火监测系统中的应用

如果森林中发生火灾，会对自然资源与生物资源造成严重的危害与损失，所以防范控制森林火灾是林业工作中的重要项目。而因为森林火灾一旦爆发，其具有一定不可控性与发展态势难以预料的特征，因而如果依靠人工进行森林火灾的信息调查与控制，有可能为工作人员造成生命安全与健康的威胁。而通过采用无人机技术，以无人机作为调查设备，控制设施实施森林火灾的监督防控，可以极大减少森林火灾监督防控工作对人工的依赖，避免这一高危工作导致的工伤事故，最大限度地保护工作人员的安全。同时采用无人机技术进行森林火灾的监督防控，还可以深入火灾现场的危险环境，就近采集火灾信息。而使用一些体积较大的无人机搭载灭火装置，可以在森林火灾火势较小时对其进行灭火与火势控制，这可以使得森林防火监测系统获得强大的技术支持，对森林火灾防范控制起到有利的推动。

3.3 无人机在森林病虫害监测上的应用

无人机因为具有运动灵活、适应高空作业的优势，因而在森林病虫害监测防治上具有得天独厚的优势。通过在无人机上搭载摄像头、数码相机，可以对较高的林木上中部是否感染病虫害进行观察监测，对于大面积的林木病虫害，利用无人机可以高空喷洒农药，进行病虫害的治理。同时对于一些主要感染树叶的病虫害，利用无人机技术可以定期监测林木上部的树叶病虫害感染发病情况，拍摄清晰照片为进行病虫害防治方案提供依据。利用无人机的精准测绘技术，林务工作人员还可以对病虫害发生的范围实施精准掌握，从而为病虫害控制治理提供准确信息。

3.4 无人机技术在林业执法中的应用

对于森林执法工作，因为需要监督防控的区域面积广阔，因而依靠人工进行监督防控，受到工作人员活动能力与目测观察能力的限制，很难实现实时监控，准确发现违法行为。而通过采用无人机技术，从高空录制大范围森林影像，可以有效实现对大面积森林资源的执法监控，通过利用图像分析与动作捕捉软件，可以对无人机采集到的森林图像进行分析，有效识别出违法犯罪人员的违法行为，并及时通知林务人员并作出及时有效地处理。这相对于以往主要依靠人工巡视的森林监督执法，其具有监督更为严密，执法更为及时的优势，同时通过设定自动化的监督控制程序，还可以做到利用无人机实现特定区域的二十四小时不间断监督控制，这对于提高森林执法水平，加强执法工作及时性、有效性，打击违法犯罪都具有显著的积极意义。

3.5 森林信息获取中的应用

利用无人机设备，在其上搭载各类测绘设施、影像采集设备，可以利用无人机技术对森林信息进行实时、动态的采集记录。因而在森林信息获取上可以起到传统人工无法起到的作用，其具有传统人工作业模式不具备的强大优势，这主要体现在如下一些方面：

3.5.1 森林蓄积量估算

森林蓄积量指的是单位面积的森林资源中，生存的林木树干部分的总量。对森林蓄积量的统计是林业管理工作的一项基础性工作，如果不能准确统计森林蓄积量，在林业管理上很多基于林业规模信息工作都无法开展，所以准确调查特定地区森林资源的林业蓄积量，采集林业蓄积量信息十分关键。而在传统的人工作业模式中，要完成这一工作需要投入大量的人财物力，因为森林资源规模大，面积广，同时地形复杂，野外工作环境恶劣，因而依靠人工进行森林蓄积量调查，一方面工作效率低下，同时有可能受到人员手工测绘操作精度的影响，而在森林蓄积量统计上存在一定的误差。而通过利用无人机技术，以无人机航拍测绘、地理学信息采集等方式了解森林信息，可以高精度地采集到目标地区的森林蓄积量信息，同时利用无人机技术，可以支持在很多复杂危险地形的森林蓄积量信息调查，还可以支持恶劣气候环境下的调查和信息采集工作，因而相对于以往传统的人工作业模式，其具有工作效率高，成本低，危险性可控等多方面优势。

3.5.2 森林生物量估测

对特定森林环境中的生物量信息进行调查采集，是开展生态保护工作的重要基础，而依靠传统的人工作业方法，一方面野外生物各类感官敏锐，距离很远就可以发现人类接近而迅速逃离，为生物量信息采集统计带来一定困难。同时对于野外环境中生存的一些带有危险性和攻击性的生物，依靠人工进行采集也会为工作人员带来人身安全与健康方面的威胁。而通过使用无人机技术，其小型化、空中飞行的特征可以消除大多数生物对其戒备心，从而有效采集到森林中的大量有价值生物信息，同时对于一些带有危险性和攻击性的生物，也可以利用无人机就近采集信息，不用担心其危险性与攻击性对生物信息采集造成的影响，这可以极大提升森林生物量估算的准确性和有效性，并提升工作效率。

3.5.3 森林郁闭度估测

森林郁闭度指的是特定森林资源环境中，乔木树冠可以覆盖地表的程度，这一指标是评估森林质量的一个常用指标，很多林业管理工作都要使用到森林郁闭度。而要有效采集特定地区森林资源的郁闭度信息，传统的人工作业模式通常委派专门工作人员到现场进行目测调查，测绘调查，拍照调查等，这一方面需要投入大量人财物力，同时受制于工作环境与工作人员的精力、体力，手工信息采集精度，对森林郁闭度的调查难以达到较高的工作效率与信息精准度。而通过使用无人机技术，采用无人机搭载测绘设备、拍照设施，对目标地区森林实施高空测绘与拍照，并把采集到的测绘信息实施数据处理，可以十分精准地计算出目标地区的森林郁闭度，并且工作省时省力，精确度高，并可以极大降低工作成本，减轻工作难度。

3.6 营造林核查

营造林核查属于林业管理工作中十分重要的日常工作，因为特定地区建造营造林一般具有规模面积大，不同区域林木长势受土壤自然环境影响不一致等特点，而如果完全采取人工作业的核查方法，依靠工作人员目视检查，一方面工作强度较大，同时受制人工目测在精准度上的缺陷，难以做到全面检查，精准统计检查信息。而通过使用无人机技术，在无人机上搭载测绘设备、视频监控设施、影像采集设施，可以在高空获取营造林影像，并通过数据分析，对营造林的面积、植株数、长势信息等实施全年采集与记录，这可以有效实现以低成本快速进行营造林核查，并提升核查精度，对林木中上部是否有病害也可以及时发现并作出处理，这可以极大提升营造林管理的工作质量与严密性，提升工作效率。

4.结语

时代在不断发展进步，无人机技术在我国机械制造领域的成熟，也为林业工作提供了强大的技术支持，因而林业工作者应积极学习掌握无人机技术，更多将其应用到森林资源调查、病虫害监测、绿化区识别等各项工作中，从而更好地提升林业工作的质量，降低工作成本，提升林业工作的科技化、现代化水平。