无人直升机在森林资源调查领域的应用探讨

森林资源调查旨在通过对林区范围内的动、植物及其环境条件的调查，掌握特定区域内森林资源的位置、组成、分布及其相对数量，为相关政策的制定和实施提供科学依据，以保证森林资源的合理利用、有效保护和可持续管理，促进森林生态系统的健康发展。随着科学技术的发展，卫星遥感、无人机、激光雷达等先进技术手段广泛应用，极大地提升了森林资源调查的效率。相比于常规的多旋翼无人机，无人直升机具备长续航、大载荷、环境适应性强等特点，在森林调查领域具有较大发展空间。本文探讨无人直升机系统在森林资源调查中的价值，寄望未来无人直升机能够在森林资源调查领域发挥重要作用。

森林资源调查的特点

森林资源调查周期长、范围广

为了全面了解森林生态系统的动态变化和资源状况，森林资源调查通常需要进行长期的观测和监测工作，包括对不同季节和气候条件下的变化进行跟踪记录。目前我国每五年开展一次全国性清查工作，单次清查工作投入数万工作调查人员需要数年时间。以江西省第九次森林资源清查工作为例：江西省布设了固定样地共10455个，此次调查抽取其中四分之一样本进行复查，实际完成样本调查2608个，总耗时一年有余。调查组织了165名技术人员组成45个调查组，耗时3个月的时间进行外业调查工作。

森林调查范围覆盖大面积的森林地区，通常还涉及偏远山区、原始森林等环境复杂的地域。调查人员在工作过程中可能会面临着交通不便、通信困难、自然环境恶劣等问题，甚至可能遭遇野生动物和各种昆虫骚扰和威胁。

森林资源调查的综合性

为了能够对森林资源及其相关生态系统进行全面、系统性的评估和分析，森林资源调查不仅仅关注森林本身的结构、组成和分布，还需要考虑到与森林相关的各种因素，如土壤、气候、地形、野生动植物、人类活动等。在森林资源调查中，调查人员需要采用多种方法和技术，如野外调查、遥感技术、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、生态学调查等，从多个方面获取数据并进行综合分析。

森林资源调查的现状及存在问题

目前森林资源调查通常采用外业调查和遥感技术相结合的调查方法。外业调查通常需要调查人员通过实地勘察、样地调查等方法获取具体数据。遥感技术则是通过获取航空或卫星平台上的影像数据，实现对森林类型、植被覆盖度、林分结构和生长状态的识别、评估，以及森林火灾监测和变化趋势评估，能够快速获取大范围、多时相的数据。然而，森林资源调查仍然面临诸多挑战，如遥感数据的精度受分辨率限制、地形、云层等因素影响，外业调查过程中的成本高昂且耗时较长，人力资源和技术设备不足等问题，这些因素都可能影响到调查结果的准确性和全面性。

无人直升机在森林资源调查领域的应用分析

研究背景

目前无人机在森林资源调查领域主要承担了低空遥感技术的角色，通过搭载高分辨率摄像设备和激光雷达设备完成更高精度的遥感任务。相对于传统的卫星遥感和航空遥感技术，无人机遥感技术具备成本低、任务周期短、灵活性好、高分辨率等特点，成为当前森林资源调查的新型手段之一。然而目前所采用的无人机平台多数选择的是轻小型无人机，存在巡航时间较短，有效载荷小，遥感手段单一等问题。相比之下，无人直升机具有更长的续航时间、更大的覆盖范围和强大的环境适应性，能够在各种地形和气候条件下执行任务。同时其载荷能力更大，能够搭载更丰富的任务设备，包括各种传感器、摄像头和通信设备，以满足不同任务的需求。

近年来，国产无人直升机行业发展迅速，越来越多的企业和研究院所开始了无人直升机的研制。以500kg级无人直升机为例，包括航空工业集团AR-500系列无人直升机、兵器工业集团CR500无人直升机和航天九院“飞鸿”无人直升机在内的多款无人直升机已经在应急救援、森林防火、海事监管、电力巡线和物资运输等领域投入使用。为相关领域的工作提供了高效、可靠的无人机解决方案，不仅提升了工作效率，还降低了相关工作的风险和成本。

森林资源调查无人直升机系统应用分析

森林资源调查无人直升机系统由无人直升机平台、遥感任务设备、卫星通信系统和吊挂运输系统等组成，具体组成如图1所示。

森林资源调查无人直升机系统典型任务场景包括：（1）根据调查任务需求，选择对应的遥感任务设备，结合任务设备工作方式规划任务航线；（2）测控运输一体车将无人直升机运输至任务区域附近合适的位置，完成地面站布置和飞行前准备；（3）操纵无人直升机起飞并飞行至任务区域，开展森林资源调查任务；（4）任务过程中，通过地面站实时监控遥感数据情况，可实时进行航线调整；（5）通过卫星通信系统，可实时将遥感数据发送给后台服务器，同步进行数据统计与分析；（6）完成预定的飞行任务后，无人直升机按预设航线自动返航并 着陆，调查人员可机上存储介质下载遥感原始数据进行处理分析。

针对森林资源调查任务的特点，森林资源调查无人直升机系统还配备了一些特定的功能。（1）自主避障能力：山区通常复杂环境，地形起伏，甚至可能会有风力发电机、高压输电塔的存在，自主避障能力能够通过传感器提前识别障碍物，自主规划飞行路径避让障碍物，保障飞行平台安全；（2）卫星通信能力：由于地球曲率影响，视距链作用下无人机飞行高度需要随作用距离而增加，过高的飞行高度将影响遥感数据精度。采用卫通链可以解决这个问题，同时还可以拓展无人直升机任务半径，并实现遥感数据超远距离实时传输；（3）任务设备可替换性：针对不同任务需求，可按照设计的不同任务构型快速完成任务载荷及配重更换，无需进行额外改装或称重。

除了担任航空遥感任务，森林资源调查无人直升机系统在外业调查中也能发挥关键作用。无人直升机还可以作为运输平台，用于运输调查设备和样本，也可以作为通信中继，为调查人员提供更好的支持和保障。

结束语

无人直升机凭借长续航、大载荷、环境适应性等优势，能够很好地适应森林资源调查的任务需求。本文归纳总结来森林资源调查的特点、现状及存在问题，结合无人直升机的特性，讨论了无人直升机在森林资源调查中的应用，为森林资源调查中无人直升机发展规划提供参考。