无人机遥感技术在森林资源管理中的应用

摘 要：为应对全球森林资源日益减少与退化的挑战，提高森林资源管理效率与精确度显得尤为重要。无人机遥感技术具有高效率、高精度、强灵活性的优势，可为森林资源监测、评估、管理提供创新方法。围绕林场巡查、森林防火、林业病虫害监测、林业执法管理等关键领域，全面分析无人机遥感技术在森林资源管理中的特征优势与具体应用。无人机遥感技术在森林资源管理中的应用，可提高收集森林资源数据的时效性与精确度，提高森林资源管理的灵活性与综合效率，有助于推动森林资源的可持续发展。

关键词：无人机遥感技术；森林资源管理；精准定位

中图分类号：S771.8 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–00-03

森林资源对维护生态平衡、保护生物多样性、调节气候等具有关键作用。受自然灾害、人类活动等因素的影响，全球森林资源面临着严峻的挑战。传统的森林资源管理依赖人工实地考察，不仅耗时耗力，还难以覆盖广阔的森林区域，管理效率与准确性无法满足现代森林资源管理需求。随着技术的发展，无人机遥感技术具有的高效率、高精度的特点，成为解决这一问题的有效工具。该技术能快速获取大面积森林的高分辨率图像，为森林资源调查、监测和管理提供新思路。因此，研究无人机遥感技术在森林资源管理中的应用具有重要价值。

1 无人机遥感技术的优势

1.1 时效性强，提高样地调查效率

无人机遥感技术在森林资源管理中应用主要得益于其强大的时效性，尤其在提高样地调查效率方面表现尤为明显。相比传统地面调查或使用载人飞行器进行的遥感调查，无人机遥感技术的应用能在短时间内部署并完成大范围的森林资源调查工作，可缩短数据采集的时间。无人机遥感技术利用高分辨率成像系统，可迅速获取森林覆盖、植被状态、林分结构等关键信息，为森林资源管理提供及时、精确的数据支持。无人机遥感技术时效性强的特点，在应对突发性森林事件时，如森林火灾、病虫害暴发等，能实现快速响应，获取有效的决策支持信息。

此外，在传统样地调查中，研究人员需要进入森林，通过人工测量记录获取数据，不仅耗时长，而且工作量大，尤其是在复杂地形或恶劣天气条件下，数据收集面临更大的挑战。通过应用无人机遥感技术，研究人员可快速完成样地数据的收集与更新工作。对于大面积且难以进入的森林区域，无人机遥感技术的优势更为明显。高效的数据采集，可提高样地调查的效率，确保数据的连续性与一致性，能为森林资源的长期监测和管理提供有力的技术支撑。

1.2 精准定位，采集的数据更精确

无人机遥感技术在森林资源管理中的应用优势还体现在精准定位能力方面，这一特性确保了数据采集的高精度。利用GPS、先进的光学、多光谱成像设备，无人机能在飞行过程中准确地记录影像数据的地理位置信息，实现对特定森林区域的精确映射与监测。无人机遥感技术在执行森林资源调查、病虫害监测、森林火灾评估等任务时，能获取位置精准的数据信息，保障数据处理与分析的准确性。

精准定位不仅能提高数据的准确性，还可监测森林变化、评估森林资源状况。在长期的森林资源监测中，无人机遥感技术能在相同地理位置重复获取数据，从而捕捉到森林覆盖度、植被健康状况等参数，为森林资源管理与保护决策的制定提供科学依据。此外，精准定位还能为森林资源的三维建模、生物量估算等提供有效依据。

1.3 灵活性强，航拍的影像更完整

无人机遥感技术能根据实际需求灵活调整无人机飞行高度与速度，获取不同分辨率和范围的航拍影像，在复杂多变的森林环境中捕捉到更加完整、细致的地表信息。与传统遥感平台相比，无人机遥感技术更加靠近地面，能拍摄到更丰富的树冠层次细节图像，在识别植被类型、评估植被健康状况、监测生物多样性等方面具有显著优势。无人机遥感技术具有灵活部署能力，可以快速响应突发环境事件，如森林火灾、病虫害暴发等，能及时获取全面的影像数据，为制定紧急决策与实施有效干预措施提供依据。

无人机遥感技术灵活性强，能穿透难以接近的地区，例如崎岖的山地、密集的森林与其他难以通过步行或驾车到达的地方，有助于确保数据收集的连续性与完整性，这一特征在大范围森林资源调查与监测中的作用更为显著。无人机遥感技术能覆盖广阔的区域，获取连续的航拍影像，从而为森林资源管理提供全面的影像视角与丰富的数据资源。因此，无人机遥感技术不仅能保证航拍影像的完整性与细节的丰富性，还能提高森林资源管理部门对突发环境事件的响应效率[1]。

2 无人机遥感技术在森林资源管理中的具体应用

2.1 无人机遥感技术在林场巡查中的应用

无人机遥感技术在林场巡查中的应用体现了森林资源管理的创新性与实用性。在具体实践操作过程中，林场管理人员会部署搭载多光谱成像传感器与高精度GPS的无人机进行定期或需要时的林场巡查。无人机的飞行高度通常设置为100～500 m，以确保获取高分辨率（1～5 cm/像素）的图像，覆盖广阔的林场区域。在实际巡查过程中，无人机遥感技术能精确地映射林地边界，监测植被覆盖与林分结构变化，识别受损区域，并评估自然灾害，如风暴、森林火灾后的影响。

森林资源管理人员可利用无人机搭载的多光谱成像技术，分析植被的健康状况，通过计算归一化植被指数（NDVI）等遥感指标，准确评估林木生长状况与生物量。无人机的热红外传感器还能用于监测、预警林火发生的潜在风险区域，为林场防火提供科学依据。在执行林场巡查任务时，无人机系统会根据预设的飞行计划自动导航，收集所需的影像数据。在飞行结束后，通过专业地理信息系统（GIS）软件与图像处理软件对收集到的数据进行处理和分析，生成详细的林场地图和报告，为林场管理提供精确的数据支持[2]。应用无人机遥感技术，不仅可提高林场巡查效率与准确性，还能降低人工巡查风险与成本。

2.2 无人机遥感技术在森林防火中的应用

无人机遥感技术具有独特的优势，使其成为森林资源监测与预防的重要工具。无人机可搭载多种传感器，包括可见光相机、红外线热感相机、多光谱传感器，能实现对森林火灾的快速监控[3]。

无人机在执行森林防火任务时，通常在100～500 m的高度飞行，这个高度范围允许无人机捕捉到清晰图像，并覆盖较大的地面面积。红外线热感相机对热源非常敏感，可在夜间或烟雾条件下检测到火点，分辨率可达到1 m或更高，能精准定位火灾发生位置。

在飞行任务规划方面，无人机通过高精度GPS确保飞行路线的准确性，并采用自动飞行模式覆盖指定的监测区域。在数据处理方面，将采集到的红外线与可见光图像实时传输回地面站，通过专用图像分析软件进行处理，能识别出图像中的火点，自动标记疑似火灾的位置，并计算火点的精确坐标（图1）。

图1 无人机识别现场火灾

在火灾预防方面，无人机能利用多光谱传感器收集森林植被健康状况的数据，通过分析NDV等遥感指标，识别出枯死或病弱植被区域，并将该区域标记为潜在的高风险火灾区[4]。无人机还能监测森林中的非法活动，如非法采伐、露天焚烧，这些活动都可被标记为火灾风险点。采用这种高效、实时的监测方式，能在初期迅速发现森林火灾风险点，并定位火源，为后续扑火、灭火行动提供精确信息，还能在火灾发生前采取有效的预防措施，降低森林火灾风险。

2.3 无人机遥感技术在植被覆盖监测中的具体应用

无人机凭借其卓越的飞行效率与尖端的传感器配置，在短时间内能够完成对广袤区域的植被覆盖信息的全面采集。这些高精度传感器，不仅能够捕捉到植被分布示意图，还能深入解析植被类型、覆盖密度以及生长活力等核心参数。科研人员利用无人机传回的高清影像与多光谱数据，能够精准识别每一种植被，细致描绘其空间分布格局，并通过复杂的算法模型，精确计算出植被覆盖度，误差微乎其微。此外，这些数据不仅仅是数字与图像的集成，它们显示出不同植被类型在复杂多变环境中的适应策略与生长态势。精细分析，可以洞察植被如何利用光照、水分等资源；而或者一些植被可能在特定环境下表现出衰退迹象。对植被与环境关系进行深入了解，为评估森林生态系统的整体健康状况提供不可或缺的视角。这不仅能反映出生态系统的复杂性与动态性，更为制定有效的生态保护与恢复策略奠定坚实的基础。

无人机遥感技术还具备实时监测植被变化的能力。在干旱半干旱地区等生态环境脆弱的区域，植被覆盖度的微小变化都可能引发严重的生态问题。定期或不定期进行无人机飞行监测，可以及时发现并报告植被退化现象，如土壤侵蚀、水分短缺等导致的植被稀疏或死亡。这些实时数据可为制定相应的生态保护措施提供科学依据，有助于遏制生态退化趋势并促进生态恢复。基于无人机遥感技术获取的植被覆盖信息，可以进一步评估森林生态系统的稳定性。比较不同时间段、不同区域的植被覆盖变化情况，可以分析森林生态系统的抗干扰和恢复能力。对于稳定性较差的区域或生态系统，可以制定针对性地保护和管理策略，以增强其抗干扰和恢复能力。同时，这些数据还可以为森林火灾、病虫害等自然灾害的预警和防控提供重要参考。分析植被覆盖度的时空变化规律和趋势，可以预测未来森林生态系统的发展方向，并据此制定长期的经营和管理计划。

2.4 无人机遥感技术在林业病虫害监测中的应用

无人机遥感技术在林业病虫害监测与防治中的应用主要体现在以下两个方面。

一方面，通过高精度的影像技术可快速定位受害树种，并监测病虫害发展情况，无人机搭载多光谱和高分辨率可见光相机在林区上空飞行，影像数据可揭示树木外表与树叶颜色的变化，这些变化是病虫害发生的早期迹象。实时分析影像数据，可快速定位枯死木或异常林分的分布，监测病虫害发生的情况。

另一方面，利用无人机对受害树种进行精准的药剂喷洒，达到快速、准确的林业病虫害防治效果。林场管理人员可针对已经识别的疫区，在无人机上搭载喷洒设备，对病虫害区域进行精准喷洒药剂（图2）。与传统地面喷洒药剂相比，无人机喷洒药剂具有施药精确、覆盖面广、效率高等优势，适用于大面积或地形复杂林区。例如，针对松材线虫病的防治，林业管理部门可先使用无人机对疑似受害松林进行高精度的空中监测，通过分析树冠颜色变化等特征，快速识别出受害严重的林分，随后调整无人机飞行计划，将搭载喷洒装备的无人机导向这些疫区，对受害树种进行针对性药剂喷洒[5]。

无人机通过预设飞行路线与飞行高度，精确控制药剂的喷洒量和范围，确保药剂均匀覆盖整个受害树种区域，达到有效控制松材线虫病扩散的目的，提高林业病虫害管理效率，降低病虫害防治成本，保护森林资源，维护生态平衡。

图2 无人机精准喷药现场

2.5 无人机遥感技术在林业执法管理中的应用

在林业执法管理中，无人机遥感技术展现了高效、安全的特征，同时在监测、打击乱砍滥伐、违法征（占）用林地、毁林开垦等违法行为方面具有显著优势。

林业管理部门可通过部署装备有高分辨率可见光相机及红外传感器的无人机，无论白天还是夜晚，都要进行动态监察。无人机按照预设飞行路线覆盖特定监测区域，指挥中心可实时接收获取的飞行图像和视频数据，一旦发现疑似违法活动，无人机即用GPS定位系统记录准确位置，并使用可见光相机与红外传感器捕获现场高清图像及夜间热成像，为执法提供有效证据。

此外，无人机还可搭载喊话器或探照灯进行现场警告、照亮特定区域，对违法人员进行威慑。图像、位置信息的精准获取，能使地面执法队伍快速准确介入林业违法活动中，从而进行现场取证并采取应对措施，无人机收集的证据资料还可直接作为具有法律效力的证据。这就体现了无人机遥感技术在林业执法中的高效性、精准性与专业性，可有效提高林业执法效率，有效遏制非法破坏森林资源的行为。

3 结束语

无人机遥感技术在森林资源管理、病虫害监测与防治及林业执法管理中的应用展示了其独特的优势。通过高精度空中影像与多光谱数据分析，无人机遥感技术能快速准确地定位枯死树木、异常林分和监测林业病虫害的发展情况，为林业管理提供实时、准确的数据支持。无人机通过搭载喷洒装备，还能对受害树种精准喷洒药剂，从而控制病虫害扩散。无人机遥感技术的高效率、低成本特征使其成为森林资源保护和管理的重要工具。随着技术的发展，无人机遥感技术在促进森林资源可持续管理、生态环境保护等方面具有重要作用。

参考文献

[1] 马平.无人机遥感技术在森林资源管理中的应用[J].山西林业，2023（6）：18-19.

[2] 王继军.无人机遥感技术在森林资源调查中的应用[J].中国林业产业，2023（11）：107-109.

[3] 陈浩梁.无人机遥感技术在广西森林资源调查中的应用及建议[J].南方农业，2023，17 （20）：246-248.

[4] 唐俊.无人机遥感技术在森林资源调查中的应用研究[J].数字通信世界，2023（7）：117-119.

[5] 刘国松.无人机遥感技术在林场管理中的应用[J].温带林业研究，2022，5（4）：84-86.