无人机在生态造林工程中的应用前景

摘要：生态造林工程已经是目前林业发展的重要组成部分，也是未来林业发展的方向。无人机技术在近些年的发展日新月异，已被广泛应用到各个行业和领域，在林业产业中也有良好的应用案例和发展前景。本文探讨了无人机技术在生态造林工程中的特点和优势，并对无人机在生态造林工程中应用策略进行了总结，希望能为相关研究提供借鉴。

关键词：无人机；生态造林；应用；优势；前景

Abstract：Ecologicalafforestationprojectshavebecomeanimportantcomponentofcurrentforestrydevelopmentandthetrendoffutureforestrydevelopment.Dronetechnologyhasundergonerapiddevelopmentinrecentyearsandhasbeenwidelyappliedinvariousindustriesandfields.Therearealsogoodapplicationcasesanddevelopmentprospectsintheforestryindustry.Thisarticleexploresthecharacteristicsandadvantagesofdronetechnologyinecologicalafforestationprojects，andsummarizestheapplicationstrategiesofdronesinecologicalafforestationprojects.Hopetoprovidereferenceforrelevantresearch

Keywords：Drones；Ecologicalafforestation；Application；Advantage；prospect

1概述

我国的林业是一项基础性产业，担负着保护环境和生态的重要任务，同时满足了人们不断增长的消费需求，因此在人们的日常生活中占据着重要地位。我国林业工程自进入21世纪以来，一直以生态为核心，并积极推行生态优先的发展战略［1］。随着人们对生态保护意识的提高，人们越来越意识到森林在维护生态平衡方面的重要性。为了全面推进环境保护战略，全国各地都积极开展生态造林工作［2］。

目前，我国林业在发展方面取得了巨大进展，并且生态建设也取得了一定的成果。我国的森林资源和森林覆盖率不断提高，生态环境持续改善，森林质量也有所改善［13］。由于生态造林规划不合理，植物种类的差异并不明显，影响了森林的发展［4］。某些不适当的生态绿化，使树木长在荒芜的荒山、贫瘠的土地、岩石、陡峭的山坡上，使得大多数生态造林的树木生长发育受限。此外，没有有效的生态森林经营技术和方法导致了严重的“只造不管”现象［56］。

我国辽阔的土地面积和范围广泛的森林覆盖，使得林业资源调查通常需要投入更多的人力、物力资源。林业资源调查工作的历时较长，效率较低。无人机技术因其能够采集高分辨率影像，已经广泛应用于地图测绘、地质勘察等领域［7］。无人机技术的引入可以有效地提升林业调查的水平和效果，具体体现在对森林面积计算、林业资源统计与密度估算等方面。

2生态造林工程中无人机的特点

2.1适应能力强

无人机能够抵达某些人类难以抵达的区域，例如，危险或严酷的环境。由于无人驾驶技术对环境的适应性很高，因此，无人驾驶技术能够更好地执行各种任务，并且无需将驾驶员本身的状况考虑进去［8］。

2.2配置比较灵活

总的来说，无人机是一种小型、易维修、结构较为灵活的设备。目前，民航客机上的大部分功能装备都是可以自己拆除的，就是云台。平台装载物体种类繁多，用途各异，因此，在进行作业时，必须依据作业要求，建立一套科学、合理的平台载荷。在进行设计的时候，设计师要做到科学合理，主动地对各个模块进行划分，按照任务要求做出适当的调整，让无人机的优点得到最大程度的利用。

2.3信息获取更加便利

随着信息科技的飞速发展，以及人工智能、大数据等的飞速发展，才有了4G、5G等技术的诞生。将无人飞行器与这些技术相融合，可以有效保证其在飞行过程中获取相应的图像资料，并及时向作战指挥中心传递，有效提升情报的可靠度。该系统利用无线传感器及程控装置，使其能够在地面上进行作业，达到自主、智能的作业，进一步提升工作的效率。模块化的设计确保了无人机在飞行过程中的精确高效［911］。

3主要优势

3.1自动化处理

通过对不同类型的观测资料进行精确的观测，并通过自身的设备对相应的资料进行自动的分析与纠正，最后对有关参数进行校正，通过对影像资料及后续资料进行处理，获得更精确的估算，为有关工作提供有力的支撑。与传统的卫星遥感相比，无人机的使用受到外部干扰少，能够获得更高精度的图像数据，为工业监控和管理等领域的发展奠定了基础。利用卫星遥感可以对利用GPS进行空中观测获得的探测资料进行实时的处理，将野外获得的资料，直接转换成容易被人们了解的资料，从而能够给有关方面的人员带来很多精确的资料［10］。

3.2获取的数据更加全面、详细

在此基础上，本文提出了一种基于多视角、多角度的立体视觉导航方法。利用当前的软件技术，结合较高的测量精度，既能保持原始资料的完整性，又能加快资料的传送速率，把复杂的林业地质情况以直观的图形显示出来。利用无人飞行器配有图像探测设备，可以获得高品质的遥感图像，并对其进行处理，为森林资源的管理提供了便利［11］。

3.3性能高且处理数据速度快

该系统具有高效、稳定的特点，且不受外界环境（如气压、高度和风力）的干扰，能够维持相对平稳的工作状态。“互联网+”背景下，采用卫星遥感可以大幅缩短对拼接信息的处理速度。利用遥感手段收集、处理森林资源的资料，可以极大地提高工作效率。大部分的UAV都是小型的，但是并不需要很高的设备来传送和处理资料，这样就减少了有关的开支［10］。

3.4成本低，回报高

与常规飞行器比较，无人驾驶飞行器的优点是：性能优越，容易保养，造价低，维护成本低。具有遥控功能，借助云平台的优点，可以安装多种组件，在指定的地区开展工作，大大减少人力费用，取得最大的收益［1112］。

4森林绿化项目的无人机技术发展趋势

4.1无人机在生态造林工程进行调查中的应用

在传统的森林调查中，往往是根据现有的调查数据，做出评判，根据调查的现实需要，进行现场调研。我国森林资源丰富，地理位置特殊，地理位置较偏僻，野外工作难度较大。虽然利用卫星进行监测可以很好地辅助勘测工作，但是由于气象条件等原因，测量结果的准确性也会受到一定的限制。森林测绘工作者可以根据特定的需要，利用无人机进行森林地貌与环境的测绘工作。

利用无人机搭载的高清晰度摄像头，获取高清晰度图像，使森林勘测工作人员能够获得更加精确、可靠的数据。这不但可以增加侦查的有效性，而且可以保障工作人员的人身安全。同时，也大大增加了森林资料的准确性，为森林经营政策的制定奠定了坚实的基础。

4.2无人机在生态造林工程森林火灾检测中的应用

林火是当前我国绿化工程面临的最大问题，为保证林区的安全和发展提供有力的保证。由于林火具有较强的突发性等特征，因此对林火的防治具有重要意义。单纯依赖于人工监控获取林火情况，其传播效率低，难以有效地控制火情。另外，人工侦查有可能对调查员的人身安全造成危险，将无人机技术应用于林火监控，可以实现对林火的监控与防治，降低对人为的测量与监控的依赖，保证了林区的安全高效开展［13］。无人机可以深入到火灾现场，获取更加完整的火灾情况，还可以利用大型的无人机，在无人机上加装消防设备，使其直接发挥救火的作用，以此来提升消防救援的效率［14］。

4.3生态绿化项目中的无人机病虫害防控

利用无人机对绿化进行监控，不但使监控流程更为柔性，而且还能进行空中监控，准确地检测出有害生物的问题。无人驾驶飞机可以携带摄像机、数码相机等视频装置，在空中监测大树上的虫害。利用无人机在空中对森林有害生物进行空中喷雾，对森林有害生物的防治具有重要意义。与此同时，还可以使用无人机对树木上方的叶片进行拍照，从而监测虫害的发生状况，判断出虫害的严重程度和特定的传染种类，从而为进行科学的控制提供详细的资料［15］。

4.4在林业生态建设项目中无人机的运用

在林业执行工作中，监测的规模是非常大的。传统的手工监管模式，由于其机动性受到限制，仅能看到某一区域内的状况，而不能做到全方位的监控。利用无人机在空中对树林进行大面积拍摄或录像，拓展了林业执法的监控区域，借助影像分析和运动捕获等技术，能够对影像进行更深入的解析，精确地辨识出不法行为，并将其定位给执法部门，帮助林业行政管理部门快速、高效地开展工作。无人机监控力度和执法力度加大。通过建立无人驾驶飞机的自动监测系统，实现对重点地区24小时全天候的监视，对非法砍伐林木等非法活动进行有效的遏制［1417］。

林木的数据收集、评估与分析是森林普查与设计的基础工作。由于各地营造林面积较大，加之其所处的土壤及自然环境条件的差别，造成了其生长状况的差异。传统的森林恢复过程中，手工验证难度较大，难以保证验证精度，导致成果不完整、不精确［18］。在开展森林防火工作中，采用了无人机与地图测量、图像采集等相结合的方法。通过对林地进行造林面积的调查和测定，对造林地的树木数量进行统计，并对树木的长势进行统计。此举极大地提升了核实工作的有效性和准确度［19］。

4.5利用无人机对森林进行调查与规划设计

在沙漠、沼泽地区，无人机可以在低海拔地区进行植被调查，获得较高的前向图像。通过对无人机采集到的影像资料进行处理，得到项目区造林面积、造林存活率等资料。森林部门往往以此为基础进行营林计划与经营管理［2021］，通过对特定地区的植被长势和植被覆盖情况进行实时监控，并将其精确地反馈到工作人员手中，从而对此地区的绿化项目进行适时的调整［22］。

5未来无人机在生态造林工程中的展望

当前，尽管无人机在林业建设方面有着显著的优势，但其应用还不够深入，关键在于病虫害的监控还不够完善。随着科学技术的发展，各种高科技产品相继问世，其中包括影像识别、卫星遥感等，并逐步得到推广，突破目前森林测绘规划中存在的制约因素，使其更广泛地使用。从而，提升了森林综合治理的水平，促进了森林管理工作的科学化。在绿化建设项目中，必须将无人机和人工智能的应用相结合，特别是对高精度UAV图像进行自动判读，拓展其使用领域，提升林业普查和监测的精度。在此基础上，通过引入人工智能，构建健康林木的遥感影像库，实现林木虫害的精确诊断和林木生物量的精确估计。

结语

目前，生态种植工程已成为未来林业工程的发展方向，造林工程已朝着自动化和现代化方向发展，无人机技术发展迅速，具有迅捷高效地解决问题的优势。本文详细介绍了无人机在生态造林工程中的特点、优势和应用，说明了将无人机技术引入生态造林工程的必然性，无人机为未来的生态造林工程奠定了可靠的理论基础。

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作者简介：缪平（1992—），男，汉族，甘肃会宁人，本科，工程师，研究方向：生态造林。