无人机在森林资源管理中的应用探析

王杨

(黑龙江省林业监测规划院，黑龙江 哈尔滨 150080)

“数据是未来的石油”，随着全球进入数据化时代，包括林业在内的各行各业都在积极开展行业大数据建设。无人机作为一门新兴技术手段，广泛应用在森林资源调查、林业面积核查等各个方面，对于林业数据收集具有十分重要的意义。目前，无人机技术已经实现林业方面的社会效益和经济效益，在森林资源管理中具有独特的优势。

1 无人机概述及其特点

1.1 无人机概述

无人机是无人驾驶飞机的简称，无人机系统是通过无线电遥控设备，整合微型计算机技术、测控技术、通信技术和遥感技术，根据需要拍摄采集相关信息，再将信息进行简单处理后回传的系统，其结构如图1所示。从内部构造来看，系统主要包括飞行终端、中控系统、传感器(高清数码相机)、地面监控等等，在林业资源调查过程中，要结合需监测的森林环境和管理要求，设置相应的软件系统。2015年，中国民航总局针颁布《轻小无人机运行规定(试行)》，对于具有自主航行能力、低空、慢速、微轻无人机运行管理进行了详细分类(表1)。

表1 适用无人机运行管理分类表

图1 无人机航测系统

1.2 无人机在森林资源监测中的特点

1.2.1 灵活度比较高 无人机主要特征是便于控制，可以随时准备应对各类突发情况并迅速开展工作，对监测区域实施广泛监测，短时间内生成高清图像数据。此外，无人机可以及时处理和总结信息，并将收集到的信息及时、准确地回传至信息中心，有效缩短了信息传输时间。在起飞时间方面，无人机比有人机起飞更快，且不容易受外界环境影响，具有省时、省力、安全、高效、灵活的特点，有利于随时待命并开展工作。

1.2.2 分辨率高、数据准确 无人机以发达的科技为依托，利用分辨率较高的数字成像技术以低空航行的方式(通常距离地面不超过1 km)，得到的图像分辨率区间是0.1～0.5 m，测量林木和其他林业资源的细节比较清晰，不管是在林业面积统计上，还是在林业资源核查上，此种分辨率均有显著的优势。实践表明，无人机测绘的分辨率已经能够满足林业资源管理日常所需。

1.2.3 飞行航线固定，运行费用低廉 每一架无人机均能够以人工设定的方式来执行提前设定的程序，在完成工作的过程中能够实现比较精准的高度、角度和飞行模式，这在林业监测过程中实用性较强，特别对于一些自然条件或人为因素造成环境改变的地区，可以取得较好的监测成效。一方面，为获得更加精准的影像信息，飞行高度较低，加之我国对于低空航行规制较少，所以说在林业发展中无人机并无障碍。另一方面，无人机的运行管控单一，无须诸多的人员、设备来养护，并且运行费用低廉，养护也比较便捷，使无人机的效能得到最大化发挥。

2 无人机在森林资源管理中的应用

2.1 造林面积核查

造林面积指标是森林资源是否保持均衡发展的重要衡量标准，对该项指标进行核查的目的是为林业经济发展和规划提供基础数据支撑。通过无人机的低空飞行，获取高清正射遥感影像数据，可以对造林面积、造林株数等资料以数字化的形式进行存储，为营造林工程部署决策和补植补造提供参考依据(图2)。

图2 造林作业区无人机低空航拍图

2.2 森林资源调查

森林资源调查是以林地、林木及林区范围内生长的动植物及其环境条件，以及林业用地的变化和林地面积的关系等为对象开展的林业调查，采集关于林木质量、数量及其具体分布，具体包括一类调查、二类调查和三类调查，分别对应全国森林资源清查、规划设计调查及作业设计调查。通过森林资源调查，为政府部门制订及调整林业政策，从而不断提高林业经济生产率提供指导作用。森林资源调查目前主要通过卫星遥感判读等方式进行，但由于资源调查工作量大，目前还远不能满足调查需求。而无人机的引入可以依托其灵活、迅速、机动的特点确保影像的清晰。

图3 林地正射影像图

图3为借助无人机拍到的某区域林地的鸟瞰图，通过内业人员的软件处理后即可掌握地类、林种、面积、优势树种等信息。

2.3 森林防火救灾

以往通过人工方式难以判断森林火情，且消防器材难以抵达，效率比较低，容易造成人员伤亡。通过无人机巡航，尤其是在山岳、峡谷、沟壑等复杂条件下，借助其所搭载的高清照相机和红外相机等部件以及烟雾识别模块等第一时间发现并掌握火情，从而为森林消防人员快速控制火情提供参考依据。

2.4 林业执法管理

林木资源是重要的经济资源，由于森林腹地地广人稀和经济利益驱使，个别人存在非法占用林地、乱砍滥伐等违法、犯罪行为，破坏了林业资源和生态平衡，必须严厉打击。依托无人机技术联合执法，可以有效解决林业违法行为不易发现且处理效率低下的弊端，准确定位违法行为，并通过精准航拍确定违法地点和违法造成的森林资源面积和经济损失等信息，为林业执法提供强有力的证据。

2.5 森林病虫害监测防治

目前，我国常见的森林病虫害防治方式有昆虫网诱捕、喷洒农药等，弊端在于：一是效率比较低，二是防治效果有限，三是农药对人体有害。通过无人机的红外成像、多光谱等功能或构造，依据预设航线对森林病虫害发生情况进行定期巡检，有效定位发生地点或者利用无人机辅助喷洒农药，为实现病虫害防治部门采取精准、及时、高效的防治措施提供参考依据。

3 结语

使用无人机技术对林业资源管理进行高清影像数据采集或开展辅助管理，是当前林业资源监测规划的重要发展趋势。目前，无人机技术在林业资源核查、防火防虫防灾、林业执法管理等实践中得到了一定应用，符合当代高效率的管理模式。因此决策部门和林业资源具体管理部门应充分重视无人机对于林业发展的重要性，通过制度建设和政策引导，努力克服无人机航测技术的不足，不断提升新技术在林业资源管中的应用效果，为林业经济发展服务。