无人机遥感技术在森林火灾调查中的应用

马一瑞

(山西省林业调查规划院，山西 太原 030012)

森林火灾具有突发性强、破坏性大、处置救助较为困难等特点，按照受害森林面积，分为一般森林火灾、较大森林火灾、重大森林火灾和特别重大森林火灾。无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，地面操作人员可通过地面站等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。

近年来，随着无人机的快速发展，将无人机遥感技术应用于森林火灾调查中，尤其是应用于重大和特大森林火灾调查中，可有效降低工作强度，提高作业精度。

1 森林火灾调查内容

调查范围为森林火灾影响范围内的全部林地，统计各种森林损失类型和林木资源受害程度。

森林损失成因类型按照自然过火区、控制点烧区、人工隔离带等分别进行调查统计,林地及林木资源受害程度分烧毁、烧伤、未伤统计。林地按森林和非森林两大类统计，森林即有林地，非森林包括疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、无立木林地、宜林地、辅助生产林地。

2 无人机遥感技术的应用

2.1 遥感影像采集

2.1.1 区域确定

收集森林火灾过火区域的图像资料、地形地貌、气候条件以及周边机场、军事设施等信息，判断是否具备空域条件，并选择执行任务的无人机型号。

2.1.2 现场勘查

现场勘查飞行空域的环境是否有强电磁干扰、机场、军事设施等，根据作业区域选择合适的起降场地以及良好的天气进行飞行作业。

2.1.3 任务规划

提前准备好空域申报文件，向有关部门申请空域。标注好飞行范围后，运行飞控软件进行任务规划，在满足飞行安全和精度要求的前提下，合理规划航高、重叠及地面分辨率。

2.1.4 入场作业

作业人员将无人机及配套设备带到作业区域后开始准备工作，包括组装无人机和架设地面站，根据地面站提示完成飞行前检查(GNSS设备、结构连接相机、姿态、平衡度、飞机状态)，上传航线。准备工作完成后进行起飞作业，作业过程中应保持对飞行状态的持续监控，做好应急保障措施。

2.1.5 检查数据

无人机着陆后取出相机等载荷设备，检查载荷数量和地面站POS数量是否一致，无人机实际作业区域与规划区域是否一致，数据质量是否有虚焦、阴影等，POS数据下载过程中是否有遗漏、丢失等情况。

2.1.6 转场作业

对无人机进行断电检查，包括机体是否损伤、舵机舵面是否松动、螺丝有无松动等，判读是否适合继续作业。完成以上检查后拆解装箱、转场运输，执行下一测区任务。

2.1.7 内业处理

利用Pix4mapper软件对无人机获取的数据进行处理，制作森林火灾影响范围内的高清数字正射影像图。

2.2 遥感影像判读

根据地形地貌、地类、树种和林木受害程度建立解译标志，主要包括色调、纹理、图案、阴影、形状等影像特征。以林地变更调查成果的小班区划为基础，以无人机航测影像结合灾前影像，逐小班判读地类和林木受害程度，并重新划分小班。

对影像特征明确的小班，直接确定地类、树种和林木受害程度。对影像特征不易区分的地类和树种，对比前后两期影像，参考林地变更调查成果进行现地核实，确定地类、树种和林木受害程度。

2.3 森林火灾面积计算

以无人机航测影像为依据，依照明显地物、地貌勾绘出火场四周边界线；以影像判读小班为基础，依照影像特征和解译标志，勾绘出火场中森林(有林地)、非森林(其它林地)的界线，用ArcGIS软件准确测算过火面积、烧毁面积、烧伤面积、未损伤面积，并分类统计。

3 总结

将无人机遥感技术应用于森林火灾调查中，与传统调查方式相比，其优势主要体现在2个方面。

1)利用无人机遥感技术能够获取森林火灾发生后的实时、高清数字正射影像，分辨率高达8 cm～10 cm.与目前林业系统普遍使用的分辨率2 m～3 m的林地变更影像相比，时效性、地类识别精度、区划精度都有明显提升。

2)无人机具有快速、高效的优点，目前市场上的主流固定翼无人机航拍效率可达30 km2/d～40 km2/d，能够有效减少外业工作时间，提高工作效率，提升调查质量。

无人机的应用专业性较强，技术要求高，操作流程复杂，需要同时熟练掌握无人机操控、遥感、计算机、测绘等多种知识和技能。随着科技的进步,其设备不断更新和完善，无人机遥感技术必将成为一种不可或缺的林业调查监测手段。