无人机遥感技术在林场管理中的应用探索

王敏

摘    要：林场管理工作专业性强、工作量大，无人机遥感技术在林场管理中的应用给林场管理带来了新契机。对无人机遥感技术及其相关理论作了简要介绍，分析了无人机遥感技术应用于林场管理中的基本流程。从病虫害防治、火灾监测、林业资源调查和林业执法4个方面，分析了无人机遥感技术在林场管理中的具体应用，总结了无人机遥感技术在林场管理应用中存在的问题。

关键词：无人机;遥感技术;林场管理;应用

文章编号： 1005-2690（2021）03-0139-02       中国图书分类号： S771.8       文献标志码： A

林业资源是人类最为重要的生物资源之一，对林业资源进行动态监测和分析，有助于林业的管理和发展。林场管理工作涉及林业相关资源的调查、监测等，专业性强，工作量大。无人机遥感技术具有效率高、成本低、机动灵活等特点，将无人机遥感技术应用于林场管理，可有效提高林场管理工作的准确率和工作效率。

1   无人机遥感技术

1.1   无人机技术的发展

无人机是无人驾驶飞机的简称，是一种可控制、有动力的无人驾驶航空器，能携带多种设备并执行相关任务[1]。随着无人机技术的不断发展，无人机类型也逐渐多样化，并广泛应用于林业、农业、建筑业等各领域的勘测工作中。

1.2   无人机遥感技术

无人机遥感技术就是综合运用无人机技术、遥感技术、定位技术等实现收集远程空间信息，并对遥感数据进行处理分析的应用技术[2]。无人机遥感技术具有快速的机动响应能力、操作简单、目的明确、使用成本低、高分辨率遥感影像数据获取能力等优点。

1.3   无人机遥感技术工作原理

无人机遥感技术由3部分组成，地面工作基站主要负责对无人机航线的设计及对无人机工作情况的实时监控，并将其拍摄的数据进行收集整理，无人机的工作是利用搭载在机身上的配套装置按照预先设定好的航线飞行。搭载的配套装置是数据采集的主要工具，以传感器为主，如红外线传感器、遥感传感器等，除此之外，传感器还会与地面基站保持通信并保证安全飞行。

1.4   无人机遥感技术在林场管理中的工作流程

将无人机遥感技术应用于林场管理，其工作流程可以概括为以下3步。

1.4.1   前期准备

应当根据林场的实际大小、林地面积及天气情况选择无人机的类型和搭载装置的种类，同时预先设定好无人机的飞行航线，既要确保无人机的续航能力，又要保证所得数据的精确。

1.4.2   林场现场调查

地面基站工作人员操控无人机起飞，等到无人机飞行稳定进入预定航线后，将其切换到自动飞行模式，并实时观察无人机的飞行情况及数据采集情况，遇到问题及时进行调整，直至工作结束。

1.4.3   内业整理

地面基站工作人员将无人机拍摄到的数据和图像传输至专业软件，并对采集数据和图像的有效性、清晰度进行检查，删除无效数据，对图像进行几何校正，进一步对林场内的病虫害、火灾、林业资源等相关信息进行分析和判断，从而得出结论，为下一步工作奠定基础。

2   无人機遥感技术在林场管理中的应用

2.1   在林场病虫害防治方面的应用

林业病虫害是林场管理中棘手问题之一，林业病虫害发生的时期和种类不同，如果不能及时发现并作出有效处理，将严重影响林场内树木的生长。在林场管理中，传统的病虫害调查以人工为主，即由植保工作人员到实地进行调查和取样，回去后进行试验分析，这种工作方式存在工作量大、时效性差、准确率低等弊端。对于病虫害的防治，也大多采用人工喷洒农药、黑灯光诱杀等方式，近些年随着林场面积逐渐增加、病虫害种类逐渐增多，这种防治方式的劣势日益凸显。

将无人机遥感技术应用于林场病虫害防治方面，不但可以减轻植保工作人员的工作量，提高工作效率，还具有监测面积广、实时、客观等优点，无人机遥感技术可通过无人机遥感拍摄的图像对林场中的植物病害和虫害进行精确的定位和划分，并对虫害区域进行相似性分析，找出病虫害的中心及区域，方便植保人员采取及时有效的应对措施，给林场在病虫害管理方面带来了极大的便利。

2.2   在林场火灾监测中的应用

在林场管理中，火灾的预防和监测是重中之重，森林火灾是一种破坏性极大的自然灾害，具有突发性强、破坏性大、处置扑救极为困难等特点。近些年我国森林火灾频发，由此造成的人员和财产损失巨大，制约了林业的可持续发展。在林场防火管理中，指派专业人员对林场进行定时、定期的巡查是最基本的森林防火方式，但这种方式火点观测的精度低，且耗费大量的人力和物力，效果并不理想。

将无人机遥感技术应用于林场火灾监测，一方面可以通过红外线系统的温度预测功能对整个林场进行实时监控，无人机会在有异常温度区域出现时自动报警，对火灾进行预测和探测，并明确火点的具体坐标，为管理人员及时发现火灾提供参考依据。当火灾发生时，有些地区由于地势限制或夜晚能见度较低，消防员无法近距离观测火势、判断出火灾的具体情况而采取有效的救火措施时，利用无人机遥感技术可以将灾区的具体情况通过照片和影像等形式拍摄，并及时反馈给消防人员，方便消防人员作出准确判断，及时组织救援队伍，减少救援人员伤亡。同时，利用无人机遥感技术采集到的数据进行分析，可以判断出林场的过火面积、初发位置和火灾的蔓延方向，为制定科学有效的救援方案和后期的火灾事故调查提供信息支撑。总之，无人机遥感技术无论是在林场火灾初期的预防和监测、火灾过程中救援方案的制定还是火灾后期的调查评估和案件分析中，都有极其重要的作用。

2.3   在林业资源调查中的应用

林业资源调查是林场管理中一项非常重要的工作，林业资源调查的目的是通过掌握林场中森林资源的数量、质量和生长规律等，为林场的发展和管理提供参考依据。林业资源调查的主要对象为林场范围内的植物、动物及相关生存环境。林业资源的调查方法可以分为抽样调查法、航空相片调查法、载人飞机调查法、卫星遥感监测调查法等，但这些方法仍存在操作系统复杂、周期长、费用高等问题。

无人机遥感技术具有低成本、高效、高分辨率等优势，且受地域、地形、气候等环境影响较小，将无人机遥感技术应用于林业资源调查中，可以快速准确地获取森林资源空间遥感信息。无人机遥感技术在林业资源调查中的具体应用包括以下几方面：①利用无人机遥感拍摄的图像，可以计算林场的面积;②能够获取森林树木的几何参数，提高森林按照树木种类划分的准确率;③对单木生物量进行有效估计，通过模型计算出森林生物量;④估算森林蓄积量;⑤估算森林郁密度。

2.4   在林业执法管理中的应用

在林场管理中，乱砍滥伐、毁林开荒、违法占用林地等现象屡见不鲜，如果单纯依靠人工巡查，不仅工作量大，而且实效性和计算准确度低。无人机遥感技术可以有效解决林业执法管理中如何对违法行为进行及时发现并有效取证的问题，可以对破坏林地的行为进行实时监测，一旦有违法行为可以自动进行报警，管理人员可以通过影像直接了解到遭到破坏的具体位置，赶到现场进行制止，同时还可以通过影像资料准确计算出受损林地的面积、株数，对非法行为及时进行处置，对毁坏的区域采取补救措施。

3   无人机遥感技术在林场管理应用中需要解决的问题

3.1   升降技术及抗风技术

无人机遥感技术在林场管理应用过程中，工作环境以山区和林地居多，因此很难找到符合起降标准的场地来满足大型无人机的滑跑和滑降需求，而轻型和小型无人机飞行高度低，容易受风速和风向的影响，因此解决无人机遥感技术的升降技术及抗风技术，是将无人机遥感技术运用到林场管理亟待解决的重要问题。

3.2   传感器及其姿态控制技术

高精度的传感器是无人机遥感技术完成高精度航拍任务所需的必备工具，但传统的传感器无法满足无人机的低荷载要求，因此需要根據无人机有限的荷载要求设计出轻型的传感器。另外，为了获得能够满足遥感技术精度、比例尺、重叠度等方面的遥感数据，还需要进一步提高遥感控制系统的控制能力，使其在不同的飞行高度和飞行速度条件下都能够按照预先设定好的参数自动控制传感器进行工作。

3.3   遥感数据的后处理技术

与传统的航片相比，无人机遥感技术拍摄的影像存在影像数量多、像幅小等问题，为了满足无人机遥感系统实时、快速、准确的技术要求，应当开发影像的自动识别和快速拼接软件，对图像进行拼接和几何校正。

4   结束语

森林资源是生态系统的主体，对森林资源进行调查和管理是林场管理活动开展的重要基础。随着信息技术的快速发展，无人机遥感技术在林场管理中的重要作用日益凸显，林场管理对森林资源数据的要求逐渐朝着精确化、多元化发展，对无人机遥感技术的要求也逐渐增加，因此应当充分结合林业管理需求，对无人机遥感技术在林场管理中存在的问题进行完善，以便更好地为林场管理提供服务。

参考文献：

[ 1 ] 施悦谋.无人机遥感技术在林场管理中的应用[J].农业与技术，2020（12）：49-51.

[ 2 ] 乔正年，马骏，徐雁南.无人机遥感在林木冠幅提取中的应用[J].林业资源管理，2019（1）：78-84.