无人机航测技术在森林资源调查中的应用

臧广平

(黑龙江省林业和草原第三调查规划设计院，黑龙江 哈尔滨 150008)

森林资源调查是一项复杂且专业性较强的工作，在调查森林资源时需要运用专业的调查方法和技术手段，实现对森林资源的范围、基本情况、物种多样性等情况进行调查，反映森林资源的现状面貌，为森林资源管理与保护提供重要依据，以实现森林资源的有效保护。近年来，随着无人机航测技术的高速发展与应用，自然资源现状调查工作效率得到有效提升，尤其是森林资源调查工作获益匪浅。传统的森林资源调查方法以地面调查为主，需要工作人员深入野外完成全部工作，不仅劳动强度大、森调人员的人身安全也难以得到有效保护，而且调查范围也较为局限，部分偏远困难地区人的足迹难以到达，调查区域不够全面[1]。相比较于传统调查方法，无人机航测技术能够弥补上述不足，实现对森林资源的宏观调查，大大提升森林资源调查的工作效率，高效地完成森林资源调查任务。

1 森林资源调查及其意义

1.1 森林资源调查

森林资源调查工作内容主要包含森林面积、森林蓄积、树木种类以及生长状况和环境调查，并以此作为依据，制定森林资源发展计划，以确保发展计划符合森林资源的可持续发展，实现生态环境保护[2]。现阶段，对于森林资源的调查工作，主要分为以下几种形式：(1)通过对森林资源的调查，可以掌握林地内林木资源的种类、数量、生长情况等内容，结合现阶段林地部门的工作实际，实现森林资源发展方向的制定，达到保护森林资源的目的，实现森林资源的科学利用。(2)区域的划分，依据森林资源中现有的区域线，实现与实际政区之间的有效区分，全面落实森林资源保护工作。(3)依据林木种类进行划分，划分成小区域，将林地间的权属关系予以明确，实现对森林资源种类的有效管理，进而实现森林资源种类的丰富。(4)调查森林资源中树木种类的生长周期，依据树木生长周期的调查数据实现森林资源的有效管理，提升森林资源的使用率，实现森林资源的有效保护与开发利用[3]。

1.2 森林资源调查意义

重视森林资源的调查工作，对林区的可持续发展有重要意义。运用新型调查测量技术，实现森林资源基本情况有效调查，满足林区可持续发展所需，为林区发展方向提供重要依据，制定科学措施实现森林资源的有效发展，既满足林区发展所需，也实现林地资源的有效保护[4]。根据自然资源部、国家林业和草原局发布《关于开展2020年度全国森林资源调查工作的通知》，明确要求准确查清全国及各省(区、市)2020年度森林资源现状数据，为履行“两统一”职责提供支撑，为生态文明建设目标评价考核提供科学依据。

2 森林资源调查与无人机航拍测量技术

现阶段，我国林业部门传统的森林资源调查方式较为滞后，具有一定的局限性，无法实现森林资源的全面概括，难以实现对森林资源变化的监管年度化。随着时代不断发展，新型测量调查技术不断创新，尤其是无人机技术得以快速发展，且被广泛地运用在各个领域中。在森林资源的调查中，积极运用无人机航测技术，可以提升调查人员的工作效率，降低野外工作的风险性，能够弥补传统森林资源调查技术的不足。转变传统森林资源调查方式是一种技术的革新，推动森林资源调查技术的快速发展，进而提升森林资源调查的实时性、准确性，全面性。

无人机航拍测绘技术属于新型测量技术，相比较于传统测量技术具有较大的优势，其操作较为简单，适用范围较为广泛，能够将测量范围的数据实时反馈，确保工作人员获得较为精准的测量数据，并以此开展森林经营工作。在森林资源调查中，主要运用无人机航拍测绘技术的倾斜摄影技术、数字3D模型测绘技术，可以实现对森林资源基本情况的调查了解，可以为林区规划提供数据支持。无人机飞行平台上放置拍摄设备可实现全角度的拍摄，获取真实的遥感数据，满足林地规划所需。也可通过GPS系统或者IMU系统获取真实数据信息，且以数据信息作为基础构建三维模型，促使森林资源现状直观地展示，完成森林资源基本情况的有效调查[6]。

3 无人机航拍测量技术在森林资源调查工作中的实际应用

3.1 研究方法

选取某林业局样地，以有效像素为2430万的无人机进行拍摄，调查样地区域情况，共计拍摄1458张照片，有效像片为452张，重复率达到85%以上，可以达到全面覆盖的需求。选取林地中10株树木进行调查，分别采用传统森林资源调查方法和无人机航拍测量技术，比较两种调查测量方法的不同。

3.2 采用传统森林资源调查方法

森林资源调查工作中，主要获取树木种类、胸径、树高、枝下高、冠幅、坐标测量等数据信息，其中调查精准的信息为树木种类、树木胸径，而树高、枝下高、冠幅、坐标测量等数据信息准确性缺乏，且测量调查工作所需时间较长，工作效率较为低下，无法实现林区内每株树木的精准测量，森林资源调查结果存在较大的误差(表1)。

表1 传统森林资源调查方法的测量数据整理Tab.1 Data Arrangement of Traditional Forest Resources Survey Methods

3.3 采用无人机航拍测绘技术

利用无人机航拍测绘技术对所选的10株树木进行调查测量，整理无人机航拍测绘技术数据，可以发现，无人机航拍测量技术无法获取树木种类数据，但可以精准获取树高、冠幅、坐标测量等数据信息，针对树木胸径信息，其需要反复进行测算，才能获取精准度较高的数据信息。另外，无人机航拍测量技术还可以获取林地区域树木密度、区域界限、林地面积等数据信息，实现林地森林资源信息的全面获取，为林地利用森林资源奠定坚实基础(表2)。

表2 无人机航拍测绘技术的测量数据整理Tab.2 Survey Data Arrangement of UAV Aerial Mapping Technology

可见，与传统森林资源调查方法相比较，无人机航拍测量技术测量数据总体上较为精准，能够实现林地信息的全面测量，工作效率高，因此在森林资源调查中，可选取无人机航拍测绘技术进行相应的调查。

4 结论

在我国科学技术快速发展进程中，现代化森林调查技术大大地节约了工作时间，提升工作效率，已在逐步替代传统的森林资源调查方法，克服了传统方法工作量较大、工作时间较长、误差较大的弱点，满足了现代森林资源发展所需。借助无人机航拍测绘技术可以弥补传统调查技术存在的不足，提升森林资源调查工作成效，为森林资源的开发利用与保护工作开展奠定数据基础。