无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的应用分析

2021-07-20周辉

农村科学实验 2021年11期

周辉

（信宜市林业事务中心，广东信宜525300）

森林资源的调查与检测是一项综合性工作，是林业工作开展的重要前提，也是进行林业工作的必要条件，是工作者掌握森林状态的必要形式之一，可以辅助林业工作人员进行长期的林业管理规划以及制定详细的管理度对策。从当前调查情况来林业工作人员在林业调查和监测方面存在很多问题，而主要原因是我国广袤地区缺乏人烟，地形复杂加上林区面积大，很难对森林资源实现全面而实时的监测与控制。

1.无人机遥感技术

1.1 特征

实现应急飞行，当遭遇室外各种突发状况与重大污染、火灾等事件的时候无人机能够代替人工进行监测与管理，实时传输相关数据，借助远程遥控就能够实现对目标地区的拍摄，随时将这个地区的各种情况来监测管理，能够反映出森林火灾与污染等情况，同时将情况传递给专业人员。第二个特征是遥感技术快速发展，传输影像资料非常清晰，无人机航拍能够控制飞行高度，而无人机的飞行高度并不高，空间分辨率非常高，分辨率在厘米之间。第三个特征是无人机重量比较轻，飞行方式灵活，能够满足各种航拍要求，以及能够给在高度1000M范围内随意拍摄，不需要特殊申请，而且可以在全国范围内开展监测活动。第四个特征是经济使用成本不高，和卫星、航空遥感等平台相比无人机的成本低廉，飞行成本和维护成本都比较低。只需要有需求、有能力，任何人均可以开展无人机的拍摄工作。

1.2 问题

无人机遥感技术在具体使用过程中也存在问题，无人机飞行在低空自然状态下存在很多影响因素。比如大型无人机无法在植被茂密的地区随意升降，而小型无人机的升降、工作会受到气流等自然因素的影响。这些现象的存在不仅仅导致无人机的工作不能顺利进行，甚至会严重损坏无人机机身。在新时期的发展当中人们应该更多将目光放在提高无人机的稳定性与提高机身性能方面入手，克服这些因素带来的不利影响来改善行业的发展现状。

1.3 无人机飞行类型

无人机型号各异种类不同，因此在进行区分的时候可以根据飞行重要、巡航时间、飞行动力、飞行方式等来进行区分。从重量方面来看无人机可以分为微型无人机、轻型、中型、大型几种。小于5Kg为微型无人机，国内爱好者多采用这种机型。50~50kg之间是轻小型，根据重量随之被称为中型、重型、朝中性无人机。

2.无人机遥感技术在森林资源调查和监测中的价值

2.1 预防森林病虫害

近年以来我国在植树造林与水土保持工作方面取得了比较惊人的成绩，成绩可喜，但是整体上来看整个生态是脆弱的，病虫害的发生能够轻易摧毁现有成就。因为生态系统相对脆弱，因此需要重视监测管理。将无人机技术运用在各种林业病虫害的监测中能够更加容易而科学地进行森林病虫害的防治监测，在无人机上配置可见光摄像机设备监测森林松线虫等病害；通过双光谱相机的可见光与红外线图像等探索病虫害的最佳位置。

2.2 监测火灾

森林火灾是森林资源管理当中需要格外重视的问题，在具体管理当中不仅仅防控困难，救援也存在诸多阻碍。因此森林火灾的防治工作非常重要，进而会森林资源造成十分严重的灾害。无人机能够迅速而便捷、灵敏地完成作业，在森林资源的监测与管理内容中可以监测绝大部分的火灾地区，当发生异常的时候能及时汇报和处理，更加迅速地防控森林的火灾。

2.3 获取林木参数

林业资源调查中可以运用ArcMap来划分无人机遥感图，能够划分土地、植物种类。在划分小区方面，精确度能够控制在89.7%。运用面向对象的提取的方式、人工视觉的方式单向提取单木冠幅，提取单木冠幅之后对比样地面积、树冠面积，获取出林分郁闭度。这些方式计算结果证明单木冠幅提取精度与森林郁闭度有直接关系，郁闭度越增加，单木冠幅幅度反而降低。还可以实现对中低郁闭度的林分选择方面，ArcGlS中加载DOM能够生成图像，得到CHM得到树高。实验中发现这种方式与现场实际测量的差距为0.89左右。高中低不同郁闭度林分钟整体精准度达到0.68。

图1 低空无人机遥感工程流程

2.4 林业资源生物量信息

无人机航拍森林冠遥感影像提取生物量。根据相关研究证明树冠直径和胸径之间有关联性，因此以树冠直径推算出胸径，以胸径和生物量之间的关系得到林业资源中的生物量。无人机遥感技术在客观广播段的基础上获得植被指数能够得到大面积生物量估算方式，指数为VDVI。使用卫星图像来评估森林生物量的信息情况。虽然在实际操作当中图像分辨率会影响到估算的精度，因此卫星遥感和无人机遥感技术的结合能够获取更高精度的森林生物量信息。

表1 低空无人机地面分辨率要求（单位：M）

2.5 湿地调查中的运用

湿地作为地球生态系统的重要组成部分，对区域气候调节、水土保持、生物多样性保护方面发挥了巨大的作用，丰富的湿地资源可以让都市发展更好。国外内学者都使用无人机的遥感技术跟踪拍摄了湿度生态系统，可以运用无人机的拍摄得到湿度生态系统中生物构成，以及为城市湿地的景观规划提供科学的规划依据。

3.发展前景

3.1 类型不断丰富

我国民用轻小型无人机常用荷载传感器类型大多为数码相机，总量约有77%左右。无人机用户中高校和研究机构常常使用多光谱相机、高光谱线相机等。整体上有85%的用户均使用光学数码相机来进行传感器的拍摄活动。数码相机在成像、精度、效率等各方面都会严重影响成图。在未来的发展过程中需要积极解决无人机荷载传感器单一的现状，多研究轻小型多视立体航摄仪、小型机载激光雷达等传感器，积极拓展轻小型无人机。

3.2 完善影像处理标准

无人机航拍系统主要是由硬件和软件构成，硬件包含飞行平台和荷载传感器、飞行控制器、地面监控系统、数据传输系统、地面保障一共六个部分。软件系统航线设计、影像快速检查、影像处理几个部分。法国像素工厂、德国Inpho软件系统、中国测绘科学研究等系统结合网络并行计算取得了可喜成就，在影像信息提取方面节省了大量时间和人力，完善了较为成熟的无人机数据一体化处理。在未来的发展中亟需形成一整套的无人机数据处理系统，提高数据处理的即时性，形成更标准化的处理体系。