无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的应用

地力夏提·包尔汉

（新疆林业科学院现代林业研究所 新疆乌鲁木齐 830000）

无人机是基于无线电和程序远程遥控技术从而实现无人驾驶飞行的飞机系统，在运输、侦查方面发挥着非常重要的作用。无人机由于应用方式的不同，又分为军用无人机和民用无人机两种类型。无人机系统是以无人机（UAV）作为一个飞行平台，能够搭载各种类型的传感器，飞行高度在4 km以内，利用无人机遥感系统，能够及时获取遥感图像、数据和视频资料等，所以无人机系统主要包括航空遥感与摄影测量两个系统。无人机遥感系统实现了无人机技术和遥感（RS）技术的充分融合，并发挥GPS精确定位系统的优势，在空中飞行过程中，便可针对相应目标进行拍摄成像，后期处理相关数据，实现了3S（遥感技术、地理信息系统和全球定位系统）技术集成。相对于应用于军事领域敌情侦察、目标跟踪无人机系统而言，目前民用无人机遥感技术已经普及应用到气象观测、资源勘察、农业林业监测等诸多领域当中，发挥着越来越重要的作用，受到各行各业的青睐。

1 无人机分类

科技水平不断发展，无人机的种类和型号也日渐增多。目前，对无人机主要根据无人机动力方式、载重、巡航时间以及用途等进行分类。

（1）根据重量方面进行划分，有超重型、重型、中型、微型和轻小型几种类型。超重型达到2 000 kg左右，重型为200 kg～2 000 kg，中型则在20 kg～200 kg之间，轻小型为5 kg～50 kg。现在很多无人机爱好者主要应用的是微型无人机，重量在5 kg。

（2）根据无人机具有的续航能力，有近程、中程以及远程之分。近程无人机的飞行距离一般在50 km，续航时间约为5 h；中程无人机飞行距离一般约为50 km～1 500 km，续航时间约为5 h～24 h；而远程无人机，一般飞行距离在1 500 km以上，续航时间达到24 h。现在民用无人机的主要类型是近程无人机。

（3）由于无人机存在不同的动力，又有燃油和电池不同动力类型。燃油动力无人机的动力主要以流量为主，具有很强的带动力，可以达到持久续航的效果，然而机动性方面相对不佳；电池动力无人机不仅机动灵巧，而且非常快速，既环保又经济。

（4）由于飞行方式不同，无人机又有固定翼和旋翼之分。固定翼通过人工方式进行启动，借助固定弹色或者跑道滑行来实现起飞，固定翼无人机对飞行场合有着相应的要求。旋翼无人机在启动过程中通过直升起降的形式来完成起飞，非常灵活方便。

（5）由于无人机存在不同的用途，又有军用与民用之分。

2 林业资源调查工作中遇到的困难

2.1 数据精准性还亟待提升

现如今，林业资源调查工作主要是为了有效掌握林业资源的生长情况、数量和质量等相关数据，同时，有效监测林区当中的动植物与环境条件等，进而对林区范围以及林地资源制定出更加科学的经营计划。由于林业单位调查力度不大，专业人才缺乏，同时森林资源非常广泛，多处于偏远山区地带，导致林业工作人员在深度调查方面存在很大不足，影响数据调查精准性，难以为森林资源的规划与管理提供有效参考[3]。

2.2 监管难度较大

林区微生物与自然环境也是林业资源监测管理的重要对象，然而在信息采集过程当中受环境影响，且微生物的种类和数量在林区当中处于动态变化，导致林业档案难以实时跟踪资源走向，影响区域规划设计方案的合理性。现如今，林业资源在各地分布不均，而相关的管理人员较为固定，难以结合地区实际分配相应数量的管理人员，导致出现有些地区工作人员工作量繁多，而有的地区工作人员则相对闲散的情况。

2.3 专业的技术人员较少

林业资源调查与监管工作的工作量是巨大的，仅凭人工手段很难高效完成，所以，在林业资源调查监测过程当中，应当充分重视现代化技术应用。然而，有的林业工作人员专业技能素质不高，没能充分认识到林业资源调查监测工作的重要性，对无人机遥感技术运用还不熟练，影响工作效率。

3 林业资源调查与监测工作中无人机技术应用优势

通过无人机遥感技术，能够对不同地区开展高光谱分辨率与可见光波段分析，对各区资源规划以及植被生长情况进行准确的记录。遥感设备与航空摄影设备搭载在轻便灵活的无人机上，具有较高的机动性，天气光照条件不会对其造成影响，可以对林区开展全面的林业调查工作[1]。同时生产与维护无人机的成本投入不高，获取的数据非常精确，无人机可以在林地当中自由穿梭。正是由于这些优势，在林业资源监测工作当中，无人机遥感技术得到了普及应用。林业资源调查过程中，利用无人机遥感技术，可以在较低距离、高分辨率基础上对各种树种清晰地进行观测。现如今，无人机遥感技术将GPS系统、无线电、传统图像传感技术充分结合，作用优势更加的明显。工作人员通过数据中心操作，对无人机航行轨迹进行调整，便可以实现对林业资源图像的精准获取，高效地开展林业资源调查与监测工作。无人机遥感技术系统主要由飞行系统、电气系统、通信系统、电力系统、地面控制系统等共同组成，各系统共同运行，达到智能化飞行与航拍图像信息自动化处理效果，工作人员通过无人机传回的图像，并根据工作要求通过后续平台完成一体化操作，实现各种信息数据显示、分析、储存、应用等，使工作人员能够更好地掌握林业资源变化趋势。无人机遥感技术应用使得林业清查范围进一步拓宽，更为工作人员的监管工作提供了大量的信息数据，使工作更高效，将无人机遥感技术基础性、动态性、层次性、高效性的特点充分体现出来。通过无人机遥感技术应用便可以在短时间内及时有效地开展林业调查和监测工作，掌握林业资源变化情况，同时调查林业资源过程当中，通过无人机遥感技术，能够对不同层次遥感资料进行探测，并在相应技术基础下对有关数据进行转化，使得样本精准性大幅提升。另外，遥感技术还可以依照林业资源具有的周期性和再生性特点，动态地提供有关信息数据，实现动态化调查和监测林业资源的效果。无人机遥感技术还能为林业蓄积量以及用地面积提供相应的图像资源，信息采集过程当中，可以大幅减少噪音影响，提高林业资源调查监测工作水平[2]。

4 林业资源调查与监测工作中无人机遥感技术的实际应用

4.1 监测森林火灾与病虫害

森林火灾有着极强的破坏性，对森林资源会造成灭顶之灾。传统的森林火灾监测主要是通过人工巡回防护来进行，受地域影响，工作效率非常低，很难及时监测到早期小面积的火情，从而延误火灾扑救。而通过无人机遥感技术，能够对森林资源大范围地开展检测，而且高清相机和红外成像仪可以对火区位置精准定位，及时上报。而且基于无人机遥感技术，空间遥感图像可以对火灾做出准确预测，以便采取有效预防措施与控制措施，减少森林火灾带来的不利影响。现如今，无人机遥感技术在传感器类型方面有了很大突破，如激光雷达和立体航摄仪，能够针对林区病虫害问题，实施多波段成像技术处理，对林木病虫害准确识别，并搭载农药喷雾器来实现精准防治。

4.2 林业资源调查运用

在林业资源调查规划工作当中，通过无人机遥感技术，可以对不同的树种类型、树木高度遥感影像进行抽调，快速整理目标地域山地资源，转变过去通过人工手段进行实地探测的情况。而且基于无人机遥感图像，可以结合地表不同物象呈现出不同的影像色彩，还能实现对林地违法占用情况的实时观测，指导工作人员科学规划林地建设方案，提高林地利用率。应用无人机遥感技术不会受到不良天气的影响，能够为工作人员提供最新的信息数据，通过图像处理手段，将森林覆盖率充分展示出来，增强调查效果和提高质量。工作人员利用传统的调查方式对森林资源进行调查过程当中只关注森林面积和树木种植种类方面的调查，而通过无人机遥感技术的应用，能够全面分析森林生态环境，对区内各种树种动态信息科学把握。特别是民用小型无人机，随着搭载量不断增加，续航能力逐渐提升，能够更加持久而又大面积地进行拍摄，森林空间分辨率得到提高，从而进一步丰富波谱特征与纹理特征，指导工作人员科学合理地绘制森林分布图，使叶面积指数估测以及森林叶绿素含量光学模型演示效果大幅提升，指导工作人员更加科学地进行小班区划的森林规划。

4.3 提取林地生物信息

通过无人机遥感技术，能够对树冠进行拍摄，生成遥感影像，工作人员通过这些影像数据便可以对林区生物量做出准确的测量和估算，特别是清晰度更高的影像设备搭载在无人机上，可以使单目生物量分辨率大幅提高。另外，在提取湿地生物量信息数据方面，无人机遥感技术也发挥着非常重要的作用[4]。现如今，森林商业价值不断提高，很多林区被开发成旅游区，观光人员的大量增加有可能对生态环境造成很大破坏，借助无人机遥感技术，还能够达到智能化巡防的效果，更好地保护森林资源。

5 结语

总之，无人机遥感技术的快速发展给林业工作人员开展林业资源调查与监测工作提供了极大的便利，大幅提高了林业资源调查与监测工作效率和质量，同时在保护森林资源方面也发挥了巨大作用，借助高清晰度的影像拍摄以及实时监测，能够使林地资源信息准确性得到大幅提升。然而，当前在林业资源调查工作当中，无人机遥感技术应用还有很大的不足，有关人员必须要结合林业资源调查与监测工作实际，进一步加强研究，提高无人机遥感技术的应用水平，更加高效地开展林业资源调查与监测工作，为林业资源持续健康发展奠定良好的基础。