试论无人机技术在林业工作中的应用

刘雨丝

(广西壮族自治区林业勘测设院，广西 南宁 530011)

引言

当前现代科学技术的飞速发展，无人机技术也不例外，并且该技术已广泛应用于地质调查、天气监测和安全等各个领域。其可以收集高分辨率照片并进行分析，有效补偿传统卫星遥感信息采集的缺点。在林业工作中，无人机技术的应用节省了大量的人力和物力，减少了人员的工作量，提高了林业工作监测管理的质量标准。

1 无人机技术概述

1.1 无人机技术的优势

当前的林业研究迫切需要更准确的数据来为林业发展提供数据支持，但是常规的林业调查通常既麻烦又困难，常常必须深入研究山脉和林地，并且对短工作周期和数据准确性有很高的要求。无人机技术具有高灵活性、快速响应、高分辨率和宽范围的优点。其可以减少人工审查的时间，减轻劳动强度，满足林业研究的要求，大大提高了林业研究的质量。因此，与传统的研究方法相比，在林业研究中合理使用无人机技术具有许多优势，如可以快速、准确地获取林业信息，从而提高调查质量。与传统的卫星遥感技术相比，无人机技术具有更大的灵活性，特别是在某些紧急情况下，可以保持对地面的远程监视，不仅可以防止人员遇到危险，而且可以实时监测林业面积，有效提高林业调查研究的速度。

1.2 无人机技术的特点

1.2.1 结果全面

无人机技术通过剪切DOM文件使林业研究工作更加方便和高效，使其成为一种全新的浏览软件。无人机技术可以使用相关软件和技术对林业数据信息进行三维建模，从而可以直观地显示林业调查信息并提高林业调查数据的准确性。同时，无人机技术可以自动剪切跟踪数据的结果和图像，有效防止视角变形，使其成为良好的卫星遥感图像。此外，无人机技术可以执行自动地形分析，补充DSM模型并提高林业研究的安全性和速度。

1.2.2 自动处理

无人机遥感技术可以准确地获取林业数据并自动处理收集到的林业数据，为林业研究提供精准度更高的数据信息。同时可以对自身捕获的材料和指标进行更科学的校正，并为林业调查数据和科学计算的准确性提供了有力的保证。在使用无人机进行航空摄影时，可以使用GPS定位信息系统合理地处理航空摄影的结果。此外，无人机技术还可以转换收集到的林业数据的格式，从而有助于成功执行调查工作以跟进林业测量工作。

1.2.3 反应快速快

使用无人机技术可以快速处理林业数据以进行分析和监视，这大大减少了数据处理时间，并且硬件要求低，可以更好地保证林业检查系统的正常运行，而信息数据可以提高效率收集和处理。

1.2.4 分辨率高

无人机的遥感系统能够以标准化格式输出跟踪的林业数据，从而将摄影技术以及工程和勘测工作有机地结合在一起。在使用无人机技术进行林业研究的过程中，GPS系统可以准确计算相关的地理位置信息，同时使监测数据的准确性适应研究需求，从而提高空间分辨率，准确化林业调查的结果。

2 无人机在林业工作中的应用

常见的林业任务主要包括林业病虫害监测、林业资源研究、野生动植物保护与管理、林业防火和绿化等。如今，随着3S技术的发展和我国实时图像和视频传输的逐步采用，让无人机技术在林业日常经营中使用起来，大大提高了工作效率和准确性，节省了劳动力和物质资源，具有明显的优势和广阔的应用前景。在林业中使用无人机的好处是巨大的。随着我国科学技术的飞速发展和3S技术等先进技术的出现，无人机也得到了相应发展，配备了摄像头，以及用于传输数字图像等系统。其通常用于林业作业中，可以全面提高林业作业的质量和效率，并且有着极大的未来发展前途。

2.1 在林业调查中的应用

当前，在林业资源研究中，通常将遥感数据或一些林业文件用作参考源，现有调查结果用于室内研究，现场调查人员根据室内研究结果进行现场调查。尽管此方法完成了林业调查工作，但主要缺点是未使用实时图像。在野外调查期间，对于一些更具挑战性的环境或地区，野外调查人员无法确定指定时间内的林业地区实际情况。无人机的使用可以进行实时记录，在很短的时间内进行全面的林业勘测，获得高分辨率的图像，包括林业的平均高度、胸径和其它信息。并可以帮助野外研究人员及时准确地保护林业。在分类的情况下，还可以获得全息3D个体木材信息。林业调查应结合相关的实践经验，要求野外研究人员对林业进行深入研究，并对各种因素进行系统而全面的研究。林业研究是困难而危险的，特别是在某些地形困难的林业地区。而无人机技术可以适应这种具有挑战性的环境、地形等，并且可以获得准确而完整的林业管理信息，进而确保研究人员的健康和安全。

2.2 在林业管理中的应用

在林业中，非常重要的内容之一就是做好管理工作，最大的问题是林业砍伐。此外，还有自然灾害，反映在火灾、暴雨、台风、病虫害中；人为破坏，体现在大规模的人为开垦和林业砍伐中。如果不采取有效措施保护林业资源，将会破坏环境，并产生不可逆转的后果。因此，加强林业管理非常重要，在林业中使用无人机技术可以了解林业被破坏前后的情况，这有助于林业部门科学地监测和审查该地区林业资源的情况以发现林业问题，并及时向有关部门反馈，解决问题，更好地保护林业资源。关于破坏或非法占用林业资源的问题，负责的林业经营管理部门应充分重视对受损林业和非法占用林业面积的科学预测和计算。案例研究表明，现代林业面积测量方法包括视觉草图和计算(通常由工人观察)，在地形图上确定林业区域的地形位置，然后使用如测距仪之类的工具来计算面积。但是，此方法的实际应用更为复杂，并且取决于人为因素，一旦发生某些错误，则无法有效保证字符质量。GPS测量主要基于GPS定位，员工进行实际测量时必须佩戴GPS。定位系统测量步行距离并形成一个闭合圆以计算面积，GPS定位器轻巧先进，可以提高计算结构的准确性和效率。在某些应用中存在一些缺点，需要本领域技术人员来解决。在研究区域内进行了现场调查，不能保证研究区域的地形和周围环境。不可避免地会出现一些安全问题，如果提前采取预防措施，将会有射击的危险，并且会影响射击的准确性。仪器测量更为传统，通常在没有地形图或定位系统的情况下使用。尽管此方法可以测量区域面积，但从客观角度来看，其可以获得的信息很少，林地数据的结合来衡量该地区的受损面积和工作量非常多。

2.3 在火灾监测中的应用

一旦林业发生火灾那将是一种突发性、高破坏性事件，是对林业资源影响最大的自然灾害。对于林火，不当使用人工火引起的火灾占90%以上。林业火灾监测是林业管理的主要内容之一，救援人员必须按时到达火场，扑灭大火非常重要。传统的火警监视是由专职人员轮流巡逻或使用卫星进行观察的，人工的检查对天气、环境和其它因素极为敏感，并且测试区域小且效率差。卫星监测受到时间和空间分辨率的影响，获取信息的时间非常长，无法及时发现早期火灾。无人机技术可以实时跟踪大面积的林业火灾，及时发送信号并报告火灾情况，从而使消防人员能够及时扑灭大火。如，山东省林业局使用无人飞行器及时收集林业火灾信息，准确分析火灾状况、位置和面积等重要信息，最终很快消灭了火灾。

2.4 在林业有害生物监测防治中的应用

当前，我国林业活动中的病虫害监测与控制主要包括使用黑光灯捕获和喷洒农药。但是，随着我国林业面积的逐步扩大，在气候、环境、病虫害等各种自然因素的影响下，林业病害也呈现出逐渐上升的趋势，传统的病虫害监测和防治方法不再有效。使用无人机可以大大提高生物监测和控制的质量和效率，并减少病虫害对林业的破坏。在我国的某些地区，无人机被用来控制病虫害。如，在山东省的某县，无人驾驶飞机被用来监测和控制影响该地区橡胶树的病虫害。实际应用表明，无人机喷洒农药的效率大大提高，用无人机喷涂1h对应0.2h的手动控制。其可以实时跟踪疾病和虫害，并采取有效措施加以预防。此外，山东省的某县还使用无人驾驶飞机操作植保机，在红果酱树上喷洒农药，从而达到防治病虫害的理想成果。

以上几种方法在进行计算时取决于主观和客观因素，不能保证测量结果的准确性。但是，使用无人机技术可以快速而准确地获取有关林业资源各个方面的信息。同时，还可以使用其高分辨率相机从不同角度观察和拍摄林业区域，结合适当的工具来组建团队并计算位置，以计算有关所拍摄图像数据的信息。最重要的是，无人机技术具有高度的适应性，并且不受天气和地形等因素的影响。就测量精度和及时性而言，无人机是最佳选择。

2.5 基于RTK技术的无人机应用

基于3D RTK的建模技术简单的图像位置估计操作，一旦获得图像匹配结果，就可以估计图像的整体一致旋转参数，进而让其转换为标准坐标系，实时图像安装效率和重建的初始值很高。但是，重建的精度取决于RTK的精度，因此需要具有高精度单点定位RTK的无人机。在执行RTK数据处理时，主要使用专业数据处理软件，如CASS 9.1。通过该软件，可以根据RTK收集的数据绘制地形图。目前，许多无人机都使用RTK技术，以使森林调查更加准确和高效。

3 林业调查中对无人机技术应用需要优化的问题

3.1 拼接与几何校正

当前，无人机所使用的几何校正大多数都是多项式校正，其精度相对较低。林业调查(如二级图像)要求的准确性相对较低，但必须满足最基本的要求。来自无人机的遥感图像的几何校正已经成为技术领域中的研究领域之一。实时传输由无人机捕获的数据，并且实现其与地形和其它关联数据的有效对准，则可以大大提高其几何精度。无人机虽配备小型数码相机，可以捕获大量图像，但是其图像尺寸较小，还需要仔细研究诸如快速图像拼接的技术。

3.2 计算机纹理分析

在进行林业调查时，通常需要确定树木的种类、密度和植被直径，以便计算林业储量。可以从无人机捕获的图像中准确判断此类数据，但实际进度受到严重限制。因此，有必要积极提高无人机航拍图像的分辨率，丰富纹理信息，使用计算机分析其纹理，更准确地获取这些信息。

3.3 升降与抗风技术

林业调查通常需要在山区进行，因此很难找到符合无人机起降标准的地点。在恶劣的现场条件下，很容易损坏无人机。当使用小型无人机时，通常其高度很难满足林业勘探的需求，并且低空运行受风速和风向影响很大，一般可以通过增加无人机的重量来提高抗风能力。但由于起飞、着陆和电量的限制，无人机无法随意称重，而且重量增加了无人机的能耗。因此，对于无人机技术在林业研究中的应用，解决无人机起升技术或在提高抗风性能的同时降低起升要求非常关键。

4 对策建议

4.1 进一步提高无人机性能

目前，无人机用于许多领域，我国的无人机生产技术处于世界领先地位。但是，无人机技术在林业研究中的应用还处于初步阶段。在化学制造和其它方面仍然存在许多挑战，并且需要通过进一步深入的研究和开发以确保其应用来增加对无人机的生产投资并提高其性能。

4.2 组建无人机林业调查专业队伍

在公司招聘合适的技术人员，对部门人员进行技术培训，并通过选择技术人员组成专业团队。林业主管部门应高度重视在林业研究中使用无人机，特别是培训专业人员和技术人员，大力支持建立专业团体，并促进无人机在林业研究中的广泛使用。

4.3 制定无人机林业调查技术标准和规范

无人机林业研究尚没有技术标准和规范，林业研究部门的要求也因地区而异。需要为使用无人机的林业勘探制定一套完整的技术标准和规范，为不同地区、不同类型的无人机，不同负荷和不同公司创建适当的标准，并统一无人机的技术参数、基本操作程序和数据处理方法等，进而促进无人机在更多地区的普及。

5 结束语

综上所述，无人机技术在林业中的应用还处于起步阶段。为了充分利用无人机技术的功能优势，有必要增加技术创新并不断提高无人机的技术水平。无人机特性的另一个更新和改进，同时有必要进一步扩大无人驾驶技术的推广和应用，以更好地为林业事业服务，为林业事业的可持续健康发展作出贡献。