无人机在林业资源调查中的应用研究

鲁宇

（山西省桑干河杨树丰产林实验局林业调查设计队，山西大同 037000）

1 无人机在林业资源调查中应用

1.1 林业资源动态调查

能否精准实时地收集到变化的林业信息是林业调查工作重要的一项。无人机技术具备的快速准确以及能够实时更新的特点恰好满足了这一项需求，能够及时地查明林业资源的变化情况，获取准确的各种林木的生长状况、生态环境变化、生物变化等情况。运用点云数据软件能够快速地反映出生物量、林木覆盖率、树木生长状况、不同树种数量等数据，实现林业资源优化管理，并自动提取相关参数重建三维场景，辅助林业规划和管理工作的进行，另外无人机能够及时获取林业资源多样化种类多维度空间结构，保障生态环境的平衡。我国目前的传统林业调查工作依然是以大量的人工为主，加上一些环境的复杂性导致调查工作量大、准确性低的问题，就逐步导致管理散乱的问题，在无人机的参与下大大改善了这一问题，能够相对高效准确的调查林业资源的实时变化，很大程度上优化传统调查手段的局限性。

1.2 火灾监测

森林灾害中最严重最具破坏力的就是火灾。由于很多地区的林业面积较大且交通不便利，人工调查无法完成，卫星遥感技术能够一定程度上解决问题，但是由于卫星本身的运转周期以及分辨率不够高的限制，火情难以在第一时间得到控制；有人驾驶的飞机能够弥补，这种方法能够高效快速地发现火情，但是缺点是成本比较大且我国现使用的设备比较陈旧，一方面不能有效地进行监察工作，另一方面在发生烟雾或者其他能见度低的情况会给驾驶员带来一定的安全隐患。无人机能够有效地解决上述问题，具有成本低、效率高、操纵方便、活动灵活的优势，特别是人或者车无法到达的地区无人机的独特优势就突显出来，但目前我国的无人机技术仍然是处在一个刚刚起步的阶段，距离发展成熟还有一定距离，并没有能够完整地监测火情并制定救援方案的系统，其次夜间监测需要的设备也不完善，有待持续改进。

1.3 病虫害防治监测

病虫害在林业资源灾害中的破坏性不亚于火灾，现阶段我国关于林业资源中病虫害的防治工作主要依靠人工的勘察和防治，这种功能工作方式不仅极大的耗费人力物力，同时还存在周期长效率低的缺点。利用无人机结合既有的测控技术以及影像采集技术进行林业资源病虫害调查，兼具降低成本和提高防治效率两种优势，为后续的防治工作，清查工作提供了基础。治理病虫害措施传统方案是远距离人工喷射，这样的方法对较高的树木效果不佳，另一种办法是采用有人驾驶的飞机进行喷洒，这样的方式由于飞机自身体积较大，以及其他问题只能采用远距离的喷洒手段，因此无法定位到具体一株植物，可能会使周围健康的树木、水源、土壤受到影响。无人机的采用就很好地弥补了这些缺点，无人机能够专业、准确、高效的定位到某一株植物，起到节约成本和增加防治效果双重作用，与此同时无人机飞行时会产生一些气流，这些带有力度的气流恰巧起到增加药物的沁透程度的作用，以及减少药物对人工的伤害，值得在病虫害防治中进行推广使用。

1.4 其他方面应用

无人机在林业资源调查中还作用在很多其他方面，例如湿地调查、水文调查、生物调查等，利用无人机能够在这些工作中节省大量的人力物力，与此同时提高工作效率。利用无人机对湿地地形和植被的调查能够极大程度的提高湿地利用率和景观化程度；无人机技术能够将生物数据转化为图像信息，通过建立对应的树胸模型借助树生物量方程预估出树干的生物量，对维护生物多样性具有一定意义；精准的水文调查能够一定程度上控制水旱灾的发生，维持生态平衡以及一定程度上有效地保护森林，防止水土流失的情况。

2 无人机技术在林业调查中应用的局限性

（1）其实和卫星遥感技术相比较的话，无人机技术是相对落后的，具有较大局限性，且森林密闭情况严重，实地遥感技术难以保证信息的精准程度。另一方面就当前投入的设备来看，无人机设备的体积和质量都比较小，面对天气不佳的状况的时候稳定性会受到很大影响，这就很容易在工作中受到大风的影响，导致设备的稳定性不够，产生颠簸晃动等情况导致得到的数据不准确，不仅导致数据收集以及监测结果不准确，这也间接对后期的数据校准工作以及规划工作产生影响。

（2）当前投入使用的无人机普遍体积小、重量轻，难以承受较高的承载量，只能安装一些小型的监控设备，由于设备本身的技术不足，所以飞行时有时会偏离航线，导致出现重复拍摄或者漏拍的情况；另一方面现在应用在无人机上的摄像装备也无法完成拍摄对于精准程度的要求，同时飞行中的震动也会对影像清晰度造成影响，不同的地表高度也会影响拍摄出来的效果，因此难以通过影像拍摄得到正投影，也无法准确判断相互重叠起来的树冠的情况。

（3）存在的技术问题。就目前情况来讲，虽然无人机技术已经取得了一定的成果，但是大多数数据采集和调查还是以数码相机或者激光雷达作为主要设备，更多科技含量较高的设备还在研发中，处于有待普及状态。通过研究调查，要想更好地发挥无人机的作用，要解决的技术问题有：无人机光学载荷问题、红外遥感影像问题、无人机激光雷达问题。这些技术问题的改进能够极大地提高无人在调查林业资源时的准确率，提供更加清晰的影像资料，更大程度上辅助后续的各种工作。

3 促进无人机在林业资源调查中应用的发展措施

3.1 完善相关法律法规

目前我国对无人机使用和管理的相关法规政策还需要完善，相关法律法规不完善严重阻碍了无人机技术在该领域的发展，更是导致缺失了相关的行业标准。所以尽快完善相关法律法规是能否使无人机在林业资源调查中更好更广泛应用的键所在。

3.2 优化无人机硬件配置

由于林业资源调查工作的特殊性质带来的复杂性和不确定性，对工作工具的要求很高，无人机的精准程度、稳定性、续航能力、操作便捷程度、驾驶智能程度等方面都需要提高，以及防风防水，自动避障等技术也需要提高。

3.3 健全相关软件

目前无人机技术对于数据的提取和分析情况仍不够全面和精准，所以迫切需要开发更加专业更加精准便捷的软件系统，只有这样才能满足日益发展的林业的要求。

3.4 融合现代新型科技

科学技术和信息技术的不断发展，对无人机的发展都是具有很大助益的，应该在发展中更多地融入高新技术和吸收更多的高科技人才，多进行学术研讨会，建立专业的科技部门，辅助行业更好更精准地进行调查工作。

3.5 其他措施

我们还应该降低人为因素对林业资源调查工作的影响，人工工作量过大的问题应该被改善，无人机的投入使用能够一定程度上代替人工，减少工人使用量，同时提高工作效率，并降低误差，得出更科学更精准的调查数据。丰富模型种类也是林业资源调查中很重要的一部分，应该针对不同树种，捕捉不同特点建立不同的模型，针对差别木种进行评估，不断发现更多未知植被的生长环境和生长特点，以辅助更好的建立多样化的管理方案。

4 无人机在林业调查中应用的前景

无人机技术在林业资源调查研究及保护防治中的应用有着极大的前景和良好的发展机遇，虽我国现在无人机技术还处于初步阶段，但是不会停止发展的脚步，科技进步的速度不断增加，人机技术的发展和进步能使得无人机更广泛地应用在林业资源的调查中，甚至逐步应用在大面积的自然保护区、热带雨林保护区以及人工难以工作的区域。无人机技术与传感器技术，通信技术以及其他科学技术的结合，能够将无人机使用率进一步提高，不断提高林业工作的准确率和高效性。

5 结语

在林业资源的调查工作中，无人机的使用越来越普遍，无人机更需要具备高精度的检测技术才能够准确定位林业资源的分布、状态以及动态变化情况。无人机的使用能够更加专业准确地提高病虫害防治工作的效率，更快速做出火情分析和对应措施，更科学的预防自然灾害，使得林业得到更好更快的发展。虽然我国目前无人机技术还处于初步阶段，但是相信通过不断发展和进步，无人机技术的应用必然会带来林业资源调查工作的大变革。