浅谈无人机在林业调查中的应用及展望

2021-12-26黄兰先

南方农业 2021年8期

黄兰先

（广西壮族自治区国有七坡林场，广西南宁 530219）

林业调查工作具有强度大、难度高的特点，为进一步摸排林业信息，实现林业数据实时监控目标，加强无人机技术在林业调查中的普及应用意义重大，未来还将伴随森林资源高度数字信息化目标的逐步实现而让相关技术在更多领域有所应用，在现有条件下研究无人机在林业调查中的飞行与使用情况，将有助于取得良好成果。

1 无人机调查具备的特点

1.1 无人机可适应复杂的环境

使用无人机实现对户外林场地理信息测绘，既可以满足林业调查需要，又可以得到较准确的测绘结果。另外，无人机飞行轨迹具有良好可控性，即根据使用者需求合理设置飞行路线。恶劣天气条件下，因无人机机身具有防水性与防干扰性，可确保无人机的飞行过程趋于稳定，无人机软件系统还具有实时更新性，在地理信息更新频率较快的环境下可选取最佳路径飞行［1］。

1.2 无人机可实时处理采集数据

无人机可对采集数据实时回传处理，与以往线下采集信息相比，信息更新效率显著提升。无人机系统内部相当于一台计算机在实时计算处理数据，不但做到了精准识别地理环境，在测绘地理信息期间也将有效提升无人机自身性能，因拍摄图像成本偏低，可根据使用需要存储海量图片，并将采集结果整理到资源库内方便内业加工数据。

1.3 无人机内部可实现数据高精度处理

无人机确定飞行路线后，可实现内部数据高精度处理，有效提升采集点位坐标与矢量图像匹配性，还可根据需要完善数据采集方案，对已采集数据高精度加密处理，促使内部信息资源库更新的同时，逐渐实现预期数据深度加工与制作目标，并根据数据制作需求得到高精确度采集结果，大幅提升测绘效果。

1.4 无人机操作系统简单易学

近年来，无人机之所以得到普及，不但因为其具有诸多同类产品不曾拥有的优点，还因其已逐渐成为主流测绘方式，无人机用户界面友好、内部镶嵌人工智能处理器，可与云端实时对接信息，相关操作步骤与线下测绘仿生还原度高，对采集测绘经验尚浅的人群而言，使用无人机实现入门过程将有助于了解测绘步骤。

1.5 无人机可同时执行多线程任务

根据使用者需要实现复杂功能时，无人机可同时执行多线程任务。当无人机接收使用者相关请求时，在较快的运算速度下，无人机不但可保障复杂功能的同步实现，而且可确保不同线程的程序运行互不干扰，即使同时处理多个复杂任务，也可胜任计算要求，并达到预期计算目标与效果。

2 无人机在林业调查应用中存在的问题

2.1 技术人员对无人机的操作能力有待提升

由于对无人机使用人员不存在较多限制，只需精通无人机操作步骤即可达到预期采集与数据效果，因此可操控无人机运行人员组成具有复杂特点。在实时操控无人机时，不但要根据需要完成无人机的轨迹控制，而且要确保飞行轨迹与预期路线一致性高，但对部分对无人机使用与操控技术掌握程度不娴熟的人群而言，则可能直接致使无人机损毁或数据采集精确性低，因此在实际测绘时，需保证操作人员技术达到对应要求。

2.2 无人机测绘调查应用技术尚不成熟

无人机测绘与调查应用技术虽在近年来得到飞速发展，但部分厂商生产的无人机暂达不到测绘对应标准，未来还需根据实际使用情况，利用技术手段完成无人机升级，使之与无人机飞行技术高度匹配。林场方面应建立对应专业测绘队伍，确保在飞行测绘技术得到升级的同时，进一步提升采集质量。

2.3 无人机设备昂贵，飞行中途易受管控

无人机小巧轻便，但需注意的是设备造价普遍偏高，且设备线下售后网点提供服务较为有限，各地对无人机飞行使用规定不尽相同，若不遵守相关法律规定，则需接受对应处罚。目前，利用无人机进行作业成本较高昂，若设备在运行期间突然坠毁则可能与操控者失去联系，因此应严格按照无人机使用规范与当地管控条例飞行无人机，以确保无人机飞行中途不受干扰［2］。

2.4 无人机轨迹路径对实际调查结果影响较大

无人机飞行路径与轨迹一般由操控方精密规划，若运动轨迹并非最小路径，不但影响调查效率，还可能对调查结果产生一定干扰。因此，在使用无人机规划路径时，要确保路径具有合理性与最优性，应根据无人机外业得出结果测绘对应区域图像，若无人机运动轨迹不受控制，则最终测绘结果将无法有效反映真实区域地理信息。

3 无人机在林业调查中的应用

3.1 有效预防森林火灾

因林场内监控布局密度不如城市道路，受地区气候条件影响发生森林火灾风险等级较高，易被破坏。无人机具备灵敏性，在预防森林火灾时加以应用可对明显火区追踪与监控，无人机内部传感器具备烟感特性，当测绘区域内有明显浓烟时，可将预警信息实时上传，有助于降低林区的经济财产损失。

3.2 科学防治林业病虫害

病虫害严重影响植物生长，采取必要干预途径将有助于降低病虫害发生概率，与其他成本较高的防治技术相比，使用无人机遥感技术捕获最新影像后，可通过实时监控方法对可疑区域多次拍摄图像，分析对应植物受损情况，也可使用无人机喷洒设备，实现对病虫害的有效防治。无人机系统内部可精准识别具体植物名称，可实现无人自动化处理。

3.3 多种技术结合调查林业资源

因林场区域内存在多种植物，若进行线下形式调查，不但费时费力，往往还因人工作业成本偏高，难以取得理想效果，致使相关研究数据不易有效更新。自然界植物生长规律具备研究特点，使用无人机飞行，对采集区域拍照取样，有助于得到具有说服力的采集结果，可提升工作效率，降低人工成本的同时确保林业调查中的人身安全。

3.4 调查生态湿地地理资源

湿地是我国少有的一种地形，保护湿地资源是维护生态平衡的有力举措。随着无人机算法不断优化，其可将某地区植被与占地面积比例进行精准计算，利用遥感测绘技术实现预期复杂功能，跨区域生成对应图像的同时，利用无人机采集数据分辨率较高的优势，测绘较精准的数据，并可在无需人为干预前提下，生成个性化湿地资源保护方案［3］。

3.5 采集复杂地形地理信息

近年来，无人机的应用范围日益提升，选配功能各异的传感器可有效提升采集结果与预期研究内容的吻合度。以往在采集不规则地形地理信息时，因不易建立空间坐标，测绘误差在所难免，而目前在无人机相关摄影技术不断优化的基础上，可根据使用者需要提供不同功能，提升采集精度与质量。

4 未来无人机在林业调查中的展望

4.1 采集精度进一步提升

未来随着无人机设备分辨率的提升，采集精度还将在现有基础上得到进一步提升与优化，不但标志着无人机拍摄技术的逐渐成熟，对测绘领域还具有划时代的意义［4］。梳理地理信息资源库时发现，若对应图像分辨率越高，则拍摄效果越清晰，可使外业采集量显著减少，降低不必要的人工采集成本，达到预期采集效果。

4.2 数据处理软件算法得到深度优化

在使用地理信息软件实现图像与地理坐标匹配过程中，软件对应的内业数据处理能力将决定外业采集结果能否被清晰呈现，在无人机固件不断升级优化的同时，数据处理软件的算法也将日趋成熟，还可利用相关几何与物理学知识，不断优化内部图形计算模型，用近似思想优化相关算法，进而让数据呈现效果更理想，有助于科学评估地区林业自然资源。

4.3 设备兼容性有所提高

在无人机支持功能不断拓展的同时，为应对不同场景采集需求，搭载不同传感器的采集设备将先后横空出世，既标志着设备兼容性的不断提升，又可让航拍技术凸显成熟特点。在采集技术成熟的背景下，对外业与内业测绘结果的质量要求也逐渐提升，进而在趋于成熟的图像处理体系模式下，未来还将继续优化用户体验，提升设备兼容性［5］。