无人机遥感技术在森林资源调查中的应用探讨

石 瑜

（融水县国营怀宝林场，广西 融水 545300）

引言

我国已经进入工业化、城镇化、市场化、国际化快速发展阶段，党中央提出生态文明建设重大战略决策，并提出“绿水青山就是金山银山”的基本理念，森林资源作为生态文明建设的重要载体，因此摸清森林资源家底是当前工作的重中之重。在信息化技术的当前，进行森林资源调查工作完全可以利用无人机遥感技术，采用多元遥感（高分辨率卫星遥感、高清航天遥感、机载激光雷达遥感）等专业技术，为“天空地”一体化为基础的新技术、新方法、新规划、新目标提供技术支撑，极大减少人力物力资源消耗，减少外业调查工作量，降低劳动强度，提高森林资源调查工作效率，并且也避免人为因素对森林资源调查数据结果的影响。本文主要分析在森林资源调查中如何利用无人机遥感技术以及无人机遥感技术的应用方法，为相关调查人员参考，并对调查成果提出修正意见。

1.无人机遥感技术概述

1.1 无人机遥感技术。在进行森林资源调查中，无人机遥感技术能有效掌握全面的森林动态信息与相关的具体数据等，在应用的过程中无人机遥感技术具有低成本、低风险，高效率、高标准的应用优势，并且在无人机遥感技术中可进行自动化的处理模式。例如在利用无人机遥感技术对森林资源具体林木数据进行捕获时，数据会形成自动化的处理模式，将设备的各项指标进行修正从而为后续精准的测量与计算提供标准依据。无人机遥感技术目前已经成为对地观测、自然资源空间信息采集等快速、高效、精准、大范围获取的主要技术之一。尤其是目前随着无人机搭载热红外、高光谱、激光雷达等多源遥感观测平台的形成，为森林资源、自然资源高频次、区域化监测提供了全新的技术手段。

1.2 无人机遥感技术的应用优势。无人机遥感技术的应用优势在于快速、高效、精准、多产，且无人机型号种类较多，能够适应多种自然环境下工作。在大范围开展森林资源调查时可利用固定翼型无人机对森林资源进行航拍采集信息；在小范围调查时，可利用RTK多旋翼型无人机进行实时采集。利用无人机遥感技术航拍采集地理信息、森林资源信息等，帮助调查人员快速整理相关数据和系统分析数据。结合设立地面监测点抽样调查，通过建立数据模型，修正各项主要参数，可有效实现无人机遥感技术开展森林资源资源调查成果与人工开展森林资源资源调查成果的可比性和互补性，使无人机遥感数据采集更加准确。利用GIS地理信息系统，建立健全森林资源管理平台，统一管理森林资源档案数据，形成可视化管理能力，打破传统森林资源调查成本高、效率低的调查模式，有效解决在森林资源调查中存在视野死角、调查不全面等问题。充分利用“空—天—地”森林资源全要素遥感技术服务体系，利用无人机遥感技术形成遥感监管技术服务链条，建立了森林资源动态调查与开展森林督查工作相互结合协作机制，同时培养了一支专业对口、技术过硬、结构合理、经验丰富的遥感技术人才队伍，为县级森林资源规划设计调查、森林资源管理和监测、生态文明建设提供强有力的技术支撑和服务保障。由此可见，无人机遥感技术的应用优势是非常全面的，基本涵盖了所有针对森林资源调查的各个环节，并且为守护我国生态环境、林业建设等作出了积极有力的贡献。

2.无人机遥感技术在森林资源调查中的应用价值

2.1 利用无人机获取地理信息进行林（土）地分类。在森林资源调查中，利用无人机遥感技术获取地理信息DOM高清地表特征影像图，是完全能够满足森林资源调查林（土）地分类技术标准要求的。

在满足总体蓄积量精度与小班面积精度要求下，利用无人机遥感技术进行实地表征信息采集，通过预处理，获取高清DOM影像，结合人工地面抽样调查，确保无人机遥感技术在林（土）地划分的准确性，能够满足第三次全国国土资源调查《土地利用现状分类》（GB/T21010-2017）标准。根据森林资源调查的有关要求，对林（土）地分类标准进行细化与完善，增加了林地、园林以外的9类土地中将林地分类分为乔木林地、竹林地、灌木林地等类型，并且增加耕地乔木林地、耕地竹林地、宅旁乔木林地、宅旁竹林地、宅旁灌木林地等17个四级地类。结合《广西壮族自治区2018年度林地及森林资源变更调查操作细则》与《2009年森林规划设计调查技术方法》土地分类标准，再次进行细化，并增加林土地类型代码标注，确保森林资源调查成果与第三次国土调查成果有效衔接。

2.2 利用无人机遥感技术进行小班区划。利用无人机采集地理信息数据，通过预处理，获取DOM高清影像图，结合高分辨率遥感影像图、谷歌影像图、天地图、卫星遥感图等，以分界明显的林地小班边界区划小班。在小班区划中，以GB/T21010-2017为基础标准统一区划，再按森林资源调查土地类型进行细化。以无人机采集获取DOM高清影像图为参考底图，完全能够满足小班区划精度要求。如以林区道路为分界线，其精度完全可以控制在5个像元(2.5米)以内；人工林小班之间、人工林小班与天然林小班之间的界线区划精度完全可以控制在一行树木以内(3~4米以内)；天然林小班之间的界线精度控制在10米之内。能够满足林地(含非林地森林)面状小班最小上图小班面积400平方米的上图要求；满足防火线、防火林带、铁路、公路、乡村道路、林区道路、河流等线状小班最小上图宽度4米的上图要求。

2.3 利用无人机遥感技术进行林分调查。在林分调查中，主要调查林分平均胸径、平均树高、优势高、单位面积断面积、单位面积蓄积量、林木密度（郁闭度）、平均年龄等。利用无人机遥感技术进行林分调查，其基本方法是利用无人机激光点云数据采集。首先将激光点云数据分为地面点、植被点和非植被地面点(如建筑物、铁塔、电线等)3类，用地面点生产数字高程模型(DEM)，用植被点生产数字表面模型(DSM)，并将植被点作归一化处理，得到数字树冠层模型(CHM)。其次对植被点数据作归一化处理，计算统计特征参数，得到大量与林分高度相关的高度变量(如平均高、中值高、各个分位数高度等)、与林分密度相关的密度变量(如冠层密度、各个分位数密度等)和与地形相关的地形变量(最低值、最高值)等。利用无人机激光点云数据，结合地面样地调查数据，分树种筛选林分变量（林分平均高和优势高不分），建立林分参数估测模型，通过优化和检验，最后确定最优林分估测模型，利用最优林分估测模型编制该地区林分参数分布图。同时利用无人机激光点云数据生产全县(DEM)地貌图，从而提取小班海拔高、坡度、坡向、坡位等地理自然环境信息，并给各个小班属性予以赋值。结合历史资料和实地补充调查，以及往年经营管理数据，使利用无人机遥感技术进行的森林资源调查成果与前期森林资源调查成果、林地变更“一张图”等有一定的可比性和一致性。

2.4 利用无人机遥感技术在林业日常工作的应用。利用无人机遥感技术结合县级森林督查工作的常态化开展，加强对生态公益林数据整合和日常监管力度。结合2020年广西壮族自治区重点公益林区划落界成果，将重点生态公益林数据整合到小班区划中，并根据小班区划结果对其进行局部修正。可利用无人机遥感技术调查森林林木质量，比如调查林木的生长生存、林木质量、森林病虫害等，可结合人工地面现场排查，分析辨别林木生长、林木质量、森林病虫害等林木的优劣情况和存在可能发生森林病虫害情况。可利用无人机遥感技术进行森林火灾预防检测与森林火灾评估，并为森林防火工作作最新的科学决策依据。在森林资源管理中，森林火灾预防与检测是必不可少的工作，也是非常重要的一部分，可利用无人机遥感技术的光波以及热红外传感器采集相关数据，有效做好森林火灾预防和实时掌控火情状态，为相关人员提供科学决断依据和制定相应防护措施，以此减少森林火灾的发生和减少森林火灾造成的损失。

结束语

在森林资源调查中，使用无人机遥感技术不仅降低了外业调查工作量，也可避免人为因素影响调查精准度，还能够提高工作效率、工作质量和调查成果的精准度和可信度。无人机遥感技术可根据调查内容和调查精度要求不断完善技术支撑体系，以此探索出互联网+、大数据和云计算等现代科技应用，不断加强对林业高科技人才、综合应用人才队伍建设，打造出高水平智慧调查模式，以此适应我国新形势下林业发展要求，实施科技兴林战略，有效推动林业建设事业的技术创新，更好地为我国生态文明建设服务。