无人机遥感技术在森林资源监测中的应用研究

2022-01-18吴龙华

江西农业 2021年24期

吴龙华

（浮梁县森林资源监测中心，江西浮梁 333400）

森林资源不仅具有较高的经济效益，同时具有明显的生态效益，能够对环境产生良好的保护效果。为加大对森林资源的保护力度，应对其进行严格的监控，无人机遥感技术的实施，能够更加快速、便捷、精确地获取森林资源相关的数据信息，从而为森林提供更加合理的保护方式，避免森林受到不良的破坏和影响。

1 无人机遥感技术

无人机遥感技术主要是通过对电磁波的利用实现对环境的监测感应，将无人机技术与遥感技术进行结合，实现对环境情况的进一步监测。该技术实际的应用范围较为广泛，如应用在国土资源监测、军事侦察、应急遥感以及森林资源监测等方面。在对森林资源进行监测的过程中，通过控制无人机低空飞行对森林进行直接监测，监控效果更加理想。

无人机遥感技术的应用，不仅能够使环境监测更加便捷，还能有效降低监测成本，提高监测精准度。无人机遥感技术的设备主要分为两部分：其一为无人机，常用的无人机类型为固定翼无人机和旋翼无人机，固定翼无人机的飞行速度快且续航时间较长，能够在预定航道中使用；旋翼无人机的飞行较为自由、灵活，但续航能力较差且飞行高度低。其二为遥感系统，该系统主要为地面基站和机身上的控制器，能够使设备在远距离的范围内进行实时操控，确保在远距离范围内对森林资源情况进行详细的监测[1]。

2 森林资源监测中无人机遥感技术的实际应用

2.1 森林资源调查

森林资源是国家重要的战略资源，随着对生态环境的重视程度不断提升，我国正不断地开展造林工作，通过增加森林资源，起到促进经济发展和为人们提供良好生活环境的目的。目前我国已经成为了世界上森林资源增长最快的国家，截至2015年，我国森林面积在全球森林面积减少的情况下，实现了11.2亿亩的增长，截至2021年，我国森林资源增长面积已经超过7000万公顷，增长数居于世界首位。森林资源的重要性不言而喻，为更好地了解森林资源变化情况，应对其进行监测和管理。

在对森林资源进行监测时，通过利用无人机遥感技术，对森林进行全面的调查和监测，帮助林业人员加强对森林资源的了解。在对森林资源情况进行监测时，主要通过高分辨率CCD数码相机、光谱成像仪以及雷达等相关设备对地面进行拍摄、扫描和对信号的发射，得到高清的森林资源图像。相关林业工作人员根据图像的情况对森林资源进行计算，进一步加深对森林资源的了解。在使用无人机遥感技术对森林资源进行拍摄和扫描的过程中，为提高无人机对森林资源的分析效果，应通过控制操作，提高对地面的分辨率，为使无人机的飞行效率得到提升，应对航片的重叠度进行调整[2]。一般情况下，使用公式：（见图1）。

图1 航片重叠度示意图

使用公式对航片的重叠率进行计算，得到重叠情况，以便对航线进行调整，使航行过程中能够对森林资源进行充分拍摄，并使其效率得到提升。

2.2 树木生长情况监测

树木的生长情况直接影响森林资源的实际情况，为保护森林资源，应对森林内部的树木生长情况进行监测和管理。森林中的树木种类非常多，并且生长年限不同，在生长的过程中，森林内部不同种类树木的分布情况以及树木的郁闭度等均会发生一定的变化，进而对森林环境及生态环境产生一定的影响。此外我国的森林蓄积量增长目标已经实现，但整体森林面积和树木多样性等仍需要进一步提高，森林中树木质量相对较差，且造林难度高，树木的成活率不断降低。在最近一次森林资源调查中显示，我国森林覆盖率还远低于31%的平均水平，并且整体林木面积减少396万公顷，质量好的宜林地仅占10%，使造林难度不断增加[3]。

通过对树木的监测，能够提高对树木生长实际情况的了解，帮助林业管理人员及时发现生长不良的树木，从而能有针对性地为其提供相应的条件，使其成活率得到有效提高，进而有效提升森林经营状况。使用无人机遥感技术对森林中树木的实际生长状态进行监控，通过扫描树木的实际状态，分析其生长情况，便于管理人员进一步了解森林中的树木情况。

2.3 森林病虫害防治

在使用无人机遥感技术对森林资源进行监测的过程中，通过红外线扫描以及电磁波探测等相关技术的应用，对森林中病变和病死的树木进行识别，发现树木状态不正常的情况，并对异常树木范围进行划分。通过树木病变情况来识别病虫害发生情况，在遥感技术的帮助下，定位并区分病虫害范围，便于管理人员进行治疗和管理，提高森林监管的效率。在无人机遥感技术的帮助下，降低森林资源受损概率。

我国森林增长率较高，其中人造林的数量逐渐增多，人造林中树木具有单一性，内部的生态稳定性同样较为薄弱，无法有效地应对相应的病虫害的侵袭，从而导致森林资源被破坏。常见病害包括：幼苗猝倒病、烂皮病、枯萎病等，其中枯萎病是重要的检疫对象，其在感染树木后，使树木在1～2年内枯死，影响较为严重。受到病虫害影响后的树木与健康树木存在一定的差异，通过无人机遥感技术的帮助，对森林图像进一步分析，能够更简单地锁定受病虫害影响的区域。同时利用无人机进行高精密度的拍摄，能够观察到树木的变化情况以及是否存在明显病变或者害虫，有利于管理人员根据拍摄的图片判断病虫害的类型，并给出相应的防治措施，维护森林资源的实际作用效果[4]。

2.4 森林火灾监管

无人机遥感技术在森林火灾监管中有着非常重要的作用。一方面，通过监测能够对火灾进行有效防控。无人机遥感技术可以对森林进行低空高清的拍摄，管理人员根据图片情况对火灾发生概率进行分析。使用无人机遥感技术对森林火灾发生频繁的地点进行探查，提前对森林中易燃物质进行处理，降低火灾发生的概率，起到良好的预防效果。另一方面，在火灾发生初期，利用无人机遥感技术中的红外线扫描仪器，对森林情况进行扫描，在发现温度不合理的区域，会对其进行针对性调查，确定是否为火灾，一旦发生火灾，可以及时进行救援，降低火灾对森林资源的不良影响。在发生较大的森林火灾时，利用无人机遥感技术，对火灾形势以及变化情况进行监测，将数据实时传输给火灾指挥部门，由其进行相应的火灾扑灭工作，提高救援的效率。

2.5 森林水文动态监察

森林生态与水文情况有着直接关系，对森林内部的水文情况进行调查，能够帮助了解森林资源的变化情况，并预测森林资源变化趋势。利用无人机遥感技术中的磁测仪、雷达设备以及相关的成像仪等设备对森林中的水文情况进行检查，了解地表水资源的面积是否发生变化等，便于管理人员提前做好相应的准备工作。水资源较为丰富的区域内，火灾的发生概率较低，发生火灾后开展救援工作也相对方便，通过了解水文情况，便于合理应对火灾的扑灭救援工作[5]。此外，通过对水文情况的监测，能够发现森林中是否存在水土流失和洪涝灾害的隐患，以便做好应对策略，提高对环境和生态的保护。

在使用无人机遥感技术进行环境监测时，可以通过“五向飞行”的方式，对待测森林区域的前、后、左、右、上五个方向进行航测，在前后左右方向航测时，应保持角度为-45°倾斜，上方航测时保持-90°正射。