无人机航测技术在森林资源调查中的应用价值研究

李雪松

（云南省大理白族自治州森林和草原资源管理总站，云南 大理 671000）

森林资源调查工作具有一定的复杂性和专业性，在对森林资源进行调查的过程中，要借助比较专业的技术手段进行，有效地了解森林资源的范围、实际状况与生物的多样性等。掌握森林资源的实际状况，对森林资源的管理与维护提供有效支持，以此达到森林资源保护的目的。当前，伴随无人机航测技术的广泛应用，森林资源调查工作取得良好成效，对以往的森林资源调查方法进行优化，对于自然生态的建设发展有重要意义，以此推动社会的总体发展。

1.森林资源调查和意义

1.1 森林资源调查

森林资源调查工作主要对森林面积、森林积蓄、树木的种类与生长环境和实际状况进行调查，在此基础上，设计森林资源的发展方案，以此推动森林资源的长远发展，维护自然生态的平衡。当前，森林资源的调查工作主要包括以下几个方面的内容：首先，相关部门借助对森林资源的调查，能够有效了解林地树木的种类、数量和生长状况等，立足于林区的具体状况，对森林资源的发展进行科学规划，以此对森林资源进行有效维护，提高森林资源的利用率。其次，进行区域划分，立足于森林资源原有的区域线，可以对林区进行科学划分，对森林资源进行有效保护。再次，立足于林木的种类进行规划，细分为各个小的区域，确定林地之间的权属关系，科学管控森林资源的种类，以此维护森林资源的生物多样性。最后，对森林资源树木种类的生长周期进行调查分析，结合树木生长周期的相关数据信息对森林资源进行科学管理，有效地利用森林资源，以此维护森林资源的长远发展。

1.2 森林资源调查意义

森林资源调查工作对于林区的长远发展具有重要意义。相关的工作人员借助森林资源调查，可以有效掌握森林资源的实际状况，为林区的良好发展创造条件，结合森林调查的相关数据，工作人员可以设计有效的方案推动森林资源的良好发展，对森林资源进行科学维护。森林资源调查工作为林区管理部门履行相关的工作职责提供支撑，为生态文明建设目标考查评价提供了科学支撑，实现对森林资源的科学管理，对于自然生态文明建设具有重要意义。

2.无人机航测技术在森林资源调查中的应用策略

2.1 航测设计

在运用无人机航测技术之前，相关的工作人员要做好准确工作，对无人机的平稳飞行提供保障。首先，相关的工作人员要对无人机的起落地区的实际状况进行检查，保障无人机在无障碍的环境中运行，明确实际的降落点。其次，相关的工作人员需要对航测的天气状况进行调查，尽管无人机航测可以在比较恶劣的环境中运行，为了保障航测数据的精准性，提升分辨率，需要在比较好的天气条件下进行。与此同时，需要对无人机航测相关的影响进行改正，立足于有关软件和三维技术可以对无人机影像形成的位置、网格和云数据等进行分析，创设新的模型，以此有效地突显调查的目的性。此外，相关工作人员需要根据以往的工作经验，对航测路线与区域进行科学设计，以此实现无人机调查的高效性。在完成无人机航测之后，工作人员需要对有关的影像数据进行整合，对影像数据、图片等的清晰度与饱和度提供支撑。

2.2 树高信息

无人机航测技术主要借助数字地表模型之中的DEM模块创设三角网模型，以此立足于三维点数据利用最大领域非对树顶的位置与高度进行科学计算，确定树冠的最高点，然而，这个数据没有进行精确化处理，可以明确模型的最高限定条件，相关的工作人员需要对冠面坡度，最大曲率和最小曲率等因素进行深入研究。立足于无人机航测获取的影像，明确树木的特点和相关的坐标信息，结合GPS获取的坐标信息，对一定范围之内的树高进行检测。相关的工作人员借助精度计算公式能够获取地区之中树高的最高和最低的精度，在此基础上，在利用无人机对树干的高度进行计算，以此获取相关的误差，对树高的精准性提供保障。

2.3 冠幅信息

树木的冠幅可以利用无人机侦测森林资源的调查影像清晰的展示出来。在调查影像之中，可以了解树木的低郁闭度状况，获取高郁闭度树冠可以借助片状的方式展现出来，其他相关信息提取的效果不是很理想，然而，低郁闭度的树冠分布散开，边缘比较清楚，数据的质量比较好。所以，对树木冠幅信息进行提取主要针对高郁闭度进行调查分析，调查的方法主要有效以下几个方面：

首先，借助地形分割选取类似的侦测方式，立足于目标物最优分割的成效，借助无人机航测的反复调查明确分割参数信息。这样的方法需要对树冠分割规则的特点进行设计，主要有光谱、纹理和空间等。光谱主要借助影像波段对树冠的属性进行计算。纹理主要借助纹理大小的设置对影像波段进行分析，能够利用有关的属性值对纹理中心像元进行替换。空间主要是对三维形状和面积周长等参数进行设置。这样的方式能够把树冠信息有效的分割出来，存在一定的粘连状况。然而，影像本身拍摄的阴影会对分割有一定的影响，如果分割效果比较差，对于树冠信息的影响比较大，通常在光照状况比较好，树冠密集性适宜的状况下进行。

其次，借助手工勾画树冠提取的边缘，工作人员可以对无人机获取的影像进行编辑处理，在图层之中将树冠的外部轮廓画出来，计算获取树冠的参数信息。相比来说，人工获取树冠信息的方式要优于分割的方式，防止阴影对分割造成不良影响，对树冠信息的全面性提供保障，然而，人工勾画会加大工作人员的任务量。人工勾画的方法主要针对郁闭度高、林木密集粘连的地区。

最后，借助分割与人工勾画融合的人工神经网络分析提取的方法，利用人工神经网络持续学习的特点，加上图像分割与人工勾画获取的图像给神经网络提供支撑，进而对调查影像进行精度研究。人工神经网络的特点是精确性与分析性比较高，能够根据不同影像的冠幅值进行计算，利用图像分割与手工勾画的方式，获取比较精准的冠幅信息。人工神经网络耗费的时间比较长，针对大面积的区域的调查工作，难以实现高效性。

2.4 地类信息

利用无人机航测技术对森林资源地类信息进行调查，主要在地类分类与像元特征的前提下获取信息。利用有关软件可以获取影像中不同地质的信息。地类信息调查可以利用神经网络，最大似然和最小距离的方式进行处理。地类信息获取相比较森林提取，实际的划分效果比较差，特别针对林地与耕地的划分，地类分析存在混乱的状况，主要原因在反射率数值比较近，分离性比较低。针对这样的状况，无人机航测技术需要利用自身高分辨率影像的特点，有效划分空间，光谱和纹理等信息，获取精准度比较高的矢量结果。相关的工作人员可以根据以往的区域分割标准，在无人机航测线路之中，对于那些比较容易出现误差的区域，可以利用无人机进行反复调查，明确差异的大小，以此保证地类信息分割的精准性。或者利用建设地类样本库的方法，给森林资源的样本标注编号，比如林地11、耕地5，道路7和水体3这样的样本，然后，把无人机拍摄的影像与地类样本库进行配置，有效地减少分类混乱问题，以此对分离性与地类边界的精准性提供保障。

2.5 单木信息

单独树木信息对于森林资源样地的发展状况评价有重要意义，利用无人机航测技术在对森林资源进行调查工作中，比较重视系统全面的探测，利用信息的反复分析与整理，获取精准性比较高的数据信息，对森林资源的状况进行判断。然而，针对单个的树木或者地质调查比较少，首先，人工比较容易调查单个树木的信息，具有一定的针对性。其次，无人机类型具有一定的局限性，固定翼无人机很难对单独树木进行有效调查，要利用旋翼无人机进行调查。对于单独树木信息的调查在无人机航测技术的支撑下，可以让林业工作人员更加全面，精准的掌握树木的状况，同时，对多个单独树木的调查具有高效性，对于树冠信息的调查可以借助相关软件选取测算点，将树冠划分成多个层级，结合不同层次的高度，投影面积，冠幅和树冠直径，对树冠的信息进行有效计算。划分层次树量与树木种类具有一定的相关性，比如对于阔叶类树木需要规划成5-6个层级，以此对计算的准确性提供保障。

2.6 在林木调查规范中应用

在以往的林业资源调查工作中，需要对林地种类，树种和蓄积量进行限制，针对营造林的核查需要进行调查，要立足于以人为本的原则，同时，需要让相关的工作人员进行实地考察。无人机遥感技术能够借助搭载高光谱成像仪的方式，对相关区域进行科学调查，以此获取相关的遥感影像信息，为林地资源管理工作提供强有力的支持。相关的工作人员借助微型无人机搭载激光雷达平台以及比较小型的定位传感器，对林地的动态变化进行科学检测。立足于无人机航拍影像，与有关的地理信息系统进行整合，创设新型的林业资源调查系统，以此高效精准地获取航拍影像信息，以此促进林业资源调查工作的智能化和信息化发展。

2.7 能够提取林地生物量信息

无人机遥感技术与森林资源调查工作相结合，可以利用拍摄的树冠遥感影像，对整个区域范围内的林地生物量信息进行计算。相关的工作人员借助无人机遥感技术采集的高分辨率影像，对森林中的单木生物量进行评估，利用对象分类法，以此根据遥感图像明确单木树冠的面积。相关的工作人员立足于实际测量的胸径构建树冠面积和胸径模型，利用胸径、树干生物量的经验方程与树干面积，对树干的生物量进行评估，是借助无人机遥测信息估算森林生物量的体现。以往的卫星影像能够对大面积的森林生物量信息进行估算，然而，因为影像分辨率不高，使得估算的数据信息缺乏精准性，借助无人机航测技术对森林的生物量进行估算，能够利用影像信息提升分辨率，有效地展示出目标地区的森林生物量状况。

2.8 能够监测林地病虫害

虽然，当前我国森林资源的规模不断扩大，然而，实际工作中，我国森林资源身体系统比较单薄，病虫害问题对于树木的良好生长具有不利影响，因此，相关林业部门需要重视对森林病虫害问题的预防和监管。无人机航测技术与森林病虫害监测工作相结合，可以对大面积的森林进行监测，提升病虫害管理工作的高效性，可以借助可见光相机等设备，科学高效的监测与预防对目标区域的松线虫或者其他病虫害问题。比如说，相关的工作人员可以利用多波段成像传感器的低空多旋翼无人飞行器，有效地分析调查柑橘黄龙病虫害问题，借助分析530-900nm波段的数据和植被指数数据信息，可以精准地分辨判断树木的黄龙病，在识别出具体地防病虫害之后，相关的工作人员可以在无人机上搭载相应的农药喷雾器，对树木的病虫害问题进行治理。

2.9 能够进行森林消防监测

森林火灾是一种危害性比较大的问题，对于人们的正常生活具有不良影响，甚至对人们的生命和财产安全构成威胁，在以往的森林资源管理工作实际中，实际森林火灾预防工作比较困难，火灾救援工作很难有效进行，所以，森林火灾相比较自然灾害来说，森林火灾对于森林资源的损害比较大，林业部门要加强森林火灾的预防，重视森林消防监测工作。相关工作人员在对森林资源消防监测工作之中，可以借助无人机的便利性特点，对森林中的用火区域进行科学监测，在监测过程中，一旦发现问题，可以及时地反应给有关部门，借助一定应急策略进行处理，有效地把握森林火灾的发展趋势。一般情况下，森林防火无人机主要以飞行器为支撑，搭载红外成像仪器或者其他相关的设备，能够对重要的森林用火区域进行实时动态监测，此外，这样的方式能够对林地现场的实际状况进行分析，对于森林资源的科学管理与维护具有重要意义，以此为生态系统的可持续发展贡献力量。

3.结束语

总而言之，当前，我国的科学技术发展进入新的历史时期，在社会的各个领域得到广泛渗透。将无人机航测技术与森林资源调查工作相结合，先进的森林资源调查技术可以节省工作时间，实现调查工作的高效性，是对以往森林资源调查工作的优化，有效地弥补了以往调查工作任务量比较中，消耗时间长和调查误差等问题，对于森林资源的现代化建设具有重要意义。林业部门利用无人机航测技术能够提升森林资源调查数据的精准性，对森林资源进行科学管理，促进森林资源的可持续发展，以此为生态系统的平衡发展奠定基础。