林业调查规划设计中无人机技术的应用

林华晶 ，江雨潇

（江西省铅山县林业执法大队，江西 上饶 334500）

由于林业环境相对复杂，林业调查规划设计人员难以深入实地展开调查，从而限制了林业信息数据的详细获取，影响了森林火灾监测、病虫害防控、林业执法监管以及林业资源统计等各方面工作的顺利开展。无人机具备地形适应性强、信息更新快、能够结合需求灵活调整以及调查成本相对较低等优势，成为目前林业调查规划设计的重要帮手。

1 林业调查规划设计中无人机的应用价值

1.1 及时掌控林业情况，保证林业调查规划设计效果

无人机具备体积小、故障维修速度快等优势，并且机体相对灵活，可不受林业环境的限制，能够飞行至工作人员无法进入的危险地段，可高效、及时地获取林地的详细信息，可为林业调查规划设计工作开展提供详实的数据支持[1]。利用无人机获取林地信息时，操作相对简单，工作人员只需提前设置好无人机的参数即可，无人机便可依据设定好的路线完成飞行任务，并利用机身上搭载的影像设备拍摄林地图像，获取详细的林地数据，进而确保林业调查规划设计高质量、高效率完成。

1.2 精准获取林业信息，确保林业调查规划设计顺利推进

信息时代背景下，大数据、云计算以及人工智能等技术，为林业调查规划设计提供了有效的解决方法，可基于无人机的应用，通过图像拍摄的方式获取到真实的林地情况图，并且可通过大数据处理技术实现图像信息数据的精准提取，有效避免人工调查时出现的测量误差；同时，信息获取不易受到地形环境、天气等因素影响。

1.3 优化传统工作方式，提高林业调查规划设计效率

面对林业调查规划设计要求的逐步提升，其工作难度进一步提高。应用无人机这一先进科技手段，可以扭转以往林业调查规划设计以人工方式为主的局面，可提高林业调查工作的科技含量，从而确保林业调查规划设计工作的高效开展[2]。与此同时，利用无人机获取图像及信息，可基于大数据技术的规模化数据提取、大体量数据批量处理等功能，降低林业调查人员的工作量，减轻工作人员的工作压力，还可以有效节约林业调查规划设计工作的人力及时间成本。

2 无人机技术在林业调查规划设计中的应用

2.1 森林火灾监测

保障林业建设与发展是林业调查规划设计的重要内容之一，而在林业建设过程中，最为严重的危害便是森林火灾。森林火灾具备发生时间不确定、发展态势难以预料等多重特征，若单纯采用人工监测方法调查森林火灾信息，则信息掌控的及时性不高，难以将火灾隐患遏制在源头，且人工调查时可能导致调查人员生命健康受到威胁。在森林火灾监测中引入无人机技术，可利用无人机监测火灾信息调查及火情发展态势，可起到有效监督防控森林火灾的作用，降低森林火灾工作对人工调查监测方式的依赖性，进而保障林业调查规划设计工作安全有效开展[3]。无人机可深入火灾现场，能够采集更为全面的火情信息，也可应用大体积无人机，将灭火装置搭载于无人机之上，由无人机直接参与火灾扑救工作，进而提高火灾救援效率。

2.2 林业病虫害监测

应用无人机监测林业病虫害问题时，监测过程更加灵活，可实现高空监测，能够精准识别、发现病虫害问题。可将摄像头、数码相机等影像设备搭载于无人机之上，由无人机飞行至高空对高大树木的病虫害感染情况进行监测。同时，也可控制无人机在飞行的同时于高空喷洒农药，针对大面积暴发的林业病虫害进行消杀与治理[4]。与此同时，针对部分以树叶作为主要危害对象的病虫害，也可利用无人机针对林木上部区域的树叶拍摄影像，从而有效监测树叶遭到病虫害侵袭的情况，明确病虫害的危害程度，精准辨识树叶所感染病虫害的具体类型，便于为病虫害的科学防治提供详实的信息依据。

2.3 森林执法

森林执法过程中需要监控的范围较大，采用人工监控方式时，执法人员活动能力有限，并且仅能目测一定范围内的情况，因而监测不够全面。而无人机可飞行至高空进行大面积的森林影像拍摄或视频录制，既能扩大森林执法的监测面积，也可通过图像分析软件、动作捕捉软件的辅助，针对所获取图像展开进一步分析，精准辨识出犯罪人员的违法行为，并能及时向执法人员提供违法行为人所处的位置，便于森林执法工作的及时有效开展。无人机监测的严密性更高、执法更为及时，同时也可通过设定无人机自动化监控程序，针对重要区域展开24 h不间断的监控，及时、高效地打击滥砍滥伐树木等违法行为。

2.4 营造林核查

林业调查规划设计中，营造林核查属于基础性工作。然而营造林建设往往规模大、范围广，且土壤自然环境存在差异的地区林木长势也不一致。人工核查营造林，不仅核查工作量大，也难以保证核查的精准度，核查结果可能不够全面与精准[5]。应用无人机技术核查营造林情况时，则可基于无人机与测绘技术、影像获取技术的融合，将摄影摄像设备及测绘设备安装于无人机之上，进而由无人机飞行至营造林区域内进行营造林面积测量、植株数量统计、林木长势信息记录，极大地提高了核查的效率与准确性。

2.5 森林信息获取

2.5.1 估算森林蓄积量

针对单位面积下的林木树干部分总量展开估算，这就是森林蓄积量估算工作。过去采用人工方式估算森林蓄积量时，人力、物力资源消耗量较大，加之森林资源覆盖范围广、野外地形复杂、工作环境较差，因而人工调查时的工作效率不高，有可能因手工测绘存在误差而无法获取到精准的森林蓄积量统计结果[6]。而应用无人机技术之后，可利用无人机航拍测绘的方式收集森林信息，并可基于地理学信息收集，实现目标区域内森林蓄积量的精准分析，并且无论气候环境如何，信息收集工作均不会受到干扰，能够在精准获取森林蓄积量的同时降低作业成本、提高作业效率。

2.5.2 估测森林生物量

生物量信息采集是森林生态保护的重要工作内容之一，以往利用人工方式针对特定森林环境展开生物量信息采集时，由于野外生物感官较为敏锐，其会在人类接近时快速离开，因此生物量信息采集具备较高的难度。与此同时，野外环境下一些生物具备强攻击性，以人工作业形式采集生物量时，工作人员自身安全难以保证[7]。因此，可将无人机技术应用于生物量信息采集工作之中。由于无人机体型较小，主要是在空中飞行，不易被生物发现，因而可利用无人机近距离采集生物信息，实现有价值生物信息的快捷化与全面化获取。与此同时，采集具有攻击性生物的信息时，应用无人机的危险系数也相对较低，可消除工作人员采集生物量信息时受到人身攻击的可能性，进而可通过森林生物量的精准统计为生态保护工作的高质高效开展奠定基础。

2.5.3 预估森林郁闭度

森林质量评估过程中，需要以森林郁闭度作为重要的判定依据，此指标是指特定森林资源环境中乔木树冠对地表覆盖的程度。传统以人工方式为主的森林资源郁闭度信息采集需要专门的从业人员亲临现场目测，或是利用相机拍摄照片等方法判断森林郁闭度情况。人工测量不仅资源、人力投入量大，工作人员的精力体力也有限，工作环境过于复杂会影响调查进度，且人工信息采集的精度不高。而应用无人机技术调查森林郁闭度，则可将测绘设备、摄像设备安装于无人机之上，当无人机飞行至目标区域后可于高空中测绘或拍摄影像，并将获取到的信息图像回传给监测中心，进而通过数据处理精准完成目标区域森林郁闭度情况的统计与分析，既可有效节约森林郁闭度调查分析的时间及人力成本，同时也可提高计算精度，并能极大地降低森林郁闭度的预估工作难度[8]。

3 林业调查规划设计中无人机技术的未来应用展望

林业调查规划设计中，无人机技术的应用优势显著，然而目前无人机应用仍不深入，主要限制因素有无人机维护成本较高、林业有害生物监测技术仍不够成熟等。在科技的逐步发展优化下，图像识别、卫星遥感等先进技术逐步诞生与应用，因而未来无人机在林业调查规划应用中的限制性问题也将不断突破，无人机技术应用范围将更为广阔，可进一步提高林业综合治理能力，并提升治理过程的科学性。

3.1 加快校验及数据处理中心建设

为保障无人机运行及数据处理功能正常运转，应构建专门的无人机遥感校验中心，在专业系统维护人员的支持下，基于权威性无人机校验检测认证、技术服务支持，确保林业调查规划设计中无人机应用层次的逐步深化。与此同时，还要加强无人机遥感数据处理中心的科学构建，通过影像自动识别功能研发、快速拼接软件开发，为无人机影像获取质量的提升、飞行质量检查效率的提高、数据信息的快捷处理提供支持，进而确保有效满足林业调查规划工作要求[9]。

3.2 科学应用人工智能技术

未来林业调查规划设计中，需要将人工智能技术与无人机技术结合应用，应通过高校及科研院校的合作研究，对当前无人机应用实践中所面临的技术难题进行联合攻克，应针对高精度无人机遥感影像自动解译技术展开深入研究，进而扩大无人机的应用范围，并进一步提高森林资源调查与监测结果的精准度。与此同时，还可以以人工智能技术为基础构建健康树光谱反射图像数据库，以便精准识别林业病虫害并提高森林生物量估算的精准度。

3.3 加强无人机配置及选型研究

以往在林业调查规划设计中应用无人机时存在无人机续航能力不强、稳定性不高的问题，因而限制了其在林业领域的应用深度。为此，未来还需要将配置优化、科学选型作为无人机应用的重点，通过合理调整结构降低无人机自重，基于新型材料研发优化无人机性能，从而进一步增强无人机的稳定性，以便无人机在高载荷环境下的作用时间能够有效延长，并显著提高无人机的续航能力[10]。通过无人机技术优化与功能完善，为林业调查规划设计工作深化开展提供有力驱动。

4 结语

新时代背景下，无人机技术持续完善与优化并逐步应用于林业领域，成为林业工作开展的重要支撑性技术。林业调查规划设计工作的重点内容是把握林业整体情况、保障林业建设发展、明确林业归属权、实现经济及生态效益双重目标。因此，林业病虫害监测、火灾监测、森林执法、营造林核查以及森林资源信息调查等各个方面均是工作重点，而在这些工作领域中均可实现无人机技术的科学应用，利用无人机体型小、灵活度高、信息获取精准等优势，保障林业调查规划工作科学开展，降低工作危险性、节约工作成本并提高林业工作质量及效率，增强林业调查规划设计工作的科学性与智能性。