无人机技术在森林病虫害防治中的应用及对策

李海军

（甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心隆畅河自然保护站 甘肃张掖 734400）

近年来，随着“绿水青山就是金山银山”理念的不断深入人心，森林资源保护工作备受关注，森林病虫害防治作为森林资源保护的重要一环引起了高度重视。随着森林覆盖面积的增加，森林病虫害种类与数量日益增多，轻则导致树木干枯、叶片发黄，重则导致大面积树木死亡[1]，严重破坏了森林结构与林木资源安全。以前，森林病虫害防治主要以人工方式为主，不仅无法覆盖整个林区，而且防治效率低下。为切实做好森林病虫害防治工作，各地区大力引进各种现代化科学技术手段，无人机技术即为其中之一。无人机技术凭借其成本低、效益高、操作简单等优势在森林病虫害防治中得到了广泛推广与应用，显著提升了森林病虫害防治效果。基于此，探讨无人机技术在森林病虫害防治中的应用及对策建议，对于有效防治森林病虫害、助力林业产业又好又快发展等意义重大。

1 无人机技术概念、特点及优势

1.1 概念

无人机是综合运用无线电遥控设备与自身搭载的程序控制装置等以实现不载人飞行的一种飞行器[2]。与载人飞行器相比，无人机具有体积小、成本低、能耗低、质量轻、起飞条件受限较少等诸多优势，即便在无人驾驶条件下，依然可以高效完成各种繁杂的空中飞行任务。一般情况下，无人机由飞行构件、无线通信系统、自动导航系统、远程自动化操作程序等部分组成。因无人机应用的领域不同，其搭载的仪器与系统也存在着一定的差异。如今，最常见的无人机包括无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机等类型[3]。

1.2 技术特点

1.2.1 灵活性与环境适应性强

灵活性强是无人机技术的重要特点之一。在传统作业模式下，飞机驾驶主要以人工为主，必须综合考虑作业区域的危险性，大部分危险区域飞机极难进入。而无人机技术可以有效弥补上述问题，高效地完成诸多高难度的勘测任务，并获取精准的数据信息。另外，就体型而言，无人机相对轻便，这也决定了其操作灵活，可以快速适应各种环境条件[4]。

1.2.2 功能多样化，适用于多项工作

无人机功能众多且配置灵活，多数功能型设备都可以重组或拆卸。因此，在实际作业中可以结合具体作业条件提前调整设备，以满足多元化作业需求。另外，无人机可以配备测绘相机、激光雷达、多光谱相机等设备，功能强大，且易于调整。通常，在无人机设计时，都会综合考虑云台负载物功能，以确保其在执行各种任务时使用相对应的功能。

1.2.3 信息获取效率高，精准度高

无人机的信息获取能力较强，且速度快。在执行任务时，无人机获取的高清的画面及高精准度的勘测数据，为后续研究提供了可能。近年来，随着信息技术与人工智能的飞速发展，无人机技术成功融合5G技术，大幅提升了信息收集速率，有效解决了无人机操作领域专业人才缺失的问题[5]。

1.3 无人机技术在森林病虫害防治中的优势

无人机技术在森林病虫害防治中的应用，既可以显著改善以往传统人工防治效率低、效果差等问题，又能科学监测林业生产的各个环节，为技术人员动态监测与维护森林资源提供一定的便利。

1.3.1 病虫害调查简单化

一般情况下，森林资源面积广泛，地形地貌奇特，生态环境复杂，传统的人工病虫害调查必将消耗大量的人力、物力与财力，且调查难度大，调查效率与质量不高。另外，受气候、森林地形地貌、交通等因素限制，人工调查无法深入高山峻岭等危险区域，严重制约了森林病虫害调查工作的正常开展[6]。然而，无人机可以深入整个森林区域进行航拍，即便是在地形地貌与环境复杂的区域，其也可以正常开展病虫害监测工作，显著降低了调查工作难度。

1.3.2 监测手段科技化

无人机搭载的影像航拍技术拥有监测功能，可实时动态监测与拍摄森林病虫害状况，即便是在地形复杂的区域，依然能够实现快速、精准拍摄，并及时向相关工作人员反馈拍摄获取的病虫害信息。另外，联合应用多台无人机拍摄，可高效完成长时间的精准拍摄作业，既能大幅提升工作人员的工作效率与质量，又能助力森林病虫害防治工作的信息化与现代化。

1.3.3 防治高效化

就传统森林病虫害防治工作而言，充沛的人力、物力与财力是顺利开展病虫害监测与防治的重要条件。然而，多数林区地形地貌复杂，为病虫害监测与防治带来了很大困难。将无人机技术应用于森林病虫害防治工作当中，既可以明显减少各项投入成本，又能实时动态监测病虫害发生发展趋势，最终使病虫害防治效率实现大幅提升[7]。

2 无人机技术在森林病虫害防治中的应用

2.1 在森林病虫害调查中的应用

首先，借助无人机技术可以高效开展森林病虫害远程调查。无人机技术与遥感技术相结合，通过远程操作，实现全方位调查与巡视森林病虫害类型及其对森林的破坏程度，并在屏幕上精准反映森林病虫害的状态[8]，为后续高效开展病虫害防治工作提供有效的参考依据。遥感技术以图片的形式将调查结果输送至移动终端，工作人员可以据此了解森林病虫害状况，以便采取切实可行的病虫害防治措施，显著提升森林病虫害防治效果。

其次，无人机搭载光谱相机、可见光相机等设备，可在一次飞行当中获取不同光谱波段的精准数据，高效调查森林病虫害危害情况。一般情况下，光合作用是林木生长过程中的重要环节之一，健康的林木光合作用极为活跃，在此过程中会吸收大量的红光，并发射红外线的光谱；一旦林木遭受病虫害侵袭，部分叶片将会枯萎甚至死亡，其光合作用明显下降，吸收的光也较少，温度也较低，红外辐射弱。在实际工作当中，可以运用上述原理充分发挥无人机技术的优势，以高效开展病虫害调查工作，仔细分析与处理无人机反馈的数据与图片信息，为管理人员精准掌握森林病虫害类型及其危害程度提供便利，并据此提出针对性的治理措施。另外，计算机技术多方位处理与分析无人机传递的病虫害信息，为今后病虫害防治工作提供了明确的方向。

最后，无人机技术拥有精准的定位功能，在大范围森林资源病虫害防治工作中较为适用。借助无人机定位技术，可精准确定森林病虫害发生的区域及面积，为病虫害精准防治提供有效参考，以显著提升森林资源病虫害防治效果[9]。

无人机技术在森林病虫害调查中表现出明显优势，因此，需结合实际情况，充分发挥无人机技术的优势，提升森林病虫害调查的准确性，助力林业产业健康、稳定发展。

2.2 在森林病虫害防治中的应用

无人机技术在制定森林病虫害防治方案中也具有广泛用途。

首先，经无人机勘察获取的图片清晰度较高，工作人员可以据此精准判断森林病虫害种类、特点与危害程度等，为后续有效防治提供强有力支撑。部分陡峭地区植被茂密，森林病虫害繁杂，显著增加了森林病虫害实际调查与治理方案制定难度[10]。无人机技术有效弥补了以上缺陷，可显著提升病虫害防治效果与水平。

其次，借助无人机搭载装置，向森林病虫害发生区域喷洒农药。通过远程控制将无人机置于特定区域，其在飞行过程中会产生气流，在气流作用下农药易于广泛扩散，为药物大范围发挥作用创造了有利条件，显著提升了农药喷洒效果，为防治方案制定提供了新的选择。

最后，结合实际工作需求，选择适宜的无人机技术，并融合卫星遥感技术等其他先进技术，精准确定森林病虫害严重区域及重点发生部位，据此制定科学、合理的防治方案，以有效提升森林病虫害防治工作效率与水平。

3 应用对策建议

尽管无人机技术在森林病虫害防治中具有显著的优势，但是在实际应用过程中也存在着一些共性问题，亟须逐步进行解决。可从多方面着手解决这些问题。

3.1 增强无人机续航能力，强化其技术研究

目前，市场上无人机种类繁多，由于各行各业对无人机的要求不同，因此，生产厂商必须投入充足的资金制造各种类型的无人机，以满足各行业多样化的需求。当前，市场上无人机电池容量相对较小，仅能供无人机飞行20 min～30 min。就森林病虫害防治工作而言，无人机技术应用还受诸多因素影响，例如，大风会影响无人机喷洒线路的准确性；无人机飞行时间较短，一旦病虫害发生范围广泛，其无法满足长时间喷洒药物的需求，最终导致病虫害防治效果不佳。据此，无人机生产厂家应当在控制成本的前提条件下，积极创新无人机技术，优化与完善其制造材料选择，增加无人机续航时间，显著拓宽无人机技术在森林病虫害防治领域的使用范围。另外，还应当持续研发轻量化的无人机平台及其搭载设备，尽可能研发出集多种功能于一体的平台，减少搭载设备数量，既可以提升无人机的有效负载能力，又有利于保持较长的续航时间。

除此之外，林区环境繁杂，这对无人机的飞行稳定性提出了严峻考验。无人机体积小且质量轻，导致其抗风性能较差，在飞行过程中，极易受到风力的影响而出现不同程度的倾斜、颠簸甚至机载监测设备失灵等现象，严重时还会导致无人机无法正常使用。为使无人机技术的作用得以充分发挥，相关部门必须重视无人机科技研发工作，例如，优化升降技术、提高抗风性能、增强机载监测设备稳定性等，以确保无人机在恶劣的环境条件下依然可以安全、正常开展各项工作[11]。另外，必须强化无人机技术培训工作，定期做好相关技术维护与完善工作，助力无人机技术在森林病虫害防治中的价值得到充分发挥。

3.2 培养专业的无人机操作团队

无人机技术应用的专业性较强。在实际工作当中，普遍缺少专业的技术人员，大多数森林病虫害防治工作人员的年龄较大，学历有限，不能精准操控无人机，导致无人机技术应用难以开展。相关部门应当在林区挑选技术人员参加无人机构造、工作原理、操作技巧等方面的专业知识与技术培训，并严格执行“持证上岗”制度，以组建专业的无人机森林病虫害防治团队，规范无人机操控[12]，充分发挥无人机在森林病虫害防治工作中的作用。

4 结语

无人机技术在森林病虫害防治中的应用广泛。与传统作业方式相比，无人机的灵活性与环境适应性强，功能强大且信息获取效率高，精准度高，为高效开展森林病虫害调查与制定森林病虫害防治方案创造了良好条件，显著提升了森林病虫害防治效果。然而，在实际应用中依然存在一定的问题，亟须相关部门通过增强无人机续航能力、培养专业的无人机林业团队、强化无人机的技术研究等有效措施，提升无人机技术在森林病虫害防治中的应用效果，助力林业产业实现可持续、健康发展。