馬一瑞

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，山西 太原 030012)

森林火災具有突發(fā)性強、破壞性大、處置救助較為困難等特點，按照受害森林面積，分為一般森林火災、較大森林火災、重大森林火災和特別重大森林火災。無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，地面操作人員可通過地面站等設備，對其進行跟蹤、定位、遙控、遙測和數(shù)字傳輸。

近年來，隨著無人機的快速發(fā)展，將無人機遙感技術應用于森林火災調(diào)查中，尤其是應用于重大和特大森林火災調(diào)查中，可有效降低工作強度，提高作業(yè)精度。

1 森林火災調(diào)查內(nèi)容

調(diào)查范圍為森林火災影響范圍內(nèi)的全部林地，統(tǒng)計各種森林損失類型和林木資源受害程度。

森林損失成因類型按照自然過火區(qū)、控制點燒區(qū)、人工隔離帶等分別進行調(diào)查統(tǒng)計,林地及林木資源受害程度分燒毀、燒傷、未傷統(tǒng)計。林地按森林和非森林兩大類統(tǒng)計，森林即有林地，非森林包括疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、無立木林地、宜林地、輔助生產(chǎn)林地。

2 無人機遙感技術的應用

2.1 遙感影像采集

2.1.1 區(qū)域確定

收集森林火災過火區(qū)域的圖像資料、地形地貌、氣候條件以及周邊機場、軍事設施等信息，判斷是否具備空域條件，并選擇執(zhí)行任務的無人機型號。

2.1.2 現(xiàn)場勘查

現(xiàn)場勘查飛行空域的環(huán)境是否有強電磁干擾、機場、軍事設施等，根據(jù)作業(yè)區(qū)域選擇合適的起降場地以及良好的天氣進行飛行作業(yè)。

2.1.3 任務規(guī)劃

提前準備好空域申報文件，向有關部門申請空域。標注好飛行范圍后，運行飛控軟件進行任務規(guī)劃，在滿足飛行安全和精度要求的前提下，合理規(guī)劃航高、重疊及地面分辨率。

2.1.4 入場作業(yè)

作業(yè)人員將無人機及配套設備帶到作業(yè)區(qū)域后開始準備工作，包括組裝無人機和架設地面站，根據(jù)地面站提示完成飛行前檢查(GNSS設備、結(jié)構連接相機、姿態(tài)、平衡度、飛機狀態(tài))，上傳航線。準備工作完成后進行起飛作業(yè)，作業(yè)過程中應保持對飛行狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)控，做好應急保障措施。

2.1.5 檢查數(shù)據(jù)

無人機著陸后取出相機等載荷設備，檢查載荷數(shù)量和地面站POS數(shù)量是否一致，無人機實際作業(yè)區(qū)域與規(guī)劃區(qū)域是否一致，數(shù)據(jù)質(zhì)量是否有虛焦、陰影等，POS數(shù)據(jù)下載過程中是否有遺漏、丟失等情況。

2.1.6 轉(zhuǎn)場作業(yè)

對無人機進行斷電檢查，包括機體是否損傷、舵機舵面是否松動、螺絲有無松動等，判讀是否適合繼續(xù)作業(yè)。完成以上檢查后拆解裝箱、轉(zhuǎn)場運輸，執(zhí)行下一測區(qū)任務。

2.1.7 內(nèi)業(yè)處理

利用Pix4mapper軟件對無人機獲取的數(shù)據(jù)進行處理，制作森林火災影響范圍內(nèi)的高清數(shù)字正射影像圖。

2.2 遙感影像判讀

根據(jù)地形地貌、地類、樹種和林木受害程度建立解譯標志，主要包括色調(diào)、紋理、圖案、陰影、形狀等影像特征。以林地變更調(diào)查成果的小班區(qū)劃為基礎，以無人機航測影像結(jié)合災前影像，逐小班判讀地類和林木受害程度，并重新劃分小班。

對影像特征明確的小班，直接確定地類、樹種和林木受害程度。對影像特征不易區(qū)分的地類和樹種，對比前后兩期影像，參考林地變更調(diào)查成果進行現(xiàn)地核實，確定地類、樹種和林木受害程度。

2.3 森林火災面積計算

以無人機航測影像為依據(jù)，依照明顯地物、地貌勾繪出火場四周邊界線；以影像判讀小班為基礎，依照影像特征和解譯標志，勾繪出火場中森林(有林地)、非森林(其它林地)的界線，用ArcGIS軟件準確測算過火面積、燒毀面積、燒傷面積、未損傷面積，并分類統(tǒng)計。

3 總結(jié)

將無人機遙感技術應用于森林火災調(diào)查中，與傳統(tǒng)調(diào)查方式相比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在2個方面。

1)利用無人機遙感技術能夠獲取森林火災發(fā)生后的實時、高清數(shù)字正射影像，分辨率高達8 cm～10 cm.與目前林業(yè)系統(tǒng)普遍使用的分辨率2 m～3 m的林地變更影像相比，時效性、地類識別精度、區(qū)劃精度都有明顯提升。

2)無人機具有快速、高效的優(yōu)點，目前市場上的主流固定翼無人機航拍效率可達30 km2/d～40 km2/d，能夠有效減少外業(yè)工作時間，提高工作效率，提升調(diào)查質(zhì)量。

無人機的應用專業(yè)性較強，技術要求高，操作流程復雜，需要同時熟練掌握無人機操控、遙感、計算機、測繪等多種知識和技能。隨著科技的進步,其設備不斷更新和完善，無人機遙感技術必將成為一種不可或缺的林業(yè)調(diào)查監(jiān)測手段。