李興杰

（海南宇鴻林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，海南儋州 571700）

傳統(tǒng)測(cè)繪主要靠人工實(shí)地踏勘，手持各種測(cè)繪儀器進(jìn)行測(cè)量，工作量大且易受多種因素的影響，致使局部地區(qū)測(cè)量精度不能得到保證，某些險(xiǎn)要局地甚至無(wú)法完成測(cè)量。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種人造衛(wèi)星進(jìn)入太空運(yùn)行，航天遙感也適時(shí)地得到了前所未有的發(fā)展。無(wú)人機(jī)技術(shù)作為航空遙感手段之一，發(fā)展迅猛。就林業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用完善了傳統(tǒng)的林業(yè)研究方法，提高了林業(yè)工作的管理質(zhì)量。

1 無(wú)人機(jī)在林業(yè)調(diào)查中的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)用于林業(yè)調(diào)查，具有低成本、高效益、機(jī)動(dòng)靈活性、實(shí)時(shí)性、高分辨率、操作簡(jiǎn)便、影像分辨率高、受地形因素影響較小等特點(diǎn)，在外業(yè)中可適應(yīng)外界復(fù)雜的環(huán)境，在航測(cè)時(shí)的飛行航線具有較好的可控性，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置航線。因無(wú)人機(jī)具有良好的防水、抗風(fēng)、防干擾性，在實(shí)際應(yīng)用中，良好的性能確保無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)機(jī)身及云臺(tái)趨于穩(wěn)定，保證了林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的精確性[1]。

林業(yè)資源管理和保護(hù)是林業(yè)研究的重要課題，當(dāng)前的林業(yè)發(fā)展迫切需要林業(yè)研究提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。但是傳統(tǒng)的林業(yè)調(diào)查方式既困難且安全系數(shù)不高，在深山老林中調(diào)查的范圍也太局限。利用無(wú)人機(jī)的高分辨率、實(shí)時(shí)性及靈活性等特點(diǎn)，輔助林業(yè)研究的外業(yè)工作，可以便捷得到林分因子數(shù)據(jù)，從而提高外業(yè)調(diào)查質(zhì)量[2]。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)技術(shù)更靈活，且在緊急情況下，無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止工作人員因突發(fā)事件危及生命安全。

2 無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用

航空護(hù)林建設(shè)的發(fā)達(dá)程度，對(duì)一個(gè)國(guó)家提升其林業(yè)建設(shè)現(xiàn)代化水平具有重大意義。國(guó)家林業(yè)局于2003年起，首次采用先進(jìn)的高分辨率衛(wèi)星信息技術(shù)在全國(guó)各地區(qū)范圍內(nèi)對(duì)森林資源進(jìn)行調(diào)查，開(kāi)啟了對(duì)森林資源的航天遙感調(diào)查研究熱潮。目前在一類(lèi)調(diào)查中我國(guó)各地已經(jīng)普遍實(shí)施“衛(wèi)星數(shù)據(jù)+地面人工調(diào)查”這一清查方式，并獲得了良好的效果。但是衛(wèi)星很容易受天氣變化和云層厚度的影響，遙感圖像的分辨率較低，并且其刷新周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行遙感航拍，可以有效地彌補(bǔ)衛(wèi)星影像的分辨率低、時(shí)效性不佳等缺陷，極大地降低數(shù)據(jù)的運(yùn)輸成本，減少基層的工作量，有效提高森林資源調(diào)研的工作效率與質(zhì)量[3]。

2.1 森林防火

我國(guó)屬于森林火災(zāi)頻發(fā)的國(guó)家，年平均發(fā)生森林火災(zāi)約1 萬(wàn)起，受災(zāi)范圍約上百萬(wàn)公頃，森林火災(zāi)已成為我國(guó)森林主要的災(zāi)害。排除人為因素，氣候的變化多樣性導(dǎo)致了森林火災(zāi)的特點(diǎn)分別為突發(fā)性、隨機(jī)化，在很多森林火災(zāi)事故案例中因缺少對(duì)森林火災(zāi)實(shí)時(shí)信息而導(dǎo)致重大損失。因此，火災(zāi)事件發(fā)生前及時(shí)對(duì)森林進(jìn)行檢測(cè)，掌握實(shí)時(shí)森林消防信息，為及時(shí)撲救火災(zāi)提供重要信息至關(guān)重要。無(wú)人機(jī)在執(zhí)行林間監(jiān)控巡航、林間信息收集、火情排查及災(zāi)后排查等調(diào)查任務(wù)中，能實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早應(yīng)對(duì)”的火災(zāi)應(yīng)對(duì)原則，改善傳統(tǒng)森林火災(zāi)防控方式，靈活使用無(wú)人機(jī)能節(jié)省人力物力且安全系數(shù)較高，也能消除因衛(wèi)星分辨率低、不實(shí)時(shí)性及檢測(cè)難度大等影響森林防控的困擾。在無(wú)人機(jī)上搭載紅外線林火檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)分析森林火災(zāi)火情蔓延速度、風(fēng)速、最大著火高度等基本情況[4]。在大面積的森林火災(zāi)防控中，一般采用多架無(wú)人機(jī)協(xié)同工作方式，保證了在復(fù)雜林區(qū)中作業(yè)的穩(wěn)定性和全面性。隨著我國(guó)高新技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多森林防火系統(tǒng)被研發(fā)出來(lái)并搭載在無(wú)人機(jī)上，保障了我國(guó)森林資源的同時(shí)為我國(guó)森林防火防控工作提供了極大便利。

2.2 林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)

受全球氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人為因素的影響，近年來(lái)森林病蟲(chóng)害呈現(xiàn)越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì)。如入侵物種美國(guó)白蛾已成為對(duì)森林生長(zhǎng)造成嚴(yán)重威脅的蟲(chóng)害之一。往往因森林病變初期不易被察覺(jué)或調(diào)查周期過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)了最佳治療時(shí)期。不同時(shí)期的害蟲(chóng)往往使林間具有不同的形態(tài)，因此在大面積的防控中具有較大難度。采用自動(dòng)化的無(wú)人機(jī)對(duì)林間情況進(jìn)行航空監(jiān)控調(diào)查，已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前林業(yè)病蟲(chóng)害調(diào)查與評(píng)估的一種主要手段，該方式相比于傳統(tǒng)的人工地面調(diào)查法，具有外業(yè)工作量小、實(shí)時(shí)性、成本低、調(diào)查周期短、工作效率和安全系數(shù)更高的優(yōu)點(diǎn)。一方面，被病蟲(chóng)害影響的區(qū)域植被通常都有顯著特征，可根據(jù)具體的林間病害特征結(jié)合航拍遙感影像圖確定受影響區(qū)域，在區(qū)域內(nèi)能更深層次研究病蟲(chóng)害發(fā)生的原因和特點(diǎn)，能及時(shí)在大規(guī)模病蟲(chóng)害爆發(fā)前治理；另一方面，在某些人類(lèi)到不了的深山老林，無(wú)人機(jī)也可進(jìn)行病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)。相比于傳統(tǒng)人工地面調(diào)查更全面監(jiān)測(cè)了病蟲(chóng)害始發(fā)地，解決了人工地面調(diào)查局限性的問(wèn)題。

2.3 森林執(zhí)法

傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法配合衛(wèi)星遙感圖進(jìn)行取證，因?yàn)樾l(wèi)星遙感圖的不實(shí)時(shí)性且分辨率偏低，導(dǎo)致在投入了大量的人力物力后因調(diào)查周期太長(zhǎng)仍然取證困難。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的不法分子以亂砍濫伐和違法占用林地獲取經(jīng)濟(jì)效益的情況日漸增多。無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到森林執(zhí)法中，不僅能大大減輕森林執(zhí)法工作人員的負(fù)擔(dān)，還能對(duì)不法分子造成威懾作用。無(wú)人機(jī)森林執(zhí)法相比于傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法，具有時(shí)效性高、成本低、操作簡(jiǎn)單、影像分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。在某些違法犯罪活動(dòng)中，因?yàn)樾l(wèi)星影像更新不及時(shí)，造成不法分子逍遙法外。無(wú)人機(jī)作為林業(yè)執(zhí)法中的新興技術(shù)，可以滿(mǎn)足林業(yè)執(zhí)法人員對(duì)違法占用林地和亂砍濫伐行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠在不需要投入大量人力物力的前提下保護(hù)林地資源[5]。無(wú)人機(jī)的正射影像功能，能及時(shí)地監(jiān)測(cè)到人為因素和自然因素造成的違法圖斑，為森林執(zhí)法部門(mén)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，是森林執(zhí)法部門(mén)能及時(shí)處理違法圖斑的重要手段。

2.4 營(yíng)造林核查

現(xiàn)階段我國(guó)倡導(dǎo)土地進(jìn)行退耕還林，雖然已在營(yíng)造林工作方面有了很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是在具體運(yùn)作中，仍會(huì)碰到許多難題。在實(shí)際的林業(yè)種植工作中，利用無(wú)人機(jī)對(duì)種植區(qū)域進(jìn)行勘察測(cè)繪從而得到土地的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)無(wú)人機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)林木種子、樹(shù)苗的培育工作，比傳統(tǒng)的人工營(yíng)造林更省時(shí)省力，工作效率大大挺高，無(wú)人機(jī)技術(shù)也可實(shí)現(xiàn)在林木生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行噴灑農(nóng)藥和施用化肥的工作，能在很大程度上減少管護(hù)成本，同時(shí)對(duì)工作人員的身心安全有了極大保障，更能杜絕農(nóng)藥殘留過(guò)剩問(wèn)題。有效地利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行營(yíng)造林面積核查、退耕還林面積核查，可以保證營(yíng)造林工程的效率和準(zhǔn)確性。

2.5 林業(yè)攝影測(cè)量

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)繪主要是制作二維正射影像，工作人員到現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行實(shí)地勘察，掌握區(qū)域高低差，辨別天氣情況及是否為限飛區(qū)域，一切準(zhǔn)備就緒后規(guī)劃航線飛行，任務(wù)完成采集的圖元數(shù)據(jù)可用pix4dmapper軟件進(jìn)行處理，處理的結(jié)果即為二維正射影像圖[6]。將二維正射影像圖導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)中，從而得到該區(qū)域的面積及坐標(biāo)位置，更直接地反映了林分間的情況，為森林防火、森林病蟲(chóng)害防治、森林執(zhí)法等林業(yè)資源調(diào)查提供精確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 展望

無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查、研究、保護(hù)應(yīng)用中具有廣闊的前景和良好的發(fā)展機(jī)遇。無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步可以使其在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用較廣，甚至在大面積的熱帶雨林保護(hù)區(qū)、國(guó)家森林公園、紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)等得到逐步應(yīng)用。無(wú)人機(jī)技術(shù)、衛(wèi)生遙感技術(shù)與林業(yè)防控系統(tǒng)相結(jié)合，不斷提高林業(yè)研究工作的精確率和高效性。

無(wú)人機(jī)技術(shù)給勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的便利，改善了傳統(tǒng)勘察測(cè)繪的工作方式，在基礎(chǔ)測(cè)繪中發(fā)揮著巨大優(yōu)勢(shì)。使用無(wú)人機(jī)制作正射影像進(jìn)行勘察測(cè)繪，在使工作效率提升的同時(shí)節(jié)省了人力物力。無(wú)人機(jī)技術(shù)具有地理位置精度高、信息量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、采集速度快等優(yōu)點(diǎn)。隨著地理信息科學(xué)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)在林業(yè)中具有越來(lái)越重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。