摘 要：為應(yīng)對(duì)全球森林資源日益減少與退化的挑戰(zhàn)，提高森林資源管理效率與精確度顯得尤為重要。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有高效率、高精度、強(qiáng)靈活性的優(yōu)勢(shì)，可為森林資源監(jiān)測(cè)、評(píng)估、管理提供創(chuàng)新方法。圍繞林場(chǎng)巡查、森林防火、林業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、林業(yè)執(zhí)法管理等關(guān)鍵領(lǐng)域，全面分析無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的特征優(yōu)勢(shì)與具體應(yīng)用。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用，可提高收集森林資源數(shù)據(jù)的時(shí)效性與精確度，提高森林資源管理的靈活性與綜合效率，有助于推動(dòng)森林資源的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)；森林資源管理；精準(zhǔn)定位

中圖分類(lèi)號(hào)：S771.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）08–00-03

森林資源對(duì)維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候等具有關(guān)鍵作用。受自然災(zāi)害、人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響，全球森林資源面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的森林資源管理依賴(lài)人工實(shí)地考察，不僅耗時(shí)耗力，還難以覆蓋廣闊的森林區(qū)域，管理效率與準(zhǔn)確性無(wú)法滿足現(xiàn)代森林資源管理需求。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有的高效率、高精度的特點(diǎn)，成為解決這一問(wèn)題的有效工具。該技術(shù)能快速獲取大面積森林的高分辨率圖像，為森林資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)和管理提供新思路。因此，研究無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用具有重要價(jià)值。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 時(shí)效性強(qiáng)，提高樣地調(diào)查效率

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中應(yīng)用主要得益于其強(qiáng)大的時(shí)效性，尤其在提高樣地調(diào)查效率方面表現(xiàn)尤為明顯。相比傳統(tǒng)地面調(diào)查或使用載人飛行器進(jìn)行的遙感調(diào)查，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用能在短時(shí)間內(nèi)部署并完成大范圍的森林資源調(diào)查工作，可縮短數(shù)據(jù)采集的時(shí)間。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)利用高分辨率成像系統(tǒng)，可迅速獲取森林覆蓋、植被狀態(tài)、林分結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息，為森林資源管理提供及時(shí)、精確的數(shù)據(jù)支持。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，在應(yīng)對(duì)突發(fā)性森林事件時(shí)，如森林火災(zāi)、病蟲(chóng)害暴發(fā)等，能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，獲取有效的決策支持信息。

此外，在傳統(tǒng)樣地調(diào)查中，研究人員需要進(jìn)入森林，通過(guò)人工測(cè)量記錄獲取數(shù)據(jù)，不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且工作量大，尤其是在復(fù)雜地形或惡劣天氣條件下，數(shù)據(jù)收集面臨更大的挑戰(zhàn)。通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，研究人員可快速完成樣地?cái)?shù)據(jù)的收集與更新工作。對(duì)于大面積且難以進(jìn)入的森林區(qū)域，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。高效的數(shù)據(jù)采集，可提高樣地調(diào)查的效率，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性與一致性，能為森林資源的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和管理提供有力的技術(shù)支撐。

1.2 精準(zhǔn)定位，采集的數(shù)據(jù)更精確

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在精準(zhǔn)定位能力方面，這一特性確保了數(shù)據(jù)采集的高精度。利用GPS、先進(jìn)的光學(xué)、多光譜成像設(shè)備，無(wú)人機(jī)能在飛行過(guò)程中準(zhǔn)確地記錄影像數(shù)據(jù)的地理位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定森林區(qū)域的精確映射與監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在執(zhí)行森林資源調(diào)查、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)評(píng)估等任務(wù)時(shí)，能獲取位置精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，保障數(shù)據(jù)處理與分析的準(zhǔn)確性。

精準(zhǔn)定位不僅能提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還可監(jiān)測(cè)森林變化、評(píng)估森林資源狀況。在長(zhǎng)期的森林資源監(jiān)測(cè)中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能在相同地理位置重復(fù)獲取數(shù)據(jù)，從而捕捉到森林覆蓋度、植被健康狀況等參數(shù)，為森林資源管理與保護(hù)決策的制定提供科學(xué)依據(jù)。此外，精準(zhǔn)定位還能為森林資源的三維建模、生物量估算等提供有效依據(jù)。

1.3 靈活性強(qiáng)，航拍的影像更完整

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行高度與速度，獲取不同分辨率和范圍的航拍影像，在復(fù)雜多變的森林環(huán)境中捕捉到更加完整、細(xì)致的地表信息。與傳統(tǒng)遙感平臺(tái)相比，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)更加靠近地面，能拍攝到更豐富的樹(shù)冠層次細(xì)節(jié)圖像，在識(shí)別植被類(lèi)型、評(píng)估植被健康狀況、監(jiān)測(cè)生物多樣性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有靈活部署能力，可以快速響應(yīng)突發(fā)環(huán)境事件，如森林火災(zāi)、病蟲(chóng)害暴發(fā)等，能及時(shí)獲取全面的影像數(shù)據(jù)，為制定緊急決策與實(shí)施有效干預(yù)措施提供依據(jù)。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)靈活性強(qiáng)，能穿透難以接近的地區(qū)，例如崎嶇的山地、密集的森林與其他難以通過(guò)步行或駕車(chē)到達(dá)的地方，有助于確保數(shù)據(jù)收集的連續(xù)性與完整性，這一特征在大范圍森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的作用更為顯著。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能覆蓋廣闊的區(qū)域，獲取連續(xù)的航拍影像，從而為森林資源管理提供全面的影像視角與豐富的數(shù)據(jù)資源。因此，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不僅能保證航拍影像的完整性與細(xì)節(jié)的豐富性，還能提高森林資源管理部門(mén)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件的響應(yīng)效率[1]。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理中的具體應(yīng)用

2.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)巡查中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林場(chǎng)巡查中的應(yīng)用體現(xiàn)了森林資源管理的創(chuàng)新性與實(shí)用性。在具體實(shí)踐操作過(guò)程中，林場(chǎng)管理人員會(huì)部署搭載多光譜成像傳感器與高精度GPS的無(wú)人機(jī)進(jìn)行定期或需要時(shí)的林場(chǎng)巡查。無(wú)人機(jī)的飛行高度通常設(shè)置為100～500 m，以確保獲取高分辨率（1～5 cm/像素）的圖像，覆蓋廣闊的林場(chǎng)區(qū)域。在實(shí)際巡查過(guò)程中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能精確地映射林地邊界，監(jiān)測(cè)植被覆蓋與林分結(jié)構(gòu)變化，識(shí)別受損區(qū)域，并評(píng)估自然災(zāi)害，如風(fēng)暴、森林火災(zāi)后的影響。

森林資源管理人員可利用無(wú)人機(jī)搭載的多光譜成像技術(shù)，分析植被的健康狀況，通過(guò)計(jì)算歸一化植被指數(shù)（NDVI）等遙感指標(biāo)，準(zhǔn)確評(píng)估林木生長(zhǎng)狀況與生物量。無(wú)人機(jī)的熱紅外傳感器還能用于監(jiān)測(cè)、預(yù)警林火發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為林場(chǎng)防火提供科學(xué)依據(jù)。在執(zhí)行林場(chǎng)巡查任務(wù)時(shí)，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃自動(dòng)導(dǎo)航，收集所需的影像數(shù)據(jù)。在飛行結(jié)束后，通過(guò)專(zhuān)業(yè)地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件與圖像處理軟件對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成詳細(xì)的林場(chǎng)地圖和報(bào)告，為林場(chǎng)管理提供精確的數(shù)據(jù)支持[2]。應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，不僅可提高林場(chǎng)巡查效率與準(zhǔn)確性，還能降低人工巡查風(fēng)險(xiǎn)與成本。

2.2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使其成為森林資源監(jiān)測(cè)與預(yù)防的重要工具。無(wú)人機(jī)可搭載多種傳感器，包括可見(jiàn)光相機(jī)、紅外線熱感相機(jī)、多光譜傳感器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的快速監(jiān)控[3]。

無(wú)人機(jī)在執(zhí)行森林防火任務(wù)時(shí)，通常在100～500 m的高度飛行，這個(gè)高度范圍允許無(wú)人機(jī)捕捉到清晰圖像，并覆蓋較大的地面面積。紅外線熱感相機(jī)對(duì)熱源非常敏感，可在夜間或煙霧條件下檢測(cè)到火點(diǎn)，分辨率可達(dá)到1 m或更高，能精準(zhǔn)定位火災(zāi)發(fā)生位置。

在飛行任務(wù)規(guī)劃方面，無(wú)人機(jī)通過(guò)高精度GPS確保飛行路線的準(zhǔn)確性，并采用自動(dòng)飛行模式覆蓋指定的監(jiān)測(cè)區(qū)域。在數(shù)據(jù)處理方面，將采集到的紅外線與可見(jiàn)光圖像實(shí)時(shí)傳輸回地面站，通過(guò)專(zhuān)用圖像分析軟件進(jìn)行處理，能識(shí)別出圖像中的火點(diǎn)，自動(dòng)標(biāo)記疑似火災(zāi)的位置，并計(jì)算火點(diǎn)的精確坐標(biāo)（圖1）。

圖1 無(wú)人機(jī)識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)

在火災(zāi)預(yù)防方面，無(wú)人機(jī)能利用多光譜傳感器收集森林植被健康狀況的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析NDV等遙感指標(biāo)，識(shí)別出枯死或病弱植被區(qū)域，并將該區(qū)域標(biāo)記為潛在的高風(fēng)險(xiǎn)火災(zāi)區(qū)[4]。無(wú)人機(jī)還能監(jiān)測(cè)森林中的非法活動(dòng)，如非法采伐、露天焚燒，這些活動(dòng)都可被標(biāo)記為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。采用這種高效、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)方式，能在初期迅速發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并定位火源，為后續(xù)撲火、滅火行動(dòng)提供精確信息，還能在火災(zāi)發(fā)生前采取有效的預(yù)防措施，降低森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在植被覆蓋監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

無(wú)人機(jī)憑借其卓越的飛行效率與尖端的傳感器配置，在短時(shí)間內(nèi)能夠完成對(duì)廣袤區(qū)域的植被覆蓋信息的全面采集。這些高精度傳感器，不僅能夠捕捉到植被分布示意圖，還能深入解析植被類(lèi)型、覆蓋密度以及生長(zhǎng)活力等核心參數(shù)?？蒲腥藛T利用無(wú)人機(jī)傳回的高清影像與多光譜數(shù)據(jù)，能夠精準(zhǔn)識(shí)別每一種植被，細(xì)致描繪其空間分布格局，并通過(guò)復(fù)雜的算法模型，精確計(jì)算出植被覆蓋度，誤差微乎其微。此外，這些數(shù)據(jù)不僅僅是數(shù)字與圖像的集成，它們顯示出不同植被類(lèi)型在復(fù)雜多變環(huán)境中的適應(yīng)策略與生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。精細(xì)分析，可以洞察植被如何利用光照、水分等資源；而或者一些植被可能在特定環(huán)境下表現(xiàn)出衰退跡象。對(duì)植被與環(huán)境關(guān)系進(jìn)行深入了解，為評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)的整體健康狀況提供不可或缺的視角。這不僅能反映出生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性與動(dòng)態(tài)性，更為制定有效的生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)策略奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植被變化的能力。在干旱半干旱地區(qū)等生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，植被覆蓋度的微小變化都可能引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題。定期或不定期進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告植被退化現(xiàn)象，如土壤侵蝕、水分短缺等導(dǎo)致的植被稀疏或死亡。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可為制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)，有助于遏制生態(tài)退化趨勢(shì)并促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)?；跓o(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取的植被覆蓋信息，可以進(jìn)一步評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。比較不同時(shí)間段、不同區(qū)域的植被覆蓋變化情況，可以分析森林生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾和恢復(fù)能力。對(duì)于穩(wěn)定性較差的區(qū)域或生態(tài)系統(tǒng)，可以制定針對(duì)性地保護(hù)和管理策略，以增強(qiáng)其抗干擾和恢復(fù)能力。同時(shí)，這些數(shù)據(jù)還可以為森林火災(zāi)、病蟲(chóng)害等自然災(zāi)害的預(yù)警和防控提供重要參考。分析植被覆蓋度的時(shí)空變化規(guī)律和趨勢(shì)，可以預(yù)測(cè)未來(lái)森林生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向，并據(jù)此制定長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)和管理計(jì)劃。

2.4 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與防治中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

一方面，通過(guò)高精度的影像技術(shù)可快速定位受害樹(shù)種，并監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害發(fā)展情況，無(wú)人機(jī)搭載多光譜和高分辨率可見(jiàn)光相機(jī)在林區(qū)上空飛行，影像數(shù)據(jù)可揭示樹(shù)木外表與樹(shù)葉顏色的變化，這些變化是病蟲(chóng)害發(fā)生的早期跡象。實(shí)時(shí)分析影像數(shù)據(jù)，可快速定位枯死木或異常林分的分布，監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害發(fā)生的情況。

另一方面，利用無(wú)人機(jī)對(duì)受害樹(shù)種進(jìn)行精準(zhǔn)的藥劑噴灑，達(dá)到快速、準(zhǔn)確的林業(yè)病蟲(chóng)害防治效果。林場(chǎng)管理人員可針對(duì)已經(jīng)識(shí)別的疫區(qū)，在無(wú)人機(jī)上搭載噴灑設(shè)備，對(duì)病蟲(chóng)害區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)噴灑藥劑（圖2）。與傳統(tǒng)地面噴灑藥劑相比，無(wú)人機(jī)噴灑藥劑具有施藥精確、覆蓋面廣、效率高等優(yōu)勢(shì)，適用于大面積或地形復(fù)雜林區(qū)。例如，針對(duì)松材線蟲(chóng)病的防治，林業(yè)管理部門(mén)可先使用無(wú)人機(jī)對(duì)疑似受害松林進(jìn)行高精度的空中監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析樹(shù)冠顏色變化等特征，快速識(shí)別出受害嚴(yán)重的林分，隨后調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行計(jì)劃，將搭載噴灑裝備的無(wú)人機(jī)導(dǎo)向這些疫區(qū)，對(duì)受害樹(shù)種進(jìn)行針對(duì)性藥劑噴灑[5]。

無(wú)人機(jī)通過(guò)預(yù)設(shè)飛行路線與飛行高度，精確控制藥劑的噴灑量和范圍，確保藥劑均勻覆蓋整個(gè)受害樹(shù)種區(qū)域，達(dá)到有效控制松材線蟲(chóng)病擴(kuò)散的目的，提高林業(yè)病蟲(chóng)害管理效率，降低病蟲(chóng)害防治成本，保護(hù)森林資源，維護(hù)生態(tài)平衡。

圖2 無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)噴藥現(xiàn)場(chǎng)

2.5 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用

在林業(yè)執(zhí)法管理中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)展現(xiàn)了高效、安全的特征，同時(shí)在監(jiān)測(cè)、打擊亂砍濫伐、違法征（占）用林地、毀林開(kāi)墾等違法行為方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

林業(yè)管理部門(mén)可通過(guò)部署裝備有高分辨率可見(jiàn)光相機(jī)及紅外傳感器的無(wú)人機(jī)，無(wú)論白天還是夜晚，都要進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)察。無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)飛行路線覆蓋特定監(jiān)測(cè)區(qū)域，指揮中心可實(shí)時(shí)接收獲取的飛行圖像和視頻數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)疑似違法活動(dòng)，無(wú)人機(jī)即用GPS定位系統(tǒng)記錄準(zhǔn)確位置，并使用可見(jiàn)光相機(jī)與紅外傳感器捕獲現(xiàn)場(chǎng)高清圖像及夜間熱成像，為執(zhí)法提供有效證據(jù)。

此外，無(wú)人機(jī)還可搭載喊話器或探照燈進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)警告、照亮特定區(qū)域，對(duì)違法人員進(jìn)行威懾。圖像、位置信息的精準(zhǔn)獲取，能使地面執(zhí)法隊(duì)伍快速準(zhǔn)確介入林業(yè)違法活動(dòng)中，從而進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證并采取應(yīng)對(duì)措施，無(wú)人機(jī)收集的證據(jù)資料還可直接作為具有法律效力的證據(jù)。這就體現(xiàn)了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)執(zhí)法中的高效性、精準(zhǔn)性與專(zhuān)業(yè)性，可有效提高林業(yè)執(zhí)法效率，有效遏制非法破壞森林資源的行為。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在森林資源管理、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與防治及林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用展示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)高精度空中影像與多光譜數(shù)據(jù)分析，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能快速準(zhǔn)確地定位枯死樹(shù)木、異常林分和監(jiān)測(cè)林業(yè)病蟲(chóng)害的發(fā)展情況，為林業(yè)管理提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載噴灑裝備，還能對(duì)受害樹(shù)種精準(zhǔn)噴灑藥劑，從而控制病蟲(chóng)害擴(kuò)散。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的高效率、低成本特征使其成為森林資源保護(hù)和管理的重要工具。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在促進(jìn)森林資源可持續(xù)管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面具有重要作用。

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