發(fā)布時間：2020-08-15所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：進入21世紀后，隨著無人機技術的進步，無論是作為低空航拍獲取高分辨率影像，還是與激光雷達等傳感器搭配使用，都可以很好的適用于森林資源監(jiān)測。筆者結合多年林業(yè)工作經(jīng)驗，深入分析無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中的具體應用情況，希望給相關
摘要：進入21世紀后，隨著無人機技術的進步，無論是作為低空航拍獲取高分辨率影像，還是與激光雷達等傳感器搭配使用，都可以很好的適用于森林資源監(jiān)測。筆者結合多年林業(yè)工作經(jīng)驗，深入分析無人機遙感技術在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中的具體應用情況，希望給相關的專業(yè)人員提供借鑒和參考。
關鍵詞：無人機;遙感技術;林業(yè)資源調查與監(jiān)測
前言
近幾年以來，隨著社會對環(huán)境保護日益關注，森林資源的開發(fā)利用方式由傳統(tǒng)的經(jīng)濟利用向環(huán)境保護轉型，對森林各方面的效益愈發(fā)重視，森林資源監(jiān)測因此也備受重視，另一方面，由于社會需要提高森林資源的監(jiān)測精度，無人機遙感開始進入森林監(jiān)測領域。在林業(yè)資源調查和監(jiān)測工作中，無人機遙感技術具有眾多優(yōu)勢，推動著現(xiàn)代林業(yè)朝精準林業(yè)發(fā)展和進步。
1無人機重要特點
相對于衛(wèi)星遙感和傳統(tǒng)監(jiān)測手段，無人機遙感擁有更多的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.1經(jīng)濟實用
相比起衛(wèi)星和航空遙感平臺，無人機的市場購買價格、飛行以及維護的成本較低。無論是無人機愛好者，還是相關部門單位都有足夠的資金購買無人機來進行航拍工作。
1.2應急飛行
當發(fā)生自然環(huán)境危害或重大污染的事件發(fā)生時，工作人員只需要在地面遠程操控無人機便可以對目標高危險區(qū)域進行航拍，并不需要專業(yè)的飛行員來進行操控，利用無人機進行航拍工作不僅可以對災害區(qū)域的變化狀況進行實時監(jiān)控，第一時間反饋污染區(qū)域的具體情況，還能夠采集空氣樣本，對工作人員制定搶救措施提供了幫助。
1.3機動靈活
無人機重量較輕，進行工作時不受環(huán)境影響，對場地要求不高，靈活性較強，能快速響應緊急的航拍任務。絕大多數(shù)飛行任務的是在一千米以下的空中執(zhí)行的，通常情況下不需要特別申請空域，可以在不同的地區(qū)進行實時監(jiān)測工作。
1.4遙感影像清晰
因為工作時的飛行高度較低，所以遙感影像的空間分辨率能夠達到的范圍是幾厘米至十幾厘米，和傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感影像相比，有了非常大的提升。可以通過對航拍影像進行觀察分析，進而分辨出各種地類，包括草地、喬木以及灌木，為林業(yè)資源檢測提供了極大的幫助。
2 無人機在林業(yè)資源調查與監(jiān)測中應用
森林是地球之肺,是生物圈不可或缺的一部分，它在大氣循環(huán)、儲存水資源、凈化環(huán)境、保護生物多樣性等方面有著十分重要的作用。我國自然環(huán)境豐富，地勢復雜，一些強度大、風險高的工作，例如林業(yè)調查、病蟲害防治和火情監(jiān)測等都需要人工進行實地勘察。而無人機遙感技術能夠進行大范圍巡視工作，而且能夠獲取的信息量也足夠大，因此無人機遙感是一種能夠替代人工來進行林業(yè)調查工作的好方法。近幾年來，隨著相關技術的發(fā)展和進步，我國通過利用衛(wèi)星遙感影像，再結合人工判讀技術以及影像自動提取技術，在火情監(jiān)測、病蟲害防治、資源調查等一系列的林業(yè)工作中取得了一定的進步。
2.1在調查規(guī)劃中的應用
在以往的林業(yè)調查工作中，必須以人作為調查主體界定林地地類、樹種、胸徑、樹高、蓄積、核查營造林與林地征占用的情況等信息，需要工作人員前往實地進行勘察工作。而無人機在搭載高清相機或者高光譜成像儀以后則可以靈活地提供目標區(qū)域高清的影像信息，能夠協(xié)助林地調查的工作的進行。國外科學家通過往無人機上安裝小型化定位傳感器以及4層激光雷達平臺，順利地對森林的變化情況進行動態(tài)監(jiān)控。我國的有關技術人員也開發(fā)出了一種基于無人機航拍影像技術，并融合了地理信息技術能夠調查森林資源的系統(tǒng)，它不僅能快速而精確地提取航拍影像信息，還可以將林地調查情況信息化。此外，另一批技術人員也通過往無人機上安裝非測量相機成功實現(xiàn)了對北京十三陵林場進行了航拍，得出了樹高和林場面積等數(shù)據(jù)，成功修正了航拍和實測樹木信息之間的偏差，實現(xiàn)了對林木信息的精準測量。
不僅如此，無人機還可以能夠把最近幾年的造林、砍伐、征用等情況記錄到“一張圖”數(shù)據(jù)庫里，輔助林業(yè)單位年度變更工作，可以有效提高有關數(shù)據(jù)的準確性以及實時性。
2.2在病蟲害監(jiān)測中的應用
林業(yè)病蟲害長期以來一直是阻礙林木生長的一大危害。傳統(tǒng)的解決方式主要是依靠人工來進行實地勘察，進而完成對病蟲害的檢測和防治工作，但是這種方式的調查的難度大而且工作的風險和強度都很高，而且容易因為地形復雜等原因嚴重影響了調查的范圍和準確性。近些年來，林業(yè)病蟲害檢測工作采用了高光譜遙感技術，順利實現(xiàn)了對病蟲害的大范圍檢測。然而，衛(wèi)星平臺會影響到高光譜技術，導致其運行周期長，獲取影像所需的成本高，從而使得該技術的推廣與應用停滯不前 。
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在安裝了高光譜儀或者可見光相機等測量設備之后，無人機能夠對多種樹種病害進行預防與監(jiān)控。國外科學家就通過將多波段成像傳感器安裝到無人機上來研究柑橘黃龍病，并觀察530-900nm波段數(shù)據(jù)以及七個植被指數(shù)數(shù)據(jù)，可以準確識別樹木是否患有黃龍病。而我國一批技術人員則利用安裝了雙光譜相機的無人機獲取了松樹的病蟲害監(jiān)測的遙感影像，十分具有創(chuàng)造性地提出一種加權小波支持向量描述以及特征稀疏表示的影像識別方法，可以在辨別松鼠的病蟲害信息方面非常有效。除此之外，無人機還可以通過搭載噴霧器，來對目標區(qū)域樹木噴射農(nóng)藥，進行災害防治，提升了工作效率，節(jié)約了勞動力。
2.3在火災監(jiān)測中的應用
因為森林火災的突發(fā)性強，而且破壞力大，所以很難對其進行防護和救援工作，而在眾多的自然災害中，它是對森林生長影響最惡劣的一種。95%的森林火災是出于人為因素產(chǎn)生的，主要是因為人們用火不慎。在林業(yè)經(jīng)營管理的日常工作中，林業(yè)火情的監(jiān)控是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)。想要及時撲滅火源，就需要救援人員能夠及時趕到現(xiàn)場。傳統(tǒng)的森林火情檢測工作主要由兩種方式，分別是人工巡護以及衛(wèi)星監(jiān)測。但是人工的形式容易受到氣候以及地形等自然因素的影響，不僅縮小了巡護的地區(qū)，還降低了巡護的效率。衛(wèi)星遙感監(jiān)測的效率主要取決于時間分辨率以及遙感空間分辨率。而衛(wèi)星監(jiān)控也存在缺點，那就是過境時間較為固定以及獲取圖像耗費的時間較長，信息具有滯后性，不能實現(xiàn)實時監(jiān)控，所以很難依靠它來發(fā)現(xiàn)早期火情。
無人機因為具有機動性強、靈活性高、耗時較短、精確度高等特點，從而順利實現(xiàn)了對人為用火區(qū)的實時檢測，并反饋火情，對于消防隊伍撲滅火情提供了極大幫助。林業(yè)防火無人機一般都會搭載紅外成像儀或者高清相機來對火災防空區(qū)實行監(jiān)控。因為傳統(tǒng)的火災監(jiān)測方式能夠監(jiān)測的范圍小，而且成本高，所以有關技術人員從視覺顯著性著手，利用無人機進行林區(qū)拍攝，與候選林火區(qū)、特征融合與分類、閾值判斷等流程相結合進而對林區(qū)火情有一個清楚的認識，得到火情位置、火災發(fā)生的面積以及蔓延速度等重要的信息，迅速地解決了林火監(jiān)測問題。
2.4在濕地調查中的應用
濕地生態(tài)系統(tǒng)是自然界中不可或缺的一部分，對生物多樣性的保護有著重要的作用，同時它在調節(jié)區(qū)域氣候、保持水土等各種方面也發(fā)揮了很大的作用。對于人類而言，濕地資源也是十分重要的。隨著無人機技術的發(fā)展和普及，許多專家和技術人員都使用無人機對濕地進行觀察和研究。例如，我國的科研人員就利用無人機技術來對沈陽市蒲河城市濕地進行了航拍，并成果獲取了遙感映像，并對比通過地面調查得出的二數(shù)據(jù)，向人們展示了無人機技術的精確性，為城市旅游業(yè)的濕地景觀規(guī)劃工作提供了必不可少的數(shù)據(jù)。而另一批技術人員也通過搭載了可見光相機和高光譜儀的無人機成功獲取了福建省三沙灣地區(qū)灘涂地區(qū)互花米草的可見光和多光譜影像，以可見光影像為參考，采用NDVI指數(shù)為模型計算出多光譜影像的植被覆蓋度，取得了良好效果。
2.5在森林資源濫砍濫伐監(jiān)測中的應用
隨著天保林工程、公益林工程的落實，國家在森林資源的保護和管理方面投入了許多資金，這類森林資源是嚴禁采伐利用的。而有些人不顧法律的約束，擅自砍伐公益林或天保林，對森林資源造成了一定的破壞。采取傳統(tǒng)的巡山的方式，工作效率低，工作強度大，且不一定能發(fā)現(xiàn)破壞森林資源的現(xiàn)象，無人機的應用就減少了這類現(xiàn)象的出現(xiàn)。
結語
綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟水平的不斷提高以及科學技術的不斷進步，林業(yè)也朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，而以往林業(yè)監(jiān)測與調查手段消耗的時間長、工作強度高而且精準性較差，已經(jīng)成為了林業(yè)發(fā)展的阻礙，正在被逐步淘汰。時間分辨率較低的航空遙感與難以獲取的航天遙感數(shù)據(jù)更是很大程度上影響林業(yè)監(jiān)測的效率，無人機技術的出現(xiàn)以及發(fā)展剛好能夠彌補這方面的缺陷。——論文作者：梁廣 莫煥雄
