无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的应用

聂侃谚

（湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙 430001）

森林资源调查和监测是一切林业工作进行的前提条件和必要保证，是林业工作者对于森林所处状态的一种十分有效的掌控方式，能辅助林业工作者进行长期的林业管理规划的制定。传统的林业资源调查与监测手段存在许多问题，主要是由于我国森林资源丰富的地区大部分处在荒无人烟的地区，并且地形复杂，林区面积大，不利于直接对森林资源进行全面、实时的调查和监测[1]。基于此，对林业资源调查与监测中无人机遥感技术的应用进行分析，以供参考。

1 无人机的特点

1.1 应急飞行 对于各类环境突发意外、重大污染事件，无人机不需要飞行员，只需要借助地面遥控，就能够对目标高危地区进行航拍，随时对这一地区有关的情况进行监测，并反映出污染的扩散情况，搜集到空气质量样本，为有关人员制订抢救方案提供客观参考[2]。

1.2 遥感影像更为清晰 无人机航拍时飞行总高度较低，遥感影像的空间分辨率大多为几厘米至数十厘米，与传统卫星遥感影像相比，具有更高的分辨率。借助航拍影像，能够对乔木、草地等进行辨别，为各类林业资源提供更为准确的调查、监测数据。

2 无人机遥感技术在应用时存在的问题

在无人机飞行过程中，存在许多因素会影响其飞行的稳定性。例如，一部分大型无人机难以在植被茂密的地区进行方便的起落工作；而小型无人机在飞行过程中受到空气流动、天气环境等影响十分严重；这些影响因素不仅不方便无人机的工作，严重时会损坏无人机机身。因此，提高无人机飞行时的稳定性，合理改善无人机的设计，使其克服这些因素对其带来的不利影响十分必要，应引起行业的广泛关注。

3 无人机遥感应用于林业资源监测及调查中的价值

3.1 监测各类林地病虫害 无人机遥感能够获得更为全面的林木病死、虫害等有关信息。虽然近几年我国各类林业资源获得了大范围的保护，但生态系统依然比较脆弱，而病虫害是危害林木生长、发育最为关键的原因，需要增强对病虫害的监测力度。无人机遥感被应用到对各类林业病虫害的监测中，可以更为容易且科学地对大面积林木病虫害进行监测，并配备可见光相机等相关设备，对目标地区中的松线虫或其余病虫害进行调查、监测；借助无人机平台中所搭载的双光谱相机，能够得到可见光像、红外图像，从而找到病虫害的具体位置。

3.2 监测森林火灾 森林火灾是森林资源管理期间十分关键的问题之一。在具体的管理过程中，不仅防控比较困难，救援也存在许多阻碍。所以，森林火灾对比其他自然灾害而言，若并未对其进行防控，或是在出现火灾后并未立即进行扑灭，就会对林地资源带来十分严重的毁灭。无人机具有迅速、便捷、灵敏等优点，在对森林资源进行监测、调查期间，能够对部分大面积的人为用火地区随时进行监测，可在发生异常时，立即汇报与处理，更为迅速地防控森林火灾。一般林业防火无人机大多都是将飞行器当作平台，并搭载有红外成像仪或其余设备，对一些关键的林火地区进行动态性监测；同时，还可以对现场有关的情况进行综合性评估，以对林地资源进行更为科学的管理、修复[3]。

4 无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的应用

4.1 预防和扑救森林火灾 在林业资源调查与监测工作中，森林火灾的预防和扑救是重要的一环。冬春两季是森林火灾的多发期，如果发现火灾就应当立即确定火灾起始地区并做好隔离带。这一系列工作都需要对森林资源进行及时监测。在森林火灾预防和扑救中利用无人机遥感技术，可以通过卫星等手段及时对火灾进行监测，并通过远程传输的方式传输至计算机，进而用智能化的先进算法等辅助森林火灾起点的分析，帮助选择隔离带建设的最佳位置，以确保森林火灾带来的损失最小化。

4.2 进行森林水文状况的调查 在进行林业资源调查与监测工作时，森林水文状况的调查也是十分重要的一项工作。对森林周边地区的水文状况进行合理的调查，有助于保证森林周边地区的生态平衡，并加强该地区的防洪、抗旱水平。而应用无人机遥感技术，可以对森林周边水文状况进行系统、全面、实时的监测，进而保证森林系统的合理健康发展，对降低该地区的水土流失程度有很大的作用。

4.3 无人机遥感技术在林场巡查中的应用 乱砍乱伐、毁林开垦等人为破坏林地的行为，特别是距离居民区较近的林场，是造成森林资源损失的主要原因之一。为进行有效监测，林场会采用护林员人力巡查的方式进行定期巡护。此类巡查方式受山体遮挡的影响，巡查覆盖范围小，路线固定，不能有效排查森林资源的异常情况。使用无人机航拍则可以实现大范围且迅速巡查的目的，配合使用摄像机等拍摄实时视频，有利于森林毁坏行为的证据收集，遏止森林资源的破坏。此外，在林场管理工作中，针对人为破坏森林的损失评估方面，对比目视勾绘、GPS 测量、罗盘仪测量等方法，使用无人机搭载高清摄像机等设备，能快速对目标地块进行正射拍摄，通过相关软件对相片进行标定和拼接，获得高分辨率的航拍影像，便于勾绘和测算被破坏面积。这种作业方式能够适应不同的地形环境，克服恶劣的天气条件，具有较高的时效性、安全性以及精度，能帮助林业资源管理者制定更科学的森林资源保护方案[4]。

4.4 无人机遥感技术在林业有害生物监测中的应用 我国松林面积大，一旦发生松材线虫病害，将对我国针叶林和部分重点生态区域造成直接的危害。松材线虫病又称松树 “癌”，目前尚无有效防治技术，一旦发生将导致毁灭性的灾害，因此在林场日常管理工作中迫切需要覆盖面广、能实时监测的技术和装备。目前，大多研究均是利用无人机航拍监测松林枯死树的动态变化，利用可见光、红外、多光谱等多种光学影像设备获取高精度的航片，通过处理航拍照片，有针对性地获取松材线虫不同发病阶段的植被特征，能有效识别枯死木，提高判读的准确率。利用小型无人机搭载单反数码相机获取湖南某病害地区的高空间分辨率影像，通过分析获得单株疑似病死木位置，正确率达到83.3%。利用波长593 nm 的光谱特征分析手段，进行不同感病时期的马尾松和健康松树的早期判定。采用ASD野外光谱仪测量了黑松和马尾松在松材线虫自然侵染后不同感病阶段的反射光谱，在波长大于800 nm 的近红外和中红外波段，能预测两种松树的感病状态[5]。

5 结语

无人机遥感技术凭借机动灵活高效率、数据获取成本低、精度高、天气影响小、续航能力强以及影像实时传输等优势，在林业工作中得到了广泛应用。随着无人机技术的日趋成熟，无人机遥感技术将有效促进林业工作的自动化和数字化，成为未来林业工作的重要工具，在林业现代化建设中发挥巨大作用。