无人机在林业灾害监测中的应用

孙海波

摘要：随着遥感技术的发展以及现代林业需求的不断提升，森林资源调查经历了从传统地面调查到航空、航天等不同平台类型，遥感数据空间分辨率从千米级到厘米级不断提高，波段信息从单波段到多光谱不断丰富，数据结构从二维图像扩展到三维点云等。其中，无人机遥感技术作为一种新型的数据获取手段，不仅可以弥补地面监测与航天、卫星遥感之间的尺度空缺，将监测点上的结果更准确地扩展到区域尺度，供森林资源调查与监测使用，还可搭载不同性能的传感器以获取时空匹配的多源数据，在森林参数信息提取、生态环境调查、森林火灾及病虫害监测等领域应用广泛。

关键词：林业灾害;无人机;应用价值

1无人机技术概述

无人机技术主要是借助无线遥控设备或者在无人机上搭载小型的计算机控制系统来操控不载人的飞行设备。相较于其他设备，使用无人机可以有效地降低成本，也可以完成一些载人飞行器的任务，主要应用于某些载人飞行器所不能或者不便到达的场所。在林业调查中，无人机相对于传统的遥感技术，优势主要体现在两个方面，一是在面对一些突发情况时，无人机具有良好的应对速度，相关工作人员可以在地面上对无人机进行遥控，及时获取发生场所的信息。二是体现在无人机优良的机动性上，无人机不需要搭载驾驶员，决定了无人机一般具有较小的体积，林业调查一般需要出入各种纷繁复杂的场地，无人机在一般情况下对场地没有很高的要求，可以满足大部分林业调查任务的要求。无人机技术可以保障获取到空间和物体的相关信息的准确性，可以很好地填补大尺度航空技术领域的空白。

2无人机技术的优势

现如今，迫切需要更准确的数据来支持林业。但是，传统的林业经济往往劳动密集型，困难重重，往往深入山区和森林，需要较短的工作周期和较高的数据准确性。无人机机器人具有灵活、响应迅速、高分辨率和广泛的优点，可以缩短人工检查时间，降低劳动强度，满足林业需求，从而大大提高林业质量。因此，无人机技术在森林调查中的合理应用，比传统的调查方法有许多优势，例如及时准确地收集森林经济信息，从而提高了森林质量。无人机比传统的卫星遥测技术更灵活，特别是在例外情况下，这些技术可以继续监测地面控制，以避免对工作人员造成危险，提高林业效率。

3无人机在林业调查中的具体应用

3.1无人机遥感森林参数信息提取中的应用

森林参数是反映森林经营管理状况与森林质量的重要指标。传统的森林资源调查主要以布设样地进行抽样调查作为技术手段，不利于大区域尺度的调查研究，且林下条件复杂存在调查难度大、效率低和精度差等问题，难以满足现代林业的发展要求。近年来，国内外基于无人机进行森林参数提取，主要包括单木和林分水平上的树高与冠幅的提取，林木株数、胸径、郁闭度，蓄积量、生物量及碳储量，等等因子的获取。由于无人机无法直接测量胸径信息，主要通过树高和冠幅因子进行反演得到。

3.2在森林调查中的应用

目前，森林存量通常以距离数据或森林存量档案为来源，首先在内部评估现有调查的结果，然后由相关外部调查人员根据当地的内部评估结果进行调查。虽然这种方法可以进行毁林，但最大的缺点是它不是现场调查人员在一些更复杂的环境中使用的实时图像，或者在规定的时间内该地形无法进入森林。无人机可以实时拍摄，以便在非常短的时间内对森林进行彻底调查，获得高分辨率图像，包括平均林和胸部，使外勤人员能够及时准确地访问森林边界，或从一个来源获得3D信息。结合实际经验，法医必须深入森林，以便系统和全面地调查各种因素，特别是某些复杂地形中与重大风险有关的森林。

3.3在害虫监测中的应用

长期以来，森林管理中的害虫管理一直是森林管理中的一个中心问题，特别是考虑到我们设计不当的森林存量制度、林业气泡管理日益复杂以及利用摄像机等设备监测害虫的机器人技术，从而能够监测目标地区的某些种类的害虫。在防治某些害虫的过程中，无人机还可以与洒水器合作，解决以现有技术为基础、只有人类才能解决的某些问题，从而改善森林生态系统的建设。

3.4在火灾监测中的应用

森林火灾是一场意外的破坏性事件和对森林管理影响最大的自然灾害。在森林火灾中，90%以上的火灾引起的烧伤是不适当的。森林火灾监测是森林管理的一个重要组成部分，救援人员必须及时到达现场，消除火灾风险。传统的火灾监测要么由私人圈子监测，要么由卫星监测。人工旅游容易受到天气预报、环境影响和小规模、低效的参观区域的影响。卫星

监测受到时间和空间分辨率的影响，检索信息的时间较长，因此无法再检测到早期的火灾情况。无人机能够实时、大规模地监测森林火灾，及时发出信号，报告火灾探测器，方便消防。例如，山东省森林管理利用无人机技术及时收集森林火灾信息，准确分析火灾、地点、面积等核心信息，从而有效应对森林火灾。

3.5在生物监测中的应用

在林业方面，工作人员可以利用机器人技术捕获森林地区的相应图像，对个别树木的生物量进行科学评估，并应用面向对象的方法分析个别树木的冠层面积，从而开发相应的乳腺递归模型，从而通过树生物量方程对族谱中的近似生物量进行现实的计算。由于胸径和树冠直径是相互关联的，因此树冠直徑可以计算胸部直径的大小，然后使用生物量和胸部直径之间的相关计算方法来估计森林的生物量。无人机还可以通过利用可见光跟踪森林地区的植物指数来估计森林生物量。

3.6森林水文状况调查

森林水资源调查也是林业研究和监测的一项重要任务，适当调查森林周边地区的水资源状况，有助于确保森林周边地区的生态平衡，加强该地区洪水和干旱的程度。无人机遥测技术的应用使人们能够系统、全面和实时地监测森林环境的水条件，从而确保森林管理系统的适当和健康发展，大大有助于减少该区域的废水价值。

4结语

林业灾害监测需要极高的预测预报准确度，否则出现警情误报漏报会造成极大的资源浪费或严重的灾害影响。利用人工智能技术、深度学习等新型分类识别技术，可以提高无人机遥感数据的识别精度，这些技术的引入使得灾害防治朝向多技术融合的方向发展。

参考文献：

[1]胡健波，张健.无人机遥感在生态学中的应用进展[J].生态学报，2018（1）：20-30.

[2]刘真畅，唐胜景，李梦婷，等.固定翼垂直起降无人机过渡机动优化控制分配研究[J].兵工学报，2019（2）：314-325.