无人机遥感技术在森林火灾调查中的应用

邓勇春

摘 要：森林是世界上最重要的自然资源，其不仅能够涵养水源，还能够调节气候。森林火灾的发生不仅会严重破坏陆地生态系统，还会污染大气环境，威胁到自然万物的生存。随着科技的飞速发展，无人机遥感技术的应用为森林火灾调查带来了更多优势，文章就其具体应用展开探讨，旨在为相关工作人员提供参考借鉴，由此降低工作难度，提升工作效率。

关键词：无人机;遥感技术;森林火灾;调查

中图分类号：S762.2 文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.046

森林火灾的发生，具有破坏性大、救助难度高的特点。森林火灾往往是突发性的，依据实际受灾面积，通常将其分为一般森林火灾、较大森林火灾、重大森林火灾和特别重大森林火灾。基于新时代背景下，越来越多的高科技被应用于森林火灾调查之中。无人机作为其中的一个重要智能工具，其是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞机，由操作人员在地面通过地面站等设备，对其进行追踪、定位、遥控和数字传输等。无人机遥感技术的广泛应用，为森林火灾调查带来了更多便捷，使得森林火灾防治工作变得更有效率、难度更低。

1 森林火灾及森林火灾调查发展现状概述

森林火灾主要是指失去人为控制，在林地中自由蔓延和不断扩展，对森林、森林生态系统、生存环境等带来一定危害和损失的林火行为。由于森林火灾突发性较强、破坏性也很大，对消防灭火工作来说具有一定难度。尤其是在森林火灾发生之后，必须要对火灾扑灭之后的森林资源损害情况展开第一时间的调查和统计，对森林资源损害情况展开评估。这项工作本身就十分危险而艰巨，所以有必要借助一些设备设施，以此实现对森林火灾的调查统计工作。与此同时，在森林火灾发生之后，工作人员必须要以最快速度搞清楚森林过火的面积、受灾面积、蓄积以及受害林木种类等基础资料数据，这也是能够在短时间内快速恢复森林生态环境的首要工作。

2009年，我国国家林业局颁布了《森林火灾成因和森林资源损失调查方法》，其中明确提出了：火烧迹地的受害森林面积采用罗盘仪、经纬仪、GPS接收机进行测量，特别重大森林火灾可以借助飞机进行测量[1]。由此可见，我国在森林火灾调查方面积极倡导应用先进的科技技术。虽然飞机在森林火灾大面积测量中工作效率较高，也较为精准，但是由于飞机租赁费用昂贵，空中申请流程较为复杂，再加上对火烧迹地上空云层厚度的要求也相对较高，所以应用频率较低。

2 无人机遥感技术概述

无人机又被称为无人驾驶飞机，其具备了体积小、造价低、使用方便的优势。当前，无人机遥感技术已经被广泛应用于各行各业之中，如快递包裹收送、电影航拍、自然灾害救援等，测量测绘行业也是如此[2]。在以往的测绘测量工作中，通常是人为操作进行，其不仅需要大量人员展开地面测量，还需要人员精准获得数据，降低测量结果偏差。在整个人为测量过程中，耗费时间和精力，同时测量时的温度、天气、卫星信号等，都会对结果造成不同程度的影响。而且森林火灾多发于植被盖度大、枯枝落叶层厚的山地和丘陵地区，消防人员需要随身携带一定的测量设备，并在这些陡峭恶劣的环境中行进，所以安全风险隐患较高。所以，将无人机遥感技术应用于森林火灾调查工作中，恰好能发挥自身优势，弥补传统森林火灾调查工作中的不足，进一步提升调查工作的效率和质量。

3 无人机遥感技术的工作原理及技术优势

3.1 工作原理

无人机遥感技术，主要是以无人机为空中平台，借助机载航空取景器获取现场一定的影像信息，而后上傳到计算机，对获得的影像信息展开高效处理，并结合实际需求制作成高精度的图像。将图像上传到地理信息软件中，由其展开矢量化解释，最终得出准确的测量面积、体积等各个数据。

3.2 技术优势

性价比高。目前，国内市场上的无人机价格从几万到几十万元不等，其主要是依据不同无人机的续航能力、成像效果等决定价格的高低。但是，相对于国外无人机设备来说，国内无人机性价比较为出色。排除极个别不可抗力因素，无人机在正常使用过程中不容易损害，并且也没有其他方面的必须费用。一部分保险公司也针对无人机开设了专门的保险业务，能够降低用户的购买风险。

方便运输携带。无人机体积较小，其翼展或长边长度通常都低于3 m，并且还能够十分方便地拆卸和安装。在实际测绘测量工作中，工作人员将拆卸之后的无人机装入到常用车辆中，就可以在第一时间由消防人员运送到森林火灾周边。同时，待无人机到达之后就可以直接被运送到现场，最终由消防人员对其进行组装和调试，使无人机遥感技术能够顺利使用。

无场地要求。无人机的应用对于起飞场地要求较低，其仅仅需要极小的一个平坦场地就能够完成起降作业，个别无人机甚至可以直接在汽车车顶起降，这充分凸显了无人机测量森林火灾受害面积的方便程度。

成像清晰。无人机采集图像的分辨率在取景器确定的情况下，由飞行高度决定。依据不同森林火灾的受灾面积，飞行相对高度一般采用100 m～300 m，成像精度最高可达5 cm/px。同时，在不同的天气环境下，云层厚度并不会影响成像质量。将图像进行后期的矢量化处理之后，结合地理信息软件就可以将相关数据精准计算出来，以此满足调查需求。

4 无人机遥感技术在森林火灾调查中的应用

4.1 调查内容

通常情况下，森林火灾的调查内容包含了其遭受影响的全部林地，需要使用无人机遥感技术统计受损面积、林木资源的受损类型和程度，依据不同的损失成因分别展开调查统计，如自然过火区、控制点烧区、人工隔离带等。而林地及林木资源的受损程度，也可以依据烧毁、烧伤、未伤进行调查统计。对于林地调查来说，主要划分为森林和非森林两大类。其中，森林主要是指有林地，非森林则主要是指疏林地、灌木林地等。

4.2 应用步骤

4.2.1 遥感影像采集

区域确定。首先由工作人员收集森林火灾过火区域的图象资料及地形地貌，充分考虑到现场的气候条件以及周边的军事设施等信息，判断现场是否具备空域条件，而后再结合实际选择合理的无人机型号。

现场勘查。工作人员需要勘察现场的空域环境是否存在强电磁干扰情况，周边是否有机场或军事设施等。并结合对应的作业区域选择无人机的起降场地，进行飞行作业。

任务规划。向相关部门申请空域资格，标注好飞行范围，应用飞控软件对调查任务进行规划，合理计划处航高、重叠及地面分辨率。

入场作业。做好前期准备工作，具体包含组装无人机，架设地面站，并对所有的设施设备进行飞行前的全方位检查，确保各个设备处于良好状态。展开起飞作业，在整个作业过程中，工作人员需要保持对飞行状态的持续监控，以免出现意外情况，并做好应急保障措施。

检查数据。待无人机着陆之后，操作人员需要取出相机等载荷设备，具体需要检查的内容包含了荷载数量、实际作业区域、数据质量、POS数据下载结果等。若出现数据遗漏、丢失，出现虚焦、阴影等情况，则表示数据接收质量不高。

转场作业。操作人员需要对无人机进行断电检查，查看无人机是否出现零部件损伤、舵机舵面及螺丝是否松动等，以能够顺利进行下一步作业。

内业处理。利用Pix4mapper软件处理已经获得的相关数据，并制作森林火灾影响范围内的高清数字正射影像图[3]。

4.2.2 遥感影像判读

操作人员需要依据现场的地形地貌、树种和林木受灾程度建立解译标志，具体涵盖了色调、纹理、图案、阴影、形状等影像特征。结合林地变更调查成果，结合森林火灾发生之前的影响，判断小班区域的林木受害程度，并重新划分小班。针对影像特征十分清晰的，直接确定;针对影像特征不够清晰的，展开前后对比，并参考林地变更调查成果进行现地核实，以此确定受灾种类和程度。

4.2.3 森林火灾面积计算

结合影像资料，操作人员需要描绘出火场四周的边界线，并以影像判读小班为基础，勾绘出火场中有林地、非林地的界线，而后采用Arc GIS软件计算不同的面积、统计分类[4]。

5 结語

无人机遥感技术目前已经被广泛应用于各行各业中，在森林火灾调查过程中应用该项技术，能够显著提升工作效率，降低工作难度。无人机遥感技术和传统的调查技术相比，主要具备了如下优势：一是能够及时获取森林火灾发生之后的高清数字正射影像，并且分辨率能够达到8 cm～10 cm，具有较高的时效性、地类识别精度和区划精度;二是无人机具备了快速高效的优点，国内市场上的主流固定翼无人机航拍效率可达30 km2/d～40 km2/d，不仅节约了人力，缩减了调查时间，还优化了调查质量。值得注意的是，无人机的应用专业性较强，对于地面操作人员的综合水平要求较高，操作人员必须要熟练掌握其多项知识和技能，由此最大程度发挥出无人机遥感技术在森林火灾调查中的优势。

参考文献

[1] 潘欣.浅析无人机技术在祁连山林业调查规划设计中的应用[J].农业科技与信息，2021（10）：79-80，83.

[2] 王敏.无人机遥感技术在林场管理中的应用探索[J].种子科技，2021，39（3）：139-140.

[3] 王雅佩.无人机遥感技术在天然林保护中的运用[J].新疆林业，2020（5）：35-36.

[4] 王娟，陈永富，陈巧，等.基于无人机遥感的森林参数信息提取研究进展[J].林业资源管理，2020（5）：144-151.