隨著林業(yè)信息化、智能化進(jìn)程的推進(jìn)，無(wú)人機(jī)在林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。無(wú)人機(jī)搭載遙感、航拍等技術(shù)助力林業(yè)發(fā)展，在林業(yè)調(diào)查中實(shí)現(xiàn)了“去人去不了的地方，看人看不到的地方，做人做不到的事情”，極大的提升了工作效率和數(shù)據(jù)精度，同時(shí)還大幅度降低了野外作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。目前，無(wú)人機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于林業(yè)樣地調(diào)查、圖斑監(jiān)測(cè)、病蟲害防治、森林防火、巡查檢查等方面。

無(wú)人機(jī)技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以飛行器為航行平臺(tái)，主要配置航空遙感和航空攝影兩個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低空采集高清遙感影像、圖像資料和數(shù)據(jù)信息。與衛(wèi)星影像相比，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中具備明顯優(yōu)勢(shì)，主要集中于以下幾個(gè)方面：

一是提高樣地調(diào)查效率，有效節(jié)省人力物力。林業(yè)資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目時(shí)間緊、圖斑多、任務(wù)重，并且部分樣地處在大山、泥沼等難以到達(dá)的區(qū)域，使用無(wú)人機(jī)代替人工監(jiān)測(cè)可更加便捷的采集資源信息，大大提高工作效率。

二是無(wú)人機(jī)結(jié)合遙感、激光雷達(dá)，采集數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。無(wú)人機(jī)與遙感技術(shù)充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)GPS精準(zhǔn)定位。利用無(wú)人機(jī)裝備的高清相機(jī)、高光譜成像儀，可測(cè)定高分辨率光譜成像，將采集信息錄入森林資源調(diào)查平臺(tái)，實(shí)時(shí)掌握林區(qū)實(shí)際情況、自然災(zāi)害發(fā)生、林木采伐等情況，提高林業(yè)管理的綜合能力。通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠全面分析森林生態(tài)環(huán)境，科學(xué)把握監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)樹種的信息。

無(wú)人機(jī)遙感、雷達(dá)裝置應(yīng)用

三是全方位監(jiān)測(cè)，航拍影像更清晰完整。無(wú)人機(jī)航拍成像更完整、清晰、靈敏，對(duì)目標(biāo)區(qū)域或危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全方位監(jiān)測(cè)。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，俯視拍攝形成遙感影像，可精確計(jì)算林木數(shù)量。根據(jù)需求購(gòu)置圖像設(shè)備參數(shù)，可以極大地提升單個(gè)目標(biāo)分辨率。

無(wú)人機(jī)森林資源調(diào)查核實(shí)高清影像圖

無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用方向

林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)與測(cè)繪

森林資源調(diào)查任務(wù)周期普遍較短，并且部分樣地環(huán)境較為艱險(xiǎn)，憑借人力無(wú)法到達(dá)林地各處，人工調(diào)查精度也相對(duì)較低，無(wú)法科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)及規(guī)劃。采用無(wú)人機(jī)搭載高清攝像頭和遙感設(shè)備，按照規(guī)劃路線對(duì)整個(gè)林區(qū)的情況進(jìn)行完整的記錄、拍攝和采集，可方便快捷的獲取土地類型、邊界范圍、面積、缺株位置等精確數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)δ繕?biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域的樹木種類分布、林木數(shù)量、生長(zhǎng)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)查。通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，能夠客觀真實(shí)的全面掌握目標(biāo)地現(xiàn)狀與存在問(wèn)題，為林業(yè)規(guī)劃和管理工作提供參考。

無(wú)人機(jī)光譜遙感技術(shù)應(yīng)用

森林病蟲害防治

采用人工走查的方式巡查森林病蟲害不僅受環(huán)境氣候影響較大，同時(shí)穿梭森林還存在較多人身危險(xiǎn)，最終導(dǎo)致防治工作效率較低。通過(guò)靈活應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，可大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與快速準(zhǔn)確防治。利用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，可從獲取的高分辨率影像中快速確定枯死木、變色樹、異常林定位及分布，輔助判斷森林健康、受損程度等級(jí)、林業(yè)受病蟲害影響范圍及面積等情況；利用無(wú)人機(jī)與化學(xué)防治設(shè)備相結(jié)合，能夠?qū)σ吣揪珳?zhǔn)噴施藥劑，有效控制病害的傳播，尤其對(duì)于山高路險(xiǎn)等人員難以到達(dá)的復(fù)雜地域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，無(wú)人機(jī)可對(duì)林木防治后期進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，便于及時(shí)調(diào)整防控措施，達(dá)到科學(xué)高效防治林木病蟲害的目標(biāo)。

無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)防治松材線蟲病

森林防火監(jiān)測(cè)

當(dāng)林地發(fā)生火災(zāi)時(shí)火場(chǎng)能見度較低，傳統(tǒng)的載人飛機(jī)飛到火場(chǎng)上方無(wú)法充分掌握火情，同時(shí)危險(xiǎn)性較高，受特殊天氣影響也較大。而無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)、視頻等傳感儀可飛入災(zāi)區(qū)上方，近距離拍攝受災(zāi)影像資料，實(shí)時(shí)傳遞給地面救災(zāi)人員，快速完成火情偵查和火災(zāi)探測(cè)任務(wù)。

在環(huán)境惡劣，可見光相機(jī)無(wú)法工作時(shí)，還可搭載紅外成像系統(tǒng)，能夠克服雨、雪、霧等惡劣的氣候條件限制，在夜晚也可正常工作；同時(shí)又能夠在火災(zāi)發(fā)生后，穿透濃煙實(shí)時(shí)捕捉火勢(shì)，為現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)撲火工作提供參考。紅外成像系統(tǒng)還具備測(cè)溫功能，從成像系統(tǒng)上可獲取溫度異常點(diǎn)，便于即時(shí)發(fā)現(xiàn)火源，減少火災(zāi)造成的損失。無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)還可結(jié)合AI技術(shù)重建三維影像，測(cè)算過(guò)火面積等信息，為評(píng)估受災(zāi)情況和組織重建工作提供依據(jù)。

無(wú)人機(jī)防火巡查與火情追蹤

執(zhí)法巡查與森林督察

近年來(lái)侵占森林資源的違法行為時(shí)有發(fā)生，但由于森林巡查工作覆蓋范圍較廣，無(wú)法及時(shí)進(jìn)行有效舉證，加大森林執(zhí)法難度。而無(wú)人機(jī)搭載視頻傳感器、可見光相機(jī)，可用于森林資源的日常巡檢，其快速響應(yīng)能力，可大大提高林業(yè)執(zhí)法部門的作業(yè)效率。如接到盜伐林木案件，可攜帶無(wú)人機(jī)快速趕到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)盜伐林木現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航拍，精確獲取盜伐濫伐的面積、株樹，加強(qiáng)監(jiān)控非法采伐活動(dòng)。在違法征占林地，毀林開荒等案件中，無(wú)人機(jī)還可通過(guò)航拍快速獲取影像圖，分析森林遭受破壞的點(diǎn)位和損毀程度，以便及時(shí)對(duì)征占林地、毀林開荒等毀林行為進(jìn)行矯正和處置。

無(wú)人機(jī)巡查與監(jiān)管

無(wú)人機(jī)技術(shù)項(xiàng)目實(shí)踐

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的成熟和普及，我公司將無(wú)人機(jī)技術(shù)與林業(yè)項(xiàng)目結(jié)合，不斷拓展無(wú)人機(jī)在巡查監(jiān)督、森林防火、樣地調(diào)查、圖斑判讀、樣地舉證、病蟲害識(shí)別等方面的應(yīng)用，推進(jìn)高效便捷的完成工作任務(wù)。以下是我公司在無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的典型項(xiàng)目案例。

海淀區(qū)生態(tài)林地核查項(xiàng)目

無(wú)人機(jī)在該項(xiàng)目主要用于鳳凰嶺山區(qū)林地的調(diào)查，應(yīng)用方向有圖斑巡檢、森林防火、病蟲害監(jiān)測(cè)等方面。

圖斑巡檢：在生態(tài)林日常全覆蓋監(jiān)督檢查中，借助無(wú)人機(jī)巡航拍功能可高效、便捷、全方位對(duì)山區(qū)進(jìn)行巡查，最大限度節(jié)約人力物力，提高監(jiān)督檢查效率。

森林防火：在森林防火巡查過(guò)程中，使用無(wú)人機(jī)可及時(shí)到達(dá)起火位置，便捷高效的替代檢查人員在野外復(fù)雜惡劣的環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火勢(shì)，為消防救援工作提供有力保障。

病蟲害監(jiān)測(cè)：通過(guò)利用無(wú)人機(jī)航拍獲取的高分辨率影像或者低空飛行拍攝照片資料，確定變色木、枯立木等異常點(diǎn)位，有效判斷目標(biāo)區(qū)域林木健康狀況、病蟲害分布范圍等情況，為森林病蟲害精準(zhǔn)防治提供快速實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)預(yù)警信息，從而有效提升森林病蟲害監(jiān)測(cè)工作效率。

無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)與巡查

貴州省大方縣林草濕生態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

無(wú)人機(jī)在該項(xiàng)目主要用于樣地調(diào)查舉證、森林督查變化圖斑核實(shí)等工作。

樣地調(diào)查舉證：借助高精度無(wú)人機(jī)，核實(shí)林木資源種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、分布、質(zhì)量、功能、保護(hù)與利用狀況以及公益林、石漠化現(xiàn)狀和變化情況，大幅提高生態(tài)綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)精度，為全面評(píng)價(jià)森林、草原、濕地資源質(zhì)量和生態(tài)狀況、科學(xué)開展生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)、監(jiān)督管理、林長(zhǎng)制督查考核、實(shí)施碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略等提供決策支撐。

圖斑核實(shí)：采用無(wú)人機(jī)可高效判斷灌木林地是否演變?yōu)閱棠玖只蛑窳值亍⑹欠癜l(fā)生地類變化、有無(wú)違法現(xiàn)象發(fā)生、森林面積有無(wú)增減等森林資源變化情況。通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林資源變化問(wèn)題，提高了森林資源保護(hù)監(jiān)測(cè)工作效率。

無(wú)人機(jī)監(jiān)督巡查

前景展望

無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，為林業(yè)從業(yè)人員極大地提高工作效率的同時(shí)，還提高了監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量。清研集團(tuán)積極探索無(wú)人機(jī)在林業(yè)資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，目前在生態(tài)林核查、林草濕調(diào)查監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目實(shí)踐中獲得豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也在北京市河湖巡查監(jiān)測(cè)、北京市退耕還林地塊核實(shí)等項(xiàng)目中積極拓展應(yīng)用。未來(lái)將會(huì)繼續(xù)探索無(wú)人機(jī)在無(wú)人機(jī)遙感、生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、生物多樣性保護(hù)、外來(lái)入侵物種調(diào)查以及林業(yè)有害生物防治等方向的應(yīng)用，持續(xù)助力森林資源監(jiān)測(cè)與保護(hù)工作。

撰稿 | 張茜玲 王冠明 清研集團(tuán)農(nóng)林研究部研究員

編輯 | 陳澤璽

圖片 | 網(wǎng)絡(luò)