无人机技术在林业科技中的应用及思考

　　摘要：在林业资源检测中，无人机技术相较于其他技术手段而言有成本低、可重复利用、反馈时间短、准确度高等优点。为了提升、优化无人机技术和林业科技手段，文章对无人机的概念、技术、特点以及在林业、资源调查、环境污染等监测工作中的不足之处进行探讨，并有针对性地提出优化建议。

　　对当前林业资源进行及时有效的监测是保证我国林业资源安全和相关产业经济效益的基础。现阶段，林业灾害的监测手段可分为卫星监测、航空监测、近地监测和地面巡护4种。相对于无人机技术，虽然其他监测手段和方法可以取得一定的有关林业参数的相关参数，但不能让林业研究人员及时有效地获得规定区域内林业的全部参数。

　　1.林业资源的监测管理现状

　　传统的林业资源监测管理是通过人工实地勘测完成的，工作人员不仅需要十分熟悉当地的森林路况，还需要在工作时携带大量的监测调查工具，且无法对地理位置较为危险的区域进行勘测。由此可见，传统的林业监测工作人力成本高、效率低、难度高、时效性差且检测范围有限。

　　相较于传统的林业监测管理手段，利用卫星技术对林业资源进行遥感监测是一个巨大的进步，但仍受地形、地势以及实时天气的制约，极大地降低了林业资源数据监测的时效性。当遇到恶劣天气时，很难在短时间内恢复监测工作，延长监测工作期间，增加林业监测工作的成本，不可避免地会出现资源浪费等问题。

　　2.无人机的概念

　　无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）或更广义上的无人机系统，指未载有操做人员或飞行员的飞行器。

　　按照结构和起降方式，可以将无人机分为固定翼式无人机和旋翼式无人机。固定翼无人机具有巡航速度快、飞行续航时间久、操作简单等特点，因此，工作人员在短时间内就能够学会使用固定翼无人机，减少了相关单位的培训成本。固定翼无人机非常适用于林业监测工作，符合相关工作的要求，常被用于林场监测等林业监测实践工作中。

　　3.无人机的关键技术和特点

　　3.1无人机遥感技术

　　无人机遥感系统主要由无人机飞行器、遥感载荷、地面控制站和通信数据链4部分组成。通信、摄像、复合材料和电池能源等科学技术不断发展并趋于成熟，无人机的遥感功能也随之得到了丰富和优化。与卫星遥感和直升机检测技术等手段相比较，无人机在检测地区的空间分辨率、视频照片的清晰程度以及通讯时间等方面具有明显的优势。

　　3.2无人机摄影测量系统

　　一般情况下，无人机摄影测量通过高重叠率图像的自动匹配处理算法自动解算图像内外方位元素生成具有相对参考坐标的点云，几何精校正可采用地面控制点、参考影像或地形、航迹曲线匹配等方法。

　　3.3多光谱遥感技术

　　多光谱遥感技术通过多光谱传感器对监测目标进行多个光谱波段信息的获取，被广泛地运用在植被检测、病虫害监测、地物分类及作物估产等领域，并发挥了重要的实践作用。

　　4.无人机在林业科技应用

　　4.1林业植物资源的监测

　　配套技术迅速发展，无人机的成像技术也有了质的飞跃。当前，将地基雷达技术与无人机成像技术相结合，可以完成测量树高的任务，且精度、细度远远高于传统的人工地面调查数据结果。在林业监测方面，无人机技术已经完全取代传统的人工测量，并且向着更高效、更精准、更快速的目标发展。

　　与卫星遥感技术、直升机观测和人工实地勘测相比，无人机技术降低了林业监测工作中的风险系数，扩大了可检测范围，降低了人工成本，提高了监测工作的时效性。

　　4.2动物遥感监测

　　林业监测除了林场监测，还包括野生动物监测，掌握野生动物的种类、数量及分布情况等基本数据有利于相关部门更加全面地开展保护野生动物工作。

　　传统的野生动物监测手段是人工监测，主要方法是“标记重捕法”，即在某一林场范围内完全随机捕捉野生动物，并且对被捕捉对象进行标记，以此统计野生动物的数量和分布情况。但野生动物活动范围广且种类、生活环境复杂、种类和数量多，工作人员还需要在实际工作中需要反复捕捉野生动物，提高了人工监测的成本和风险，增加了人工检测结果的局限性和不准确性。

　　为了保护工作人员的人身安全，相关部门选择在大型动物的活动范围内放置摄像装置。与远程观测相比，这一方法在一定程度上保证了工作人员的人身安全，避免了频繁多册，但仍具有一定的劣势：①使用摄像装置监测野生动物要求工作人员十分了解待监测动物的习性及生活范围；②该方法对摄像装备的硬件要求十分严格，摄像装备应同时具有抗腐蚀、耐高温/低温、储存量大、电池使用寿命长等特点，在一定程度上增加了野生动物监测工作的监测成本。

　　4.3火灾预警

　　火灾时破坏范围最大、损失最严重的林业灾害，无论是人为火灾还是自然火灾都具有高度的不可控性，监测难度较大。

　　传统的森林火灾监测方式是林场工作人员定时巡逻、定期巡检，该方法不仅耗时耗力，而且在遇到火灾时无法及时高效地预警，甚至威胁巡逻工作人员的生命安全。卫生通讯技术可以在一定程度上代替人工作业，但其准确性较差，不能够满足森林预警的要求。直升机巡检能够较好地解决以上问题，提高了巡检的效率和预警时效性，但维修成本较高，不建议大规模推广使用。

　　5.思考与讨论

　　无人机的续航问题。虽然无人机可以维持低空飞行状态来完成指定的巡查任务，但是其携带的电池容量较小，导致无人机的续航时间比较短。通常情况下，无人机可连续工作十几分钟到30min不等。因此，使用无人机对林场进行监测需要格外注意其能源动力问题，随时关注无人机是否需要更换电池，以便维持正常的巡查时间，保证完成预计的监测范围。

　　无人机的载重能力。无人机需要代替传统的人工巡查，这就需要无人机本身需要携带大量的观测设备、遥感接受装置和通信设备，在同一时间完成多种工作，这对无人机的载重提出了严格的要求，需要设计人员和技术工作在之后的设计制造中不断完善和优化。

　　工作人员的专业能力。“祸患常积于忽微，而智勇多困于所溺”，这就需要相关从业单位和工作人员依据国家出台的相应法规进行日常监测和巡查等工作，同时，相关单位要不断对工作人员的工作进行相应的培训和练习，建立符合标准的规章制度，确保无人机的正常飞行和工作人员的正常工作。

　　6.结语

　　我国地域，自然条件复杂多样，植物种类繁多，森林植物和森林类型丰富多样，林业资源监测工作尤为重要。因此，需要大力发展林业科技。利用无人机技术可以对林业资源进行日常监测，可将其运用到森林防火、病虫害预防、林业执法等方面的工作中。本文对无人机在林业科技中的发展提出了几点问题和思考，借此通过不断完善和优化无人机技术本身和其所带来的相关问题，以期为推动我国林业事业发展贡献力量。

　　（作者单位：小陇山林业保护中心龙门林场）

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