浅析无人机遥感技术在林业调查中的应用

  森林常被比作“地球之肺”，因为森林资源维持了地球中的碳氧平衡，是地球上很重要的生物资源之一。森林资源调查是林业资源管理中的基础性工作，运用先进科学技术，才能推动资源调查技术的不停地改进革新。目前，我国在无人机遥感技术的研究水准不断提升，使其在林业资源调查工作中得到普遍应用，该项技术的使用不仅有利于提升资源调查工作的效率，还能及时监测自然灾害的发生，起到较好的预防效果，由此减少林业灾害发生几率。

  无人机遥感技术是由硬件和软件技术组成的新型应用技术，硬件主要是指地面基站、无人机相关设备，软件技术是指信息传输、数据分析等部分。在日常生产生活中，应用无人机遥感技术能利用其遥控技术功能，对目标区域进行全方位的监控，通过航拍影像记录，实时掌握监测目标的运动状态，并通过信息化技术，将数据上传至后台管理中心，相比于传统的遥感监测技术，该项技术应用优势显著，效果非常明显。从技术应用体系角度分析，无人机遥感技术可分为原始数据搜集类、正射校正类、辐射校正类等多种类型，这些类型的图像信息处理方式、特征均不相同，因此，在有关部门甄选技术类型时，应从实际的需求方面出发，选择比较适合自身区域的无人机遥感技术，以发挥出无人机遥感技术应有的效果。

  在林业调查管理中，无人机遥感技术能极大的提高数据搜集的精度和效率，降低人工、物资的投人，同时能与大数据处理技术协同作用，提高林业管理的智能化和现代化水平，具体应用优势大多数表现在以下几方面：

  （1）方便实用。当森林资源发生突发污染或灾害案件时，无人机可以随时随地起飞，通过地面遥控系统精准对目标区域实行航拍，实时监测各区域灾害变化状况，及时为工作人员制定救灾方案提供重要参考。

  （2）轻巧便携。无人机质量较轻，受环境影响小，对飞行场地要求低，通常无人机飞行高度在1千米以下空域，不有必要进行空域申请，还能够在指定区域快速进行航拍任务[1]。

  （3）遥感影像分辨率比较高。由于无人机飞行高度低，其拍摄的影像资料空间分辨率精确，且能规避太阳视角和方位阴影等坏因影响，无人机遥感影像可及时准确分辨地面乔木、灌木或草地等林业资源调查所需的多种数据资料。

  （4）经济实用。相比于卫星、地理信息系统及航空遥感等技术，无人机遥感运行管理成本低，操作准入水平低，极大的降低了林业资源数据获取的资金投入。

  林业资源是生态系统中的核心内容，加强林业资源调查与监测工作对保护生态环境、涵养水源等方面具备极其重大意义。我国地质地貌条件复杂，山多林密，仅依靠传统的林业调查方式来进行实地勘察，不仅效率低，工作难度大，还具有一定的危险性。而利用遥感技术，能发挥其覆盖范围广、信息获取及时的优势，从而能在林业调查中获得良好的应用效果[2]。

  通过搭载具有摄像功能的设备，无人机遥感技术能及时捕捉到目标区域的影像资料，提供高清且丰富的影像信息，并将获取的数据传输至森林资源调查系统，对林业用地自然灾害、采伐征用等情况做有效更新，进而达到动态化调查的效果，提升林业管理整体水平。比如孙志超[3]等人利用无人机搭载非测量相机拍摄北京十三陵林地，将取得的树高、面积等信息与航拍实测信息相拟合，从而校正航拍精度，提高无人机对航拍物体测量的准确性，同时提高了林业数据的权威性，实现了现代化动态监管模式。

  林业病虫害管理是我国林业管理工作的重点问题，以往在林业病虫害监测中，相关工作人员采用实地调查的监测方式，这种调查方式不仅工作强度高，难度也较大。近年来，我国许多地区开始采用高光谱遥感技术进行林业病虫害监测，并得到了较好的反馈效果。但由于高光谱技术的使用会受到卫星平台的影响，具有运行周期长、成本高的特点，使得这项技术的推广应用效果并不理想。无人机遥感技术则是利用搭载摄像设备对目标区域特定病虫害进行监测，经过系统分析后，确定病虫害主要类型和受害程度，再选择最合理的病虫害解决方案，解决林地病虫害肆虐问题。同时，还可通过无人机进行喷药作业，进而配合解决一些难度程度较大的病虫害问题。

  森林火灾具有突发性强、破坏力大的特点，其防范和救授相对困难，与其它自然灾害相比，森林火灾的影响最为严重。火灾监测是林业资源管理中的重点工作，传统的森林火灾监测方式主要是依靠巡护人员和卫星遥感监测，但巡护工作常会由于受到地形、天气等因素的影响，使巡查范围受限，降低巡查效率。卫星遥感监测则会因为时间及空间分辨率的问题，延缓影像拍摄周期，增大投入成本，还无法清晰识别小面积火情，以至于没办法实现动态监测。但无人机遥感技术则依靠其灵活、快速、准确的优势，能对大面积林地进行火灾险情的实时监控，方便救援人员和灭火设备的迅速行动与精准扑火，成为现代化林业火情监测中的优选方式[5]。

  （1）无人机遥感技术精度仍需逐步提升，由于我国影像动态搜集技术比较落后，在对部分影像资料做拼接及校正时存在像素质量差、拼接误差大等缺陷，因此加强无人机遥感影像精度是解决影像后续处理技术的重要途径。

  （2）无人机设备的抗强风等特殊环境技术有待提升。森林资源所处地理地质条件和气象条件较为复杂，无人机的抗风性能及抵御特殊环境的能力有待逐步提升。因此林业管理部门应加强与无人机研发单位的交流，研发适于林业发展的专用版无人机遥感技术。

  （3）无人机遥感技术中软件系统有待提升，例如数据传输和智能化分析水平较低，同时在林业灾害预警方面的准确度有待加强[6]。

  （1）加大传感器的研究力度，提高影像精度。当前，在林业调查中，我国很常用的无人机传感器类型为摄像机、红外辐射仪等设备，其中摄像机的占有比例为77%，相机航拍一般会导致影像变形程度大、清晰度低，进而会降低影像的成图效果[7]。对此，探究先进传感器类型变得特别的重要。比如可以加强多视立体航摄仪、激光雷达以及热红外成像仪等设施设备的研究，在轻小型无人机基础上，应用实景三维模型、雷达影像图、热红外、高光谱遥感影像图等先进的技术，进一步提升无人机遥感技术的精度及应用领域。

  （2）加强影像数据处理功能建设。通常情况下，无人机航拍软件系统分为航线规划、影像检查和影像处理三个部分。其中在影像资料处理中，主要是采用卫星遥感处理软件，例如ERDAS和ENVI，但都不属于技术成熟的处理系统。因此，无人机遥感技术现在还需要出一套完善的数据处理体系，具备影像定位、几何校正等多项数据处理功能。

  （3）提升无人机遥感技术的工作实效性。当前我国轻小型无人机的普遍续航时间为2小时左右，荷载重量一般在5kg，并且配备的传感器拍摄画面有限，这些限制因素都是无人机发展中的瓶颈问题。未来的无人机遥感技术应逐步提升无人机和遥感系统工作实效性，实时为决策者提供参考依据。

  无人机遥感技术具有轻巧灵活、经济实用、遥感影像分辨率高等诸多优势，在森林资源规划调查、病虫害防控监测、火灾监测和湿地资源调查等方面具备极其重大作用，但是其监测精度和影像数据处理技术仍处于落后水平，未来的无人机遥感技术应在传感器升级、影像数据处理系统和实效等方面上进一步研究提升，为我国林业资源管理上的水准作出更大的贡献。（孟晓丽）