无人机遥感技术在森林资源调查中的应用

无人机遥感技术在森林资源调查中的应用

李瑞涛

四川省林业和草原调查规划院

摘要：随着可持续战略的提出，林业发展受到了广泛的关注，森林资源调查作为林业工作的重要环节，有必要随着科学技术的发展，引入更为先进的技术，全面提升森林资源调查工作水平，以更好地推进我国林业的可持续发展。无人机遥感技术作为一种新兴技术，将其应用至森林资源调查中，可大放异彩，能有效解决以往森林资源调查中所面临的各种难题。基于此，本文重点介绍无人遥感技术在森林资源调查中应用的情况，以供参考。

关键词：无人机；遥感技术；森林资源调查

引言

无人机遥感技术是我国科技快速发展的产物，现阶段这一技术在各个行业中发挥了重要的作用，在林业资源调查中更是具有良好的应用前景。虽然目前这一技术在林业项目中的应用还处于初级发展应用的阶段，但是按照其技术发展速度及应用范围，加之本身所具有小巧、便捷、高效的优势，能极大地方便工作人员对复杂地形侦探，解决林业资源调查中的问题，可想而知，该技术的应用发展前景是非常广阔的，对促进我国林业事业的发展也有着重要的积极影响。

1  无人机遥感技术的介绍

1.1 无人机遥感技术的概念

无人机遥感技术是一项由多项技术组成的综合性技术，包括无人机驾驶飞行技术、遥感传感器技术、GPS技术、通信技术等。这一技术的应用，是以无人机作为搭载，在无人机上安装数码相机、热红外相机、遥感传感器等设备，按照设定的航线远程操控无人机飞行，无人机飞行过程中，由搭载的遥感传感器收集待测区的信息和影像资料，之后再通过计算机对收集的信息和影像进行处理。

1.2 无人机遥感技术的优势

    无人机遥感技术的优势有许多，主要体现在这几个方面：一是高效快速。无人机可在短时间内完成起降和数字高程模型数据处理，还能同时进行内外业数据采集和处理，一般情况下，一台无人机的日监测能力可达200~320km²，具备了森林资源即时调查和大范围监测的技术条件；二是自动化处理。无人机遥感技术在收集数据信息过程中，也可对收集的数据信息进行自动化处理，有利于提升数据信息处理的精度。三是监测全面性。通过无人机遥感技术，在信息采集环节可实现对单木冠幅、林木胸径、生物量、蓄积量、地表三维信息等多项数据进行观测，同时还能同步开展森林特征参数提取、造林成活率调查、森林火灾监测等调查工作；四是低成本。对比常规的航空摄影测量技术，无人机遥感技术的数据获取、加工处理、生成与总体调查费用较低；五是高分辨率。对比卫星影像数据，无人机遥感系统的影像分辨率要更高，可保持在0.1~0.5m范围内，可更加真实、准确地反映出森林资源调查的情况。

2  无人机遥感技术在森林资源调查中应用的价值

2.1  可实现森林资源调查的全面性

    将无人机遥感技术应用至森林资源调查工作中，可保证调查结果的全面性。具体来说，在无人机遥感系统的作用下，可全面清查森林的蓄积量，既能动态监测森林资源变化的情况，还能保证获取数据信息的真实性和时效性，从而真实地反映出森林的立体覆盖情况及生长状况。在以往的森林资源调查中，重点是对森林资源的面积、树种等进行调查，但这样不全面的调查，实际上无法实现对森林资源的有效管理。而通过应用无人机遥感技术，可对森林内部的各项数据进行全面、及时地监察，可更加全面、真实、客观地反映出森林资源分布情况。

2.2  可深入研究森林生态环境状况

森林生态环境研究是生态系统研究中较为关键的一部分，随着经济社会的快速发展，也出现了许多生态环境破坏的问题，不仅打破了生态系统的平衡，也对我国经济的发展与进步产生阻碍。而将无人机遥感技术应用于森林资源调查工作中，可实现对森林生态环境的深入研究，可提高森林资源调查的精准性、全面性，相关人员可更加全面地掌握森林资源的动态，从而制定有效的措施，加强对生态平衡的恢复及生态环境的保护。

2.3  可有效评估预测森林火灾

在森林资源调查工作中，对森林火灾进行评估预测是非常重要的一项工作内容，通过应用无人机遥感技术，发挥其光波和热红外监测的作用，实现对森林全方位监测，一旦发生森林火灾，可快速定位火灾的具体位置，并掌握火灾蔓延的方向，可为森林火灾的高效救援提供重要的依据，进而有助于降低森林火灾所造成的损失。

2.4  可充分体现森林水文状况

将无人机遥感技术应用至森林资源调查工作中，还可充分体现森林水文状况，这对于维持生态平衡及防范自然灾害具有重要的意义。目前由于水土流失问题较突出，使得我国森林发展受到了一定的影响，而通过无人机遥感技术的应用，可动态观察森林水文现象发生及发展规律，也可起到一定的防洪、防旱作用，这对促进森林的进一步发展有重要作用。

3  无人机遥感技术在森林资源调查中的具体应用

3.1  应用于森林参数提取分析中

林木参数提取分析是森林资源调查中一项重要工作内容，通过应用无人机遥感技术获取森林资源信息的影像资料，之后通过自动化处理技术从拍摄的影像资料中提取出冠幅、郁闭度、树高等参数，并由此建立森林模型和估测模型，可帮助相关工作人员更好地掌握森林资源的分布情况，且整个过程快速、低成本。如在某红树林自然保护调查项目中，工作人员使用无人机遥感技术拍摄了1469张照片，并通过拼接处理后可直观地观察树木空间的分布情况，同时能准确识别树种。同时在冠幅估测中，利用无人机遥感技术垂直拍摄测量林区成像，并从拍摄的图片中提取出树木的顶部信息，配合目视法，可帮助工作人员通过树冠及林窗见色调颜色差异判断出树冠轮廓及分布范围。需要注意的是，在应用无人机遥感技术提取林木参数时，需要预先设定好无人机的飞行航线，应结合项目实际情况选择是正常飞行还是双轨道飞行，同时还需要设定好镜头的角度、拍摄触发、飞行速度等参数，确保无人机飞行期间能够持续对下方地物进行拍摄。在提取郁闭度、单木冠幅等林木参数时，可借助ArsGIS软件的DOM数据解析运行林地郁闭度值，之后在参数基础上建立冠幅、树高等参数模型，从而完成林木参数提取分析工作。

3.2  应用于造林成活率核查中

    造林成活率也是森林资源调查工作的重要内容之一，以往主要是采用分层抽样的方法进行核查，但这一方法核查效率较低，工作量大，也无法保证核查的精度。对此，便可应用无人机遥感技术进行造林成活率的核查，在具体的核查过程中，借助无人机遥感系统拍摄图片，并对拍摄的影像图片进行色彩增强处理，之后结合影像图片统计出正常苗与病死苗的数量，用特定的颜色来标志病死苗位置及相关信息，从而完成造林成活率的核查。

3.3  应用于森林火灾监测中

    森林火灾是影响森林发展的一个突出的因素，但由于森林火灾的发生具有突发性、破坏性大、救援困难等特征，使得常规地面调查监测方式无法提前预测森林火灾的发展，也无法及时掌握森林火灾火情蔓延的情况，加大了后续火势扑灭和救援工作的难度。此外，可应用无人机遥感技术快速监测、高效率的优势，拍摄下方地物的影像资料，可帮助工作人员实时、全面地掌握森林火灾情况及火势蔓延的趋势等。无人机遥感技术应用于森林火灾监测中，主要是进行火灾识别、损失统计、火势模拟、林火位置锁定等任务。其中，在火灾识别中，通过对航拍的影像图片进行分割，采用支持向量机方法进行火灾识别，若提取到火灾区域特征，说明出现了森林火灾，及时向相关人员发出警报信息；在损失统计方面，通过提取航拍影像中的火焰色调、烟雾颜色等参数，根据显色程度来反映测区林木燃烧及损毁情况，由此统计出森林火灾受损的程度；在火势模拟中，主要是利用多台无人机在不同的位置进行火灾观测，之后通过遥感系统对采集的数据进行集中处理，并用监测跟踪法进行数值模拟，从而预测未来火势蔓延情况；在林火位置锁定时，主要是通过无人机搭载红外谱段遥感荷载、光学荷载等，并配合GPS全球定位系统，从影像图片中快速、准确地锁定林火位置。

3.4  应用于森林病虫害监测中

    在森林资源调查工作中，还可通过无人机遥感技术对森林病虫害进行监测。在无人机遥感系统中采用双光谱摄像，拍摄的图像可准确划分出森林区域的植物病害和虫害。也可配合使用GPS全球定位系统，无人机搭载单反相机和数码相机拍摄图片，之后通过使用PLS软件对图像进行处理，提取出病死木位置、线虫病等病虫害特征信息，帮助工作人员及时掌握病虫害的情况，以及判断后续病虫害的养护效果。而GPS全球定位系统主要是提供病死木的坐标信息，引导养护人员前往病死木位置进行后续的生物防治、物理防治等林木养护工作。

结语

无人机遥感技术具有较高的自动化、智能化水平，常用于国土资源、地震灾区、自然环境空间信息获取中，同时也适用于森林资源调查工作中。将这一技术应用至森林资源调查中，可开展林木参数提取分析、造林成活率核查、森林火灾监测预防、森林病虫害监测防治等工作，有助于提高森林资源调查工作的质量，进而为促进我国森林资源发展奠定良好的基础。

参考文献：

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