無人機在林業資源調查與監測中的應用

森林是全球生態系統的重要組成部分，在大氣環境、水資源涵養、碳循環等方面發揮著重要作用。我國山多林密，地形複雜，傳統的林業調查、火情監測、病蟲害防治多依靠工作人員實地勘察，工作強度大、危險性高。遙感技術憑藉其覆蓋範圍廣、獲取信息量大的特點，在林業調查中得到應用。近年來，我國採用高分系列衛星、資源三號等衛星遙感影像，通過遙感影像自動提取技術和人工判讀技術相結合，開展了林地資源調查、林地年度更新、林地徵佔用核查、林業病蟲害監測、林業火災監測等工作，並取得了一定成果。科研活動中，也有許多林業學者做了多項研究。

李法玲等以TM遙感影像為基礎，採用歸一化差異植被指數NDVI的像元二分法實現了江西省九連山植被覆蓋度的動態監測。（李法玲，劉琪璟，焦志敏，等．江西九連山保護區植被覆蓋度遙感動態監測［J］．林業勘察設計，2015（１）：63－68，75.）

馬澤清等通過IKONOS遙感影像的目視解譯，結合林木各部位的生長模型，估算了千煙洲人工林的森林生物量以及碳儲量，肯定了人工林在碳固定中的顯著作用。（馬澤清，劉琪璟，徐雯佳，等．江西千煙洲人工林生態系統的碳蓄積特徵［J］．林業科學，2007，43（11）：1-7.）

與傳統林業遙感監測方法不同，無人機遙感監測具有影像易獲取、影像空間和時間解析度高、 靈活度高、安全性好、易操控等特點，能夠彌補傳統林業遙感的影像獲取高成本、低重複性、受天氣影響大的問題，是對林業遙感技術的有效補充，在林業監測活動中有廣闊應用前景。

本文通過以下四個方面對無人機在林業中的應用進行總結，並對無人機遙感的實際應用進行展示。

01

在調查規劃中的應用

傳統林業調查活動中，林地地類、樹種、胸徑、 樹高、蓄積的界定，營造林核查與林地徵佔用核查 等都需要人作為調查主體，前往調查對象進行實 地勘驗。無人機通過搭載高清相機或者高光譜成像儀，可以靈活地提供目標區域高清、豐富的遙感影像信息，為林地資源調查提供豐富依據。

L O Wallace等採用微型無人飛行器，搭載了４ 層激光雷達平台和小型化定位感測器實現了森林變化的監測。（L O Wallace，A.Lucieer，ＣＳ Watson，etal．Assessing the feasibility of UAV－based lidar for high resolutionｆｏｒｅｓｔforest change detection ［C］．//XⅫ TSPRS Congress 2012：Technical Commission Ⅶ：Melbourne（AU）．25August－ １September，2012．2013：499－504．）

史潔青等以無人機航拍影像為基礎，融合地理信息系統，開發出一種全新的森林資源調查系統，能快捷、準確地提取航拍影像信息，實現林地調查的信息化。（史潔青，馮仲科，劉金成，等．基於無人機遙感影像的高精度森林資源調查系統設計與 試驗［Ｊ］．農業工程學報， 2017，33（11）：82-90.）

孫志超等採用搭載非測量相機的無人機對北京十三陵林場進行航拍，通過實測樹高、面積等信息，擬合與校正了航拍與實測樹木信息，實現了無人機對林木信息的準確測量。（孫志超，楊雪清，李超，等．小型無人機非測量相機在林業調查中的應用研究［J］．林業資源管理，2017（2）： 103-109.）

此外，無人機可以輔助支撐林地年度變更工作，以林地資源「一張圖」為基礎，將當年的造林、採伐、徵佔用、自然災害等林地經營活動信息及時準確地更新到「一張圖」資料庫中，提高了林業數據的權威性與準確性，實現了林地數據的動態監管。

02

在病蟲害監測中的應用

林業病蟲害是影響林木健康生長的重要因素。傳統的林業病蟲害監測與防治主要通過人員 實地調查的方式，調查難度大、工作強度高、地形複雜等因素使得調查範圍與精度受到影響。近年來隨著高光譜遙感技術在林業病蟲害監測中的應用，使得大範圍監測植被病蟲害成為現實。然而，高光譜技術受衛星平台的影響，運行周期較長，獲取影像費用高，影響該技術的廣泛推廣與應用。無人機通過搭載可見光相機或高光譜儀等設備，可以靈活地對目標區域內松線蟲以及其它樹種病害進行預警與監測。

多光譜相機

張學敏等以無人機為飛行平台，搭載雙光譜相機獲取了松樹的病蟲害監測遙感影像，創新性的提出一種特徵稀疏表示和加權小波支持向量描述的影像識別方法，有效辨識了松樹的病蟲害信息。（張學敏．基於支持向量數據描述的遙感圖像病害松樹識別研究［D］．合肥：安徽大學，2014.）

此外，無人機也可以掛載農藥噴霧器對樹木進行災害防治。

03

在火災監測中的應用

森林火災突發性強、破壞力大、是一種防範與救援比較困難的自然災害，與其它自然災害相比，對森林的生長影響最嚴重。林業火情監測是林業經營管理活動中非常重要的工作。 救援人員能夠準確、快速的到達現場，是撲滅火情的關鍵。相比其他傳統的森林火情監測方式，無人機更有不可替代的優勢。無人機憑藉其機動、靈活、快速、準確的方式，可以對較大範圍的人為用火區進行長時間監控，可及時發現並上報火情，利於撲火隊伍和大型滅火直升機精準撲滅火情。林業防火無人機主要以飛行器為平台，搭載高清相機或者紅外成像儀，對重點林火區進行動態監測。

何誠等採用深圳大疆創新科技有限公司的搭載1400萬像素相機的電動四旋翼無人機採集實驗圖像，以搭載熱紅外成像系統的電動六旋翼無人機收集參考圖像，拍攝南京森林警察學院內的實驗樣地，運用地面調查與交叉測量法對比評價了搭載普通相機的無人機的火情監測方法，為林業火情監測提供了新方式。（何誠，張明遠，楊光，等．無人機搭載普通相機林火識別技術研究［J］.林業機械與木工設備，2015（4）：27-30.）

04

在濕地調查中的應用

濕地作為地球生態系統的重要部分，對區域 氣候調節、水土保持、生物多樣性保護等方面發揮著巨大貢獻。豐富的濕地資源對棲身於都市的人們尤其重要。國內外學者採用無人機對濕地進行了研究。

李芾採用低空無人機技術獲取了瀋陽市蒲河城市濕地的遙感影像，通過地面調查與植被對比分析，展示了無人機遙感極高影像解析度的優勢，為城市濕地的景觀規劃提供了科學依據。（李芾，基於低空無人機遙感的城市濕地植被調查與景觀化研究［D］.瀋陽：瀋陽農業大學，2016.）

周在明等採用無人機低空獲取了福建省三沙灣地區灘涂地區互花米草的可見光和多光譜影像，以可見光影像為參考，採用NDVI指數為模型計算出多光譜影像的植被覆蓋度，取得了良好效果。（周在明，楊燕明，陳本清，等．基於無人機遙感監測灘涂濕地入侵種互花米草植被覆蓋度［J］．應用生態學報，2016,27（12）：3920－3926.）

近幾年，江西省開始將無人機應用到林業調查、病蟲害防治、火情監測與濕地保護等監測活動中。

2016-2017年，江西省在全省範圍內開展了城區濕地調查工作，通過外業調查與無人機遙感技術相結合的方法採集信息，結合先進的地理信息系統技術，內業數據匯總處理，創新性地建設成全國首個城區濕地一張圖。通過濕地一張圖的建立，準確掌握各縣城區濕地動態，為後續的濕地保護提供科學依據。

2016年2月，江西省鄱陽湖保護區都昌保護監測站與都昌候鳥保護區管理局聯合省新聞媒體等首次採用四翼無人機在該縣鄱陽湖朱袍山、三山的縱深水域內對鶴形目、雁鴨類等大型越冬候鳥種群進行航拍調查。此次共計監測到大型越冬水鳥種群三處，發現灰鶴400餘只、小天鵝1.5萬餘只，豆雁1.4萬餘只。

2017年4月，省林業規劃院在項目規劃中，搭配使用旋翼無人機和固定翼無人機獲取了于都縣境內寧定高速道路兩旁的林地高解析度圖片和林地小班坐標位置，為項目後期的林相改造提供了重要依據。

2017年9月，江西省武夷山國家級自然保護區首次運用無人機技術，協助野外科研調查。

2016年8月底，江西省修水縣林業局利用無人機對余塅鄉一顆受到錦斑娥幼蟲侵害的重陽木進行了高空噴霧防治。

2017年8月底，江西省九江市已經將無人機應用到廬山上空，進行消防巡航，實現了防火從人防到技防的轉變。

參考文獻：《無人機遙感技術在林業資源調查與監測中的應用概述》，張權，等

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