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无人机技术在林业工作中的应用研究

发布时间:2022-03-26 08:46:55 | 浏览次数:

摘要:综述了无人机及相关技术的发展及应用领域,重点研究了目前我国不同地区应用无人机技术在林业实际工作中的应用,包括在林业有害生物监测、森林资源调查、野生动物保护管理、森林防火和造林绿化等方面的运用。

关键词:无人机;技术;林业;应用

中图分类号:S7 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)06-0186-02

1 引言

随着无人机相关技术的发展,目前无人机已经逐渐运用到地图测绘、地质勘测、气象探测、灾害监测、安防、农药喷洒等不同领域,可实现高分辨率影像的采集,在弥补卫星遥感经常因云层遮挡获取不到影像缺点的同时,解决了传统卫星遥感重访周期过长,应急不及时等问题。将无人机技术应用到林业工作中,比如森林资源调查、野生动物种群监测、荒漠化监测、森林火灾监测和森林病虫害监测防治等,可以有效降低人工的作业量,提升林业工作的实时监控能力,增强作业精度,有效预防森林火灾,提高应急响应能力。因此,本文研究了目前无人机在林业工作中的具体应用,并对未来的应用方向提出了展望。

2 无人机及其应用领域

2.1 无人机

无人机是一种无人驾驶的远程控制的飞行器,主要基于预先设定的飞行航线、自动化系统而具有自主航行能力,一般无人机上面都装有自动驾驶仪器、遥控和遥测系统、程序控制系统、自动导航和着陆等系统。

2.2 无人机技术

2.2.1 无人机航拍摄影

无人机航拍摄影是以无人驾驶飞机作为空中平台,以机载遥感设备,如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪,激光扫描仪、磁测仪等获取信息,用计算机对图像信息进行处理,并按照一定精度要求制作成图像。全系统在设计和最优化组合方面具有突出的特点,是集成了高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术。

2.2.2 无人机遥感

无人机遥感技术是无人机航拍摄影技术的一种,是无人机与遥感技术的结合,综合利用先进的无人驾驶飞行技术、遥感应用和遥感遥控技术,快速获取空间遥感信息。无人机遥感属于低空遥感技术,其在获取影像过程中不受大气因素的干扰,具有操作简单、使用成本低、地面分辨率高、获取影像速度快等传统遥感技术所无法比拟的优势。

2.3 无人机技术在国内的应用

在灾害应急救援方面,臧克等利用微型无人机遥感系统对“5·12汶川大地震”的重灾区北川县城进行了航拍,通过图像处理,对灾区的受灾情况进行了初步评价,取得良好的效果。在农业技术方面,王利民等基于无人机影像技术对农作物面积识别精度与能力进行了研究,结果表明无人机遥感影像获取小范围、样方式分布的作物影像方面具有广泛的应用前景;汪小钦等运用可见光无人机遥感技术在可见光波段健康绿色植被信息提取方面取得较好的效果,提取精度可达90%以上;刘峰等设计构建了基于无人直升机平台的遥感系统,对园区内的板栗植被覆盖度进行年变化监测,充分发挥了无人机灵活、高时效性、高分辨率等优势,获取了大量板栗主要生育期的无人机遥感影像。

在环境保护方面,无人机可搭载移动大气自动监测和采样平台对目标区域进行监测、采样;在环境影响评价工作中,可以在短时间内提供精度高、时效性强的底图,有效减少在危险偏远区域的现场踏勘工作量;在环境应急突发事件中,可利用无人机遥感技术克服情况危险和交通不利等因素,快速获取事故现场信息、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。在安防领域,可利用携带摄像机的无人机进行街道监控巡查、交通监视,实时传送拍摄影像,增大安全保卫覆盖面。

3 无人机在林业工作中的应用

日常的林业工作主要包括林业有害生物监测、森林资源调查、野生动物保护管理、森林防火和造林绿化等,外业工作环境艰苦、工作量大。目前,随着我国3S技术和图像视频实时传输等技术的发展,无人机和无人机技术逐渐应用于日常林业工作中,大大提高了工作效率和精度,节省了人力物力,具有明显的优势和广阔应用前景。

3.1 林业有害生物监测防治

目前我国森林病虫害监测与防治主要通过黑光灯诱杀、昆虫网诱捕、性引诱剂诱捕和人工喷洒农药的方式。随着我国造林绿化面积的增多,以及气候因素的影响,森林病虫害呈现程度增强、面积增加的趋势,传统人工监测与防治手段在应对大面积森林病虫害监测防治时凸显出弱势。通过无人机喷酒药物、监测能有效提升有害生物监测和防治减灾水平,大大减小林业有害生物对森林资源造成的生态危害。目前在我国也有一些地区使用无人机进行病虫害防治,比如勐腊县利用植保无人机对县内橡胶树病虫害进行监测和防治,应用结果表明无人机喷洒农药1h的工作量相当于2个工人工作1d,极大地提高了橡胶行业病虫害防治效率,提高了应对橡胶突发病虫害的反应速度。山西临县利用无人驾驶植保机对辖区内病虫害发生严重的红枣树进行喷药防治,取得了良好的效果。

3.2 森林防火

森林火灾的发生会造成巨大的生态损失、经济损失和人员伤亡,是一种扑救难度大的灾害,因此国家非常重视森林防火工作,防患于未然。目前最基础的森林防火方式是派人实地巡逻考察,对于大面积的林区来讲,工作量大,危险性高,火点观测精度低。有人驾驶飞机飞行受管制,拍摄的图像很难满足高精度和高分辨率的要求,在森林火灾发生时存在很大的危险性。在森林防火中利用无人机具有操作简便、快速部署、使用成本低、功能多样化、图象分辨率高等优点,同时能够实时了解火场发生态势和灭火效果,及时消灭火灾。

3.3 野生动物监测

在野生动物资源监测方面,无人机利用其特有的高时效性,能够第一时间获取野生动物资源变化数据。利用无人机技术,可以实现对野生动物种群分布、生长情况的监测,也可以对濒危动物进行跟踪监测,减轻原始人工巡查对其造成的扰动,大大减少监测巡护的人工和经济成本。

3.4 森林资源调查

森林资源调查是我国林业工作中非常重要的一项任务,森林资源调查的技术方法经历了航空相片调查方法、抽样调查和计算机和遥感技术调查等阶段,这些方法都离不开工作人员到实地进行调查,尤其是在大规模林区,则需要花费大量人力物力。利用无人机和遥感技术的结合,可快速获取所需区域的高精度森林资源空间遥感信息,具有高时效、低成本、低损耗、高分辨率等特殊优势。张园等在浙江省临安市的二类调查中利用了无人机遥感技术,快速获取高清晰度遥感图像,经过图像处理和软件分析,取得非常好的工作成果。

4 无人机在林业上的应用展望

目前无人机及相关技术在林业工作中的应用还基本上处于初级阶段,为充分发挥无人机的技术作用,不仅要提高无人机自身的科技含量,包括提高抗风性能、改善升降技术、增大航拍设备稳定性等,还要在林地多的区域加强无人机技术、遥感技术的投入、推广和普及应用,推动生态林业和高新技术林业的发展。

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