吳天冬

(重慶市林業(yè)投資開發(fā)有限責(zé)任公司，重慶 401121)

無人機技術(shù)作為近幾年興起的一種技術(shù)手段，在林業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。2019年落地的重慶市33.33萬hm2國家儲備林建設(shè)項目，其主要內(nèi)容是在重慶市自然條件適宜地區(qū)，通過人工林集約栽培、現(xiàn)有林改培、撫育及補植補造等措施，營造高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)原料林、珍稀樹種和大徑級用材林等優(yōu)質(zhì)高效多功能森林。為實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)重慶市國家儲備林建設(shè)項目，引入無人機技術(shù)參與項目建設(shè)全過程管理。無人機技術(shù)的應(yīng)用使得項目中森林資源調(diào)查、森林經(jīng)營方案編制、營造林作業(yè)設(shè)計、施工質(zhì)量管理及災(zāi)情監(jiān)測處理的質(zhì)量和效率得到了明顯的提升，也為數(shù)字林業(yè)和林業(yè)大數(shù)據(jù)建設(shè)積累了豐富的無人機技術(shù)和經(jīng)驗。

1 重慶市國家儲備林建設(shè)

近幾年，國家高度重視國家儲備林基地建設(shè)。自從2013年“國家木材戰(zhàn)略儲備基地”開展試點實施以來，國家儲備林建設(shè)項目就由政府主導(dǎo)，引入社會資本及兩行政策性資金，先后采取多種項目形式在我國29個省份落地開展，現(xiàn)有國家儲備林項目規(guī)模超過200萬hm2。

重慶市作為全國國土面積最大直轄市，轄區(qū)總面積824.00萬hm2，全市林地面積446.61萬hm2，商品林面積128.73萬hm2，是全國木材戰(zhàn)略儲備生產(chǎn)基地建設(shè)重點省(市)之一。重慶市國家儲備林建設(shè)項目的實施，對加快國家儲備林基地建設(shè)進程，提高木材生產(chǎn)供給能力，維護國家木材生產(chǎn)安全，滿足國民經(jīng)濟建設(shè)對木材的需求，推進長江流域的生態(tài)文明建設(shè)、構(gòu)建長江經(jīng)濟帶綠色生態(tài)廊道具有重要作用。項目布局在全市30個區(qū)縣，建設(shè)總規(guī)模為33.33萬hm2。重慶市林業(yè)生態(tài)建設(shè)暨國家儲備林項目(一期)擬用8年時間(2019～2026年)，建設(shè)國家儲備林基地22萬hm2，發(fā)展林下經(jīng)濟1.33萬hm2，開展森林多功能經(jīng)營0.4萬hm2，配套建設(shè)種苗基地、基礎(chǔ)設(shè)施及木材儲存加工貿(mào)易設(shè)施，將重慶市打造成林木種植產(chǎn)、供、銷為一體的、全國最大的復(fù)合型國家儲備林基地。

2 無人機技術(shù)在國家儲備林建設(shè)中的應(yīng)用

無人機技術(shù)現(xiàn)已日趨成熟，以大疆等廠商為代表的無人機廠商，其軟硬件水平已位居世界前列。無人機航拍操作相較原來已大大簡化，很容易實現(xiàn)區(qū)域自動規(guī)劃航線，航線復(fù)飛等自動化功能。傳統(tǒng)的林地影像圖主要為衛(wèi)星遙感圖，相比無人機影像有著成本高、分辨率低、精度差和更新不及時等缺點，與林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展及林地精細化管理的要求還有一定差距。而通過無人機航拍影像拼接可快速形成高分辨率大比例尺的林地影像，能滿足國家儲備林建設(shè)對高分辨率、高精度和實效性的要求。同時，無人機航拍拼接的正射影像圖可與現(xiàn)行的林地管理軟件ArcGIS無縫銜接，稍加校正即可疊加使用，實現(xiàn)快速分類區(qū)劃小班等功能。而無人機靈活機動的特性，也廣泛應(yīng)用于林地巡檢、造林工序、撫育驗收，森林資源動態(tài)監(jiān)測等多方面。

2.1 現(xiàn)有林地資源調(diào)查

現(xiàn)有儲備林基地的森林資源調(diào)查，是國家儲備林項目建設(shè)的基礎(chǔ)，也是核心任務(wù)之一。通過無人機航拍影像，快速獲取林地的DSM(數(shù)字表面模型)，進一步獲得林地的正射影像圖、小班分類經(jīng)營圖等專題圖，落實林地邊界位置。此外對于單一樹種的人工商品林地，還可通過圖像識別技術(shù)結(jié)合數(shù)字高程模型，快速獲取林地面積、林木株數(shù)、樹高、冠幅等數(shù)據(jù)，為國家儲備林建設(shè)項目現(xiàn)有林地資源數(shù)據(jù)基礎(chǔ)資料，對原先未及時調(diào)整的林地變更數(shù)據(jù)進行補充和修訂，為國家儲備林實施方案的編制和營造林作業(yè)設(shè)計提供準(zhǔn)確，可靠的第一手資料(圖1)。

圖1 重慶市奉節(jié)縣國有林場國家儲備林資源調(diào)查航拍圖及DSM

2.2 營造林作業(yè)設(shè)計及施工質(zhì)量驗收

傳統(tǒng)的營造林作業(yè)設(shè)計，需要由技術(shù)人員到林地現(xiàn)場，實地勘察每個小班的情況并由經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員進行勾繪，工作量十分巨大。通過無人機航拍影像，與傳統(tǒng)作業(yè)設(shè)計協(xié)同操作，可大大減少在作業(yè)設(shè)計時進行造林地實地勘察的時間，又提高了勾圖準(zhǔn)確率(圖2)。

圖2 營林作業(yè)設(shè)計航拍影像疊加圖

由于前期作業(yè)設(shè)計中無人機的參與，對營造林生產(chǎn)實施中的質(zhì)量檢查與管理十分方便。前期作業(yè)設(shè)計時的航線可執(zhí)行復(fù)飛航線操作，即可形成作業(yè)前后對比圖，實時對比實施效果，特別是針對新造林中清山、整地挖穴、植苗補苗、造林成活率、清林撫育，林窗補植等工序的驗收，有極大的作用，解放了管理人員的生產(chǎn)力，大大提高了生產(chǎn)效率(圖3)。

圖3 重慶市奉節(jié)縣國有林場國家儲備林帶狀清林驗收視頻截圖

2.3 森林資源動態(tài)監(jiān)測及災(zāi)情處理

由于無人機技術(shù)的參與，使得森林資源管理和動態(tài)監(jiān)測的實現(xiàn)非常方便。針對單一地塊不同時間的航拍影像疊加，可直觀分析營造林及撫育措施的效果，針對有效措施及時推廣、效果差的及時分析原因及提供解決對策，驗證反饋周期大大縮短。此外，針對同一時間不同地塊的航拍影像，可分析不同營林措施的實施效果，獲取質(zhì)量與效益間的平衡。此外，結(jié)合林地資源一張圖和多年積累的林地資源動態(tài)數(shù)據(jù)，可以采用類區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)林地動態(tài)化管理及智能巡護，每塊林地可追溯，杜絕弄虛作假和巡護不到位的現(xiàn)象發(fā)生。

森林經(jīng)營過程中難免出現(xiàn)火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、蟲災(zāi)、旱災(zāi)等各種自然及人為災(zāi)害事件，這些時間往往伴隨著短時間快速處理和實時準(zhǔn)確評估受災(zāi)損失的需求，無人機技術(shù)的即時性和靈活性，很好的滿足的災(zāi)情處理的工作要求，在避免作業(yè)人員二次傷害，指導(dǎo)救災(zāi)復(fù)產(chǎn)工作中起到重要作用(圖4)。

圖4 重慶市綦江區(qū)國有林場國家儲備林火燒跡地恢復(fù)航拍圖

3 結(jié)語

無人機技術(shù)在重慶市國家儲備林建設(shè)項目中發(fā)揮了不可替代的作用，首先通過無人機輔助森林資源調(diào)查，將國家儲備林基地的現(xiàn)有林地資源狀況如實反映，形成高分辨率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次，結(jié)合無人機影像開展的森林經(jīng)營實施方案編制和作業(yè)設(shè)計，可以打通作業(yè)設(shè)計和工程管理的時間屏障，大大降低了工地管理和驗收難度，提高效率；最后，無人機的實時反應(yīng)特性，處理信息的速度大大提高，使得森林資源動態(tài)監(jiān)測及災(zāi)情處理更為高效快捷。無人機技術(shù)作為重慶市國家儲備林建設(shè)項目中貫穿始終的技術(shù)環(huán)節(jié)，展現(xiàn)出了極強的拓展性和不可替代性，有助于無人機技術(shù)在國家儲備林建設(shè)項目中盡快推廣應(yīng)用，推動數(shù)字林業(yè)和林業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)和實施。