王永智

無人機在森林督查中的應用

王永智

（慶陽市蔡頭灣木材檢查站甘肅慶陽745000）

近年來，林地毀壞和非法侵占現(xiàn)象逐漸增多，需要相關部門加大對上述行為的查處力度。傳統(tǒng)的調查方法不僅會消耗大量的人力物力，且效率較低，同時也無法保障工作人員的人身安全。隨著科學技術的發(fā)展，無人機成了森林督查工作中的重要設備，不但能夠降低森林督查的工作量和成本，同時也提高了工作效率。

無人機；森林督查；應用策略

森林督查工作有利于保護和高效利用森林資源，對我國林業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要作用，但當前的森林督查工作仍然存在一些問題有待解決。我國的全國森林督查于2018年開始進行，由區(qū)域檢測部門、監(jiān)督專員辦公室、各地林業(yè)部門共同參與。通過森林督查工作發(fā)現(xiàn)，其中存在大量應用違規(guī)林地和無證林地采伐案件，但因為調查效率低且數據錯誤較多，導致執(zhí)法工作無法順利開展。為了能夠切實提升森林監(jiān)督工作效率，需要重視對無人機的應用。因此文章對無人機在森林督查中的應用進行研究非常有意義。

1 森林督查的目的

森林督查是對各個地區(qū)的森林資源進行管理，落實資源監(jiān)管責任，同時也包括發(fā)現(xiàn)和解決違法森林相關法律法規(guī)的行為，并且監(jiān)督各個區(qū)域在森林保護的過程中及時建立相關制度、落實制度，確保執(zhí)法機制能夠獲得常態(tài)化發(fā)展。除此之外，也要推動各個區(qū)域執(zhí)法單位積極建立監(jiān)管全覆蓋體系，推動各地森林資源管理持續(xù)健康發(fā)展。

2 無人機的工作原理

無人機在森林督查中的應用主要是將無人機作為空中平臺實現(xiàn)攝像頭的搭載，通過遠程控制系統(tǒng)實現(xiàn)森林在相應范圍內合理規(guī)劃無人機飛行路線，通過該飛行路線計算航拍數據，然后利用坐標導入迅速糾正影響坐標[2]。在森林督查工作中應用無人機有著低成本、高出勤率和容易攜帶的優(yōu)勢，彌補了航空航天遙感的不足，非常適合應用到森林管理和監(jiān)督工作當中，是未來我國森林資源管理主要應用的檢查設備。

3 無人機在森林督查中的優(yōu)勢和不足

在以往森林督查工作中，因為森林地形較為復雜，所以督查工作比較耗時，并且檢查的精確度較低，通過無人機進行監(jiān)察不僅能夠滿足森林督查工作的需要，也能夠全面反映森林中的非法行為。因為無人機的優(yōu)勢在于輕量易操作，所以這種先進技術要比人工更加高效，同時也減少了人工調查所面臨的風險[1]。

由于無人機重量輕和體系小，所以抗風險能力較低，在調查過程中非常容易因為飛行不穩(wěn)而導致影像模糊。同時，無人機雖然已經得到了廣泛的應用，但其中仍然有一些問題有待解決。例如操作無人機的人員有很多并未接受過培訓，同時無人機的相關法律沒有得到完善，另外一些小型的無人機續(xù)航能力有限，無法實現(xiàn)大面積的森林覆蓋。從目前的情況來看，對無人機的應用仍然停留在調查作業(yè)中，無法實現(xiàn)有效的樹種和地物識別，在這方面存在較大的限制。所以對這些要求還需要進一步的技術研發(fā)，將合成孔徑雷達以及紅外光學技術應用到無人機當中。

4 無人機在森林督查中的應用

4.1 技術步驟

利用無人機進行森林督查工作，主要分為以下幾個步驟，分別為前期準備、測繪調查、數據處理和報告編制。下面將對這幾個步驟分別進行闡述。

（1）前期準備工作。了解調查區(qū)域中的樹種和面積，并且要對當地的天氣情況進行調查，避免在雨霧天氣中使用無人機，且盡可能選擇無風的天氣開展這項工作。根據森林范圍界限的實際情況選擇適合的無人機類型，然后規(guī)劃調查航線，合理設置分辨率，以及布置地面像控點。

（2）測繪調查工作。按照測繪的具體區(qū)域以及實際情況優(yōu)化航線，并合理布置地面像控點，對于調查的林地范圍采取飛行作業(yè)從而獲得影響數據，看其是否符合相關需求。

（3）數據處理工作。采集好影響資料后，可使用相關軟件對其進行處理，這里主要應用PhotoScan圖像處理軟件，包含了影響預處理和空中三角測量，從而生成調查林地范圍影像圖。

（4）報告編制工作。按照已經得出的影像資料，結合像控點坐標調整影響坐標。根據最新的林地數據資料來對調查的林地區(qū)域進行現(xiàn)狀區(qū)劃，結合相關數據資料編制報告，為相關部門的行政執(zhí)法工作提供數據支持[3]。

4.2 攝影測量

首先是采集地面像控點坐標，主要通過全球定位系統(tǒng)采集地面像控點坐標。利用無人機對調查森林區(qū)域進行攝影和測量工作時，需要根據調查林地范圍精確設計布置地面像控點，通過全球定位實時動態(tài)系統(tǒng)測量像控點坐標，從而獲取精確度更高的坐標。其次是所采用的攝影測量技術，無人機對調查林地進行攝影和測量工作時，所采用的技術為正射影像測量技術，即利用垂直角度采集影像。在圖像采集過程中，需要獲取坐標、無人機的高度以及其他相關數據，從而有效分析影像，通過分析后所獲得的結果來設置飛行高度，確保影像分辨率能夠達到相關標準[4]。

4.3 應用實例

某地根據監(jiān)督工作人員開展的森林督查結果，發(fā)現(xiàn)該森林地區(qū)內部出現(xiàn)了多個林地非法侵占問題。文章主要對其中一個個案進行分析，為了明確該林地面積，需要通過無人機進行調查，同時也要測量侵占林地的范圍，從而獲得被侵占林地的現(xiàn)狀。這時無人機所選用的航拍影像分辨率為0.05 m，坐標系為1980西安坐標系，無人機型號為精靈系列，這種型號的無人機有著操作簡單、攜帶方便和續(xù)航能力強的優(yōu)勢，飛行高度設定為270 m，由于該林地侵占面積小，因此在實際調查中需設置4個像控點位，通過全球定位實時動態(tài)系統(tǒng)來對這4個像控點進行測量，從而得出像控點的坐標。在應用對無人機過程中，利用正射拍攝的方法來獲取影像，導出影像圖，通過正射拍攝來測量區(qū)域面積，從而得出區(qū)域數據。這個過程也可以采用大數據測量的方式，通過采集后實現(xiàn)多個方面和層次的應用，同時要對其進行必要的修正處理。通過相應的軟件繪制林地侵占的實際范圍，然后通過面積計算來測量和明確林地損毀程度[5]。由于以往所采用的林地督查方式受到樹林的影響，使定位系統(tǒng)精度也受到影響，所以需要操作者沿著邊界開展測量工作，但可能會在這個過程中因為地形而無法準確地完成測量工作，從而對數據的完整性和客觀性造成誤差，同時也會對測量工作人員產生一定的風險，并降低其工作效率。無人機進行森林督查和測量被侵占林地所需的時間很短，并且避免了人為調查過程中可能受到的危害，從而獲得更加全面的調查信息，不僅降低了工作量，并且能夠獲得更加精確的數據，同時也避免安全事故發(fā)生。在以往的人工測量過程中，坡度越大測量的精確度就越低，而采用無人機則不會受到坡度的影響，能夠保證測量的精確程度[6]。

5 小結

由于無人機在森林督查工作中的應用時間較短，所以在實際應用過程中可能會出現(xiàn)多種問題。因此相關的管理人員應結合實際情況進一步完善和優(yōu)化無人機技術。林業(yè)部門應積極解決無人機在森林督查工作中遇到的問題，從而提升森林督查工作中無人機的應用效率，為林業(yè)部門的森林督查和保護工作提供更多的幫助，同時也為我國的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展帶來重要的保障。我國森林督查管理工作當中已經應用了多年無人機，與此同時，無人機在其他行業(yè)的應用也逐漸變得更加成熟，尤其是在實時監(jiān)測這項工作中，無人機的調查方式相比于其他調查方式具有更強的優(yōu)勢。但在無人機的應用和發(fā)展進程中，也存在各種有待解決的問題，例如續(xù)航時間有限、搭載能力不足、整體穩(wěn)定性不夠強等。相信隨著我國科學技術的不斷發(fā)展和相關領域人員的不斷努力，這些問題最終都會得到解決。

[1]黃文杰.輕小型無人機在森林督查中的應用[J].林業(yè)科技情報,2019,51(3):7-9.

[2]黃貝.無人機在天空地一體化森林資源調查監(jiān)測中的應用——以森林督查為例[J].林業(yè)建設,2019(5):13-17.

[3]蔡仲杰,張巖,莊嚴.無人機在森林防火中的應用[J].農業(yè)開發(fā)與裝備,2020(7):120.

[4]李祥,吳金卓,林文樹.基于無人機影像的森林生物量估測與制圖[J].中南林業(yè)科技大學學報,2020,40(4):50-56.

[5]何誠,董志海,王越,等.利用無人機立體攝影技術獲取森林資源信息[J].測繪通報,2020(6):28-31.

[6]山嵐,馬銘,李亞亞.無人機直播在森林防火巡檢中的應用分析[J].中國建材科技,2020,29(3):154-155;138.

王永智（1984- ），男，漢族，甘肅西峰人，本科，工程師，研究方向：森林資源管理。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.08.38

S771.5

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2095-1205(2020)08-79-02