姜 昊，王雅璇，譚 輝，賈中偉

（1.云南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，云南 昆明 650000；2.云南省生態(tài)環(huán)境廳駐西雙版納州環(huán)境監(jiān)測站，云南 景洪 666100；3.重慶市黔江區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會，重慶 409000）

1 無人機(jī)技術(shù)概況

無人機(jī)通常指無人駕駛的飛機(jī)，結(jié)構(gòu)主要包括飛行主要構(gòu)造、人為遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、飛機(jī)自動駕駛器以及導(dǎo)航系統(tǒng)[1]。無人機(jī)可以根據(jù)具體用途設(shè)計儀器，也可以配置不同的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)直升機(jī)相比，無人機(jī)花費(fèi)成本較低，可節(jié)約人力、物力、財力資源[2]。 無人機(jī)可以通過遠(yuǎn)程操控和無線通信實現(xiàn)無人駕駛，在節(jié)約人力的同時，能最大程度地保證操作人員的人身安全。在應(yīng)用過程中，不同于傳統(tǒng)直升機(jī)，無論是起飛還是降落，無須專門的機(jī)場，應(yīng)用十分方便。

無人機(jī)技術(shù)具備航拍攝影功能，以無人機(jī)作為空中平臺，并通過多種機(jī)載遙感設(shè)備比如輕型光學(xué)相機(jī)以及激光掃描儀等機(jī)載遙感設(shè)備獲取檢測信息，然后用計算機(jī)對信息實施處理，最后可以根據(jù)要求直接制作圖像。采用無人機(jī)技術(shù)可以進(jìn)行高空拍攝，并通過遙感技術(shù)以及計算機(jī)將所收集的信息進(jìn)行處理。

無人機(jī)遙感技術(shù)是無人機(jī)與遙感技術(shù)的結(jié)合，屬于無人機(jī)航拍攝影中采用的一種技術(shù)，此技術(shù)利用無人機(jī)駕駛技術(shù)以及遙感技術(shù)在短時間內(nèi)獲得信息，有助于提高工作效率，為此，新型無人機(jī)遙感技術(shù)將會成為傳統(tǒng)遙感技術(shù)的技術(shù)延續(xù)[3]。

2 無人機(jī)技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用

應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)有助于環(huán)境保護(hù)，符合我國社會的發(fā)展理念。無人機(jī)技術(shù)可以直接對目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測，快速采樣，短時間內(nèi)可從監(jiān)測環(huán)境中提取影像，并運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)將高精度、高時效性的底圖提供給工作人員，具有較高的工作效率。即使處于偏遠(yuǎn)地區(qū)或危險地帶，也可以利用無人機(jī)遙感技術(shù)實施監(jiān)測，可降低危險事故的發(fā)生，達(dá)到省時省力的效果[4]。在我國環(huán)境監(jiān)測中，無人機(jī)技術(shù)可以幫助工作人員快速地獲取現(xiàn)場信息。合理運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)，能夠有效避免交通限制與危險因素，通過無人機(jī)到達(dá)現(xiàn)場并獲取環(huán)境監(jiān)測信息，例如收集污染物排放情況、周圍環(huán)境敏感點(diǎn)具體分布情況。

在森林生態(tài)工作中，無人機(jī)技術(shù)也有重要應(yīng)用，可以直接用于森林航拍，通過無人機(jī)搭載分辨率較高的數(shù)碼相機(jī)以及紅外掃描儀等儀器開展航拍以及遙測等工作，實時監(jiān)測森林區(qū)域，有助于幫助工作人員獲得詳細(xì)的遙感數(shù)據(jù)，提高森林生態(tài)監(jiān)測工作效率[5]。

3 無人機(jī)在森林生態(tài)遙感監(jiān)測中的特點(diǎn)和優(yōu)勢

森林監(jiān)測范圍廣，難度高，應(yīng)用無人機(jī)可以實現(xiàn)大范圍實時監(jiān)控，且無人機(jī)操作靈活，監(jiān)測分辨率較高，工作人員根據(jù)監(jiān)測需要，設(shè)置不同的航線，即可進(jìn)行監(jiān)測。無人機(jī)遙感技術(shù)可以避開復(fù)雜環(huán)境的影響，即使面對下雨或大風(fēng)環(huán)境，因其具有較好的防水與抗風(fēng)性能，能夠穩(wěn)定地在空中實施監(jiān)測，保證所調(diào)查的數(shù)據(jù)具有較高的精確性[6]。傳統(tǒng)森林監(jiān)測調(diào)查技術(shù)局限性明顯，新型無人機(jī)技術(shù)突破傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù)的局限性，可實施大范圍調(diào)查，提高調(diào)查質(zhì)量。與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，無人機(jī)遙感技術(shù)能夠有效保證調(diào)查安全性、準(zhǔn)確性、及時性、高效性與低成本。無人機(jī)在夜間也能充分發(fā)揮作用，通過無人機(jī)遙感技術(shù)可以有效監(jiān)測災(zāi)害、預(yù)防火災(zāi)、監(jiān)測有害生物等，有效提高森林生態(tài)保護(hù)工作的效率[7]。

3.1 在森林病蟲害監(jiān)測工作中的應(yīng)用

當(dāng)前我國造林綠化面積逐漸增多，但目前全球氣候變化多端，森林病蟲害逐年增加，危害樹木生長，且危害面積逐漸擴(kuò)大，增加林業(yè)管理工作的難度[8]。病蟲害監(jiān)測工作十分重要，如果任由病蟲害侵蝕樹木，生態(tài)環(huán)境會遭受嚴(yán)重破壞，損失大量資源[9]。使用傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)會耗費(fèi)大量的人力、物力、財力，尤其在全面監(jiān)測時，不僅需要花費(fèi)大量資源，且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性與全面性不足。利用無人機(jī)遙感監(jiān)測技術(shù)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的缺陷，降低支出費(fèi)用，節(jié)省大量人力、物力，可有效把控森林中的病害蟲問題，提高病蟲害監(jiān)測的全面性與準(zhǔn)確性，維護(hù)森林良好的生態(tài)環(huán)境。

3.2 在森林防火中的應(yīng)用

在森林生態(tài)管理工作中，一旦發(fā)生火災(zāi)，危害較大。森林火勢一般難以控制，燃燒速度快、燃燒范圍廣、救援能見度低，觀察員難以掌握森林火災(zāi)情況，不能及時尋找引發(fā)森林火災(zāi)的源頭，易造成較大的損失。當(dāng)前我國森林防范火災(zāi)基礎(chǔ)方式是使用人力實地巡邏，但部分森林面積較大，使用人力實地巡查工作量大，難以有效保障巡查人員的人身安全，且不能及時高效地發(fā)現(xiàn)發(fā)生火災(zāi)的具體點(diǎn)[10]。利用無人機(jī)遙感監(jiān)測技術(shù)實施監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)，并將災(zāi)情發(fā)送給相關(guān)管理人員。無人機(jī)可以借助相機(jī)與攝像設(shè)備及時將現(xiàn)場火災(zāi)情況反映給管理人員，作為一種具有較高分辨率的設(shè)備，可以及時獲取火場影像，其影像分辨率高于衛(wèi)星空間分辨率，能夠隨時監(jiān)測火災(zāi)具體狀況。在森林生態(tài)火災(zāi)監(jiān)測中，無人機(jī)遙感技術(shù)通過航拍方式實時航拍森林，并獲取高分辨率的影像，以此實現(xiàn)對森林火情的監(jiān)控，并可監(jiān)測火情的動態(tài)變化，可以通過無人機(jī)遙感技術(shù)對火勢蔓延情況提前模擬，此種模擬可以對森林初始火災(zāi)監(jiān)測提供一定數(shù)據(jù)分析。當(dāng)確定火災(zāi)具體信息后，可以通過對信息分析與判斷找到火災(zāi)根源，及時做出滅火決策。不僅可以有效降低火災(zāi)帶來的損失，也能保障工作人員的安全[11]。當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為森林生態(tài)環(huán)境保護(hù)中重要的技術(shù)，也為森林生態(tài)工作提供便利。

3.3 在森林植被覆蓋監(jiān)測工作中的應(yīng)用

當(dāng)前，我國森林生態(tài)資源數(shù)量持續(xù)增長，在監(jiān)測林業(yè)工作中運(yùn)用了新型科學(xué)技術(shù)，如衛(wèi)星遙感技術(shù)、人工地面數(shù)字影像采集技術(shù)、無人機(jī)遙感技術(shù)。但衛(wèi)星遙感技術(shù)、人工地面數(shù)字影像采集技術(shù)均會受到一定限制，而無人機(jī)遙感技術(shù)不僅監(jiān)測效率高，且監(jiān)測結(jié)果更精準(zhǔn)，能準(zhǔn)確地監(jiān)測森林植被覆蓋率。

3.4 野生動物監(jiān)測

大部分森林生態(tài)環(huán)境中均會存在野生動物，這也是維持良好生態(tài)環(huán)境發(fā)展的重要因素，監(jiān)測野生動物狀態(tài)非常重要，無人機(jī)技術(shù)可以實時監(jiān)測野生動物的生長情況以及種群分布。野生動物在森林中生活，一般不會停留在一個地方，如果人工巡查監(jiān)測，不僅工作量大，而且成本高。因此，可使用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，尤其是對瀕危動物，可隨時將監(jiān)測情況傳輸給相關(guān)工作人員，以便做好野生動物的相關(guān)監(jiān)測與保護(hù)工作[12]。

3.5 森林資源調(diào)查

傳統(tǒng)森林資源調(diào)查工作盡管有許多方法可以進(jìn)行，但都需要人力參與，作為林業(yè)中非常重要的一項工作，必須要重視森林資源調(diào)查工作的有效性。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)調(diào)查方法的不足，可以利用無人機(jī)遙感技術(shù)，在短時間內(nèi)獲取森林資源的信息。此技術(shù)不受森林面積大小影響，都能快速獲取信息，且不需要花費(fèi)過多成本，其分辨率較高，能夠為相關(guān)管理人員提供高效可靠的信息。

3.6 在林業(yè)資源監(jiān)測中的應(yīng)用

林業(yè)監(jiān)測工作中最突出的問題是森林資源損失，而森林資源損失與自然災(zāi)害、人為因素密切相關(guān)[13]。自然災(zāi)害是指森林發(fā)生火災(zāi)，或者面臨暴雨以及病蟲害等，常見的人工破壞因素是砍伐樹木或非法占用林地。如使用衛(wèi)星影像監(jiān)測技術(shù)，可能會出現(xiàn)更新不及時的問題，而采用無人機(jī)技術(shù)可以針對人工破壞森林做到及時監(jiān)測[14]。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展前景

無人機(jī)作為飛行器的感應(yīng)平臺，可利用無線電遙控設(shè)備與自身程序控制進(jìn)行操作。無人機(jī)有多種不同的遙感器，均可以從遠(yuǎn)程操控獲得信息，采用電子信息技術(shù)可將信息快速傳送相關(guān)人員，工作人員用其制作出來的遙感影像精度極高?？梢栽陲w行之前提前設(shè)定有關(guān)參數(shù)，根據(jù)實際需要設(shè)置完畢，無人機(jī)可以實現(xiàn)自動化飛行。在飛行過程中，無人機(jī)可將數(shù)據(jù)及時發(fā)送到地面指揮中心，指揮中心可根據(jù)需要實時調(diào)整無人機(jī)的飛行軌跡。無人機(jī)可以將數(shù)據(jù)實時一體化處理，并將信息收集、顯示，影像分辨率高。此外，利用無人機(jī)技術(shù)還可以提高勘察效率，節(jié)約資源。隨著林業(yè)工作的不斷發(fā)展，各種地理信息科學(xué)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)在未來會有極大發(fā)展前景[15]。此外，無人機(jī)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中也具有重要的推廣應(yīng)用價值。隨著我國環(huán)境保護(hù)工作持續(xù)開展，運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，可有效監(jiān)測森林生態(tài)環(huán)境中的狀況。在森林環(huán)境保護(hù)中運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)，需要根據(jù)工作具體需要展開，以提高工作成效。無人機(jī)遙感技術(shù)還需進(jìn)一步研究，不斷創(chuàng)新，才能有更好的應(yīng)用與發(fā)展。