清研智谈 | 无人机在林业调查监测中的应用
随着林业信息化、智能化进程的推进，无人机在林业调查数据采集、数据传输和数据分析环节发挥越来越重要的作用。无人机搭载遥感、航拍等技术助力林业发展，在林业调查中实现了“去人去不了的地方，看人看不到的地方，做人做不到的事情”，极大的提升了工作效率和数据精度，同时还大幅度降低了野外作业的风险。目前，无人机技术已广泛应用于林业样地调查、图斑监测、病虫害防治、森林防火、巡查检查等方面。
无人机技术概述
无人机系统以飞行器为航行平台，主要配置航空遥感和航空摄影两个系统，实现低空采集高清遥感影像、图像资料和数据信息。与卫星影像相比，无人机遥感技术在林业资源调查监测中具备明显优势，主要集中于以下几个方面：
一是提高样地调查效率，有效节省人力物力。林业资源监测项目时间紧、图斑多、任务重，并且部分样地处在大山、泥沼等难以到达的区域，使用无人机代替人工监测可更加便捷的采集资源信息，大大提高工作效率。
二是无人机结合遥感、激光雷达，采集数据更加精准。无人机与遥感技术充分结合，实现GPS精准定位。利用无人机装备的高清相机、高光谱成像仪，可测定高分辨率光谱成像，将采集信息录入森林资源调查平台，实时掌握林区实际情况、自然灾害发生、林木采伐等情况，提高林业管理的综合能力。通过应用无人机遥感技术，能够全面分析森林生态环境，科学把握监测区域内各个树种的信息。
无人机遥感、雷达装置应用
三是全方位监测，航拍影像更清晰完整。无人机航拍成像更完整、清晰、灵敏，对目标区域或危险区域进行实时动态全方位监测。利用无人机遥感技术，俯视拍摄形成遥感影像，可精确计算林木数量。根据需求购置图像设备参数，可以极大地提升单个目标分辨率。
无人机森林资源调查核实高清影像图
无人机技术应用方向
林业资源调查监测与测绘
森林资源调查任务周期普遍较短，并且部分样地环境较为艰险，凭借人力无法到达林地各处，人工调查精度也相对较低，无法科学指导生产及规划。采用无人机搭载高清摄像头和遥感设备，按照规划路线对整个林区的情况进行完整的记录、拍摄和采集，可方便快捷的获取土地类型、边界范围、面积、缺株位置等精确数据，并且能够对目标监测区域的树木种类分布、林木数量、生长状况实时监测调查。通过对调查数据进行科学统计分析，能够客观真实的全面掌握目标地现状与存在问题，为林业规划和管理工作提供参考。
无人机光谱遥感技术应用
森林病虫害防治
采用人工走查的方式巡查森林病虫害不仅受环境气候影响较大，同时穿梭森林还存在较多人身危险，最终导致防治工作效率较低。通过灵活应用无人机技术，可大范围实时监测与快速准确防治。利用无人机航拍技术，可从获取的高分辨率影像中快速确定枯死木、变色树、异常林定位及分布，辅助判断森林健康、受损程度等级、林业受病虫害影响范围及面积等情况；利用无人机与化学防治设备相结合，能够对疫木精准喷施药剂，有效控制病害的传播，尤其对于山高路险等人员难以到达的复杂地域具有不可替代的优势。同时，无人机可对林木防治后期进行持续监测，便于及时调整防控措施，达到科学高效防治林木病虫害的目标。
无人机精准防治松材线虫病
森林防火监测
当林地发生火灾时火场能见度较低，传统的载人飞机飞到火场上方无法充分掌握火情，同时危险性较高，受特殊天气影响也较大。而无人机搭载相机、视频等传感仪可飞入灾区上方，近距离拍摄受灾影像资料，实时传递给地面救灾人员，快速完成火情侦查和火灾探测任务。
在环境恶劣，可见光相机无法工作时，还可搭载红外成像系统，能够克服雨、雪、雾等恶劣的气候条件限制，在夜晚也可正常工作；同时又能够在火灾发生后，穿透浓烟实时捕捉火势，为现场指导扑火工作提供参考。红外成像系统还具备测温功能，从成像系统上可获取温度异常点，便于即时发现火源，减少火灾造成的损失。无人机影像数据还可结合AI技术重建三维影像，测算过火面积等信息，为评估受灾情况和组织重建工作提供依据。
无人机防火巡查与火情追踪
执法巡查与森林督察
近年来侵占森林资源的违法行为时有发生，但由于森林巡查工作覆盖范围较广，无法及时进行有效举证，加大森林执法难度。而无人机搭载视频传感器、可见光相机，可用于森林资源的日常巡检，其快速响应能力，可大大提高林业执法部门的作业效率。如接到盗伐林木案件，可携带无人机快速赶到现场，对盗伐林木现场进行航拍，精确获取盗伐滥伐的面积、株树，加强监控非法采伐活动。在违法征占林地，毁林开荒等案件中，无人机还可通过航拍快速获取影像图，分析森林遭受破坏的点位和损毁程度，以便及时对征占林地、毁林开荒等毁林行为进行矫正和处置。
无人机巡查与监管
无人机技术项目实践
随着无人机技术的成熟和普及，我公司将无人机技术与林业项目结合，不断拓展无人机在巡查监督、森林防火、样地调查、图斑判读、样地举证、病虫害识别等方面的应用，推进高效便捷的完成工作任务。以下是我公司在无人机技术应用的典型项目案例。
海淀区生态林地核查项目
无人机在该项目主要用于凤凰岭山区林地的调查，应用方向有图斑巡检、森林防火、病虫害监测等方面。
图斑巡检：在生态林日常全覆盖监督检查中，借助无人机巡航拍功能可高效、便捷、全方位对山区进行巡查，最大限度节约人力物力，提高监督检查效率。
森林防火：在森林防火巡查过程中，使用无人机可及时到达起火位置，便捷高效的替代检查人员在野外复杂恶劣的环境实时监测火势，为消防救援工作提供有力保障。
病虫害监测：通过利用无人机航拍获取的高分辨率影像或者低空飞行拍摄照片资料，确定变色木、枯立木等异常点位，有效判断目标区域林木健康状况、病虫害分布范围等情况，为森林病虫害精准防治提供快速实时的监测预警信息，从而有效提升森林病虫害监测工作效率。
无人机遥感监测与巡查
贵州省大方县林草湿生态监测项目
无人机在该项目主要用于样地调查举证、森林督查变化图斑核实等工作。
样地调查举证：借助高精度无人机，核实林木资源种类、数量、结构、分布、质量、功能、保护与利用状况以及公益林、石漠化现状和变化情况，大幅提高生态综合监测数据库精度，为全面评价森林、草原、湿地资源质量和生态状况、科学开展生态系统保护修复、监督管理、林长制督查考核、实施碳达峰碳中和战略等提供决策支撑。
图斑核实：采用无人机可高效判断灌木林地是否演变为乔木林或竹林地、是否发生地类变化、有无违法现象发生、森林面积有无增减等森林资源变化情况。通过无人机实时监测，能够及时发现森林资源变化问题，提高了森林资源保护监测工作效率。
无人机监督巡查
前景展望
无人机技术的应用，为林业从业人员极大地提高工作效率的同时，还提高了监测工作质量。清研集团积极探索无人机在林业资源监测中的应用，目前在生态林核查、林草湿调查监测等项目实践中获得丰富的经验，同时也在北京市河湖巡查监测、北京市退耕还林地块核实等项目中积极拓展应用。未来将会继续探索无人机在无人机遥感、生态系统修复、生物多样性保护、外来入侵物种调查以及林业有害生物防治等方向的应用，持续助力森林资源监测与保护工作。
撰稿 | 张茜玲 王冠明 清研集团农林研究部研究员
编辑 | 陈泽玺
图片 | 网络