施悦谋

摘要：

我国森林资源丰富，但森林资源管理手段较为落后，不能有效进行森林资源管理，无法防止森林资源的流失。无人机遥感技术具有覆盖广、便捷、人工成本低等优点，能有效弥补传统管理手段的不足。本文主要从林场森林资源管理的日常巡查、森林资源调查、森林火灾、有害生物防治等方面，梳理无人机遥感技术在林场森林资源管理中的应用现状并提出展望。

关键词：

无人机遥感;森林资源管理;资源调查;有害生物防治;森林火灾

中图分类号：S75

文献标识码：A

DOI：1019754/jnyyjs20200630018

随着城镇化进程快速推进，生态环境受到不同程度的破坏，其中森林生态系统受到破坏，导致生物多样性急剧下降，温室效应等极端气象现象加剧，人们对森林生态系统在保护生态环境所发挥重要作用的认识逐渐深化。但我国仍存在森林资源不足，整体质量下降[1]等问题。造成以上问题的原因有很多，除了原有的经济政策原因外，人为破坏、森林火灾、有害生物破坏等也是导致森林资源流失的重要原因。

我国林业产业管理水平处于较低层次，国内大多数地区的林场森林资源管理与监测均以人工为主，易受地形影响，费时费力。自20世纪80年代开始，采用遥感与3S技术等辅助手段进行管理，但由于天气、时间、安全、分辨率、经费等因素难于及时获取高清的遥感影像。随着科学技术的发展，现今的无人机遥感技术拥有高分辨率、高时效、云层下能成像和移动性能高等优点[3]，通过搭载相机、光谱成像仪等遥感传感器，能获取高分辨率的光学影像、视频等数据[2]。有效弥补了传统遥感技术的不足，在林场巡查、森林资源调查、有害生物监测与防治、森林防火中的应用获得迅速发展。

1无人机遥感技术在林场巡查中的应用

人为破坏，如乱砍乱伐、毁林开垦等，特别是距离居民区较近的林场，是造成森林资源损失的主要原因之一。为有效进行监测，林场采用护林员定期、固定路线巡护等人力巡查的方式进行巡查。此类巡查方式受山体遮挡的影响，巡查覆盖范围小，路线固定，不能有效排查森林资源的异常情况。使用无人机航拍则可以实现大范围且迅速巡查的目的，配合使用摄像机等拍摄实时视频，有利于森林毁坏行为的证据收集，遏止森林资源的破坏。

此外，在实现林场管理工作中，针对人为破坏森林的损失评估方面，对比目视勾绘、GPS测量、罗盘仪测量等方法，使用无人机搭载高清摄像机等设备，能快速对目标地块进行正射拍摄，通过相关软件对相片的标定和拼接，获得高分辨率的航拍影像，便于勾绘和测算被破坏面积。这种作业方式能够适应不同的地形环境，克服恶劣的天气条件，具有较高的时效性、安全性以及精度，能帮助林业资源管理者制定更科学的森林资源保护方案。

2无人机遥感技术在森林资源调查中的应用

我国国土幅员辽阔、地形复杂、气候变化大，因而拥有丰富多样的森林资源。森林资源调查是对森林中各种林木资源的数量、特征及其生长状况进行测量或调研的过程。目前森林资源调查的因子包括面积、蓄积量[4]、林分结构、营林状况等[5，6]。传统林场管理人员主要以样地法结合人工实地测量作为调查手段[6]，通过人工使用胸径尺、测高器等调查工具进行实地测量与数据模拟进行估算。但这些操作方法的效率和精度难以满足现代林场资源管理的要求。通过无人机摄影测量技术可快速、高效地完成资源调查任务，为实现林场管理向信息化、精准化的森林信息管理和规划提供有力的基础。谢巧雅等[7]通过无人机航拍获取杉木林的遥感影像，通过Pix4D Mapper软件对多光谱影像航片进行数据处理，构建数字模型和数字高程模型，实现了杉木树高的提取，从而获得相关森林资源调研数据。何游云等利用无人机航拍产生的树冠遥感影像估算林木生物量[8]，具体方法为利用无人机遥感获取的高分辨率影像估算单木生物量和树冠面积，结合实地测量，建立树冠面积—胸径模型，进而估算树干生物量。汪小钦等利用无人机遥感技术获得影像片，并在可见光波段进行植被指数VDVI的提取，能快速估算大范围面积的森林生物量[9]。研究表明，無人机遥感技术已应用于森林蓄积量监测、植被识别、森林资源的地上生物量估测等方面[10-14]，对森林资源管理发挥着重要的作用。此外，结合地面实测数据，凭借着极高的空间分辨率和光谱分辨率，对特定植物物种的识别与分类已有成功报道。如，杨龙等[15]通过冠层轮廓、纹理、颜色等信息以及目标个体的GPS实地位置，成功分辨出16种亚热带物种。

3无人机遥感技术在森林防火中的应用

森林火灾是毁灭性的森林灾害，具有突发性强和处置救助困难等特点，对森林生态系统和人类带来直接危害和巨大的经济损失。在人为活动少、交通不便的区域，容易失去控制，极难获得救助。无人机搭载光学影像机或红外拍摄设备进行林场日常巡护，可实时监测森林起火点[16]、复燃点等出现情况，有效提升森林防火的效率和精准度，也能实现快速的灾后现场调查和评估[17]。无人机技术非常适用于人工巡查过程中无法现场监测的区域，实现森林火灾的监测作业和实时管理。相关研究表明，无人机遥感技术具有覆盖面广、运行费用少、操作简便、快速部署、功能多样化等特点，并获得一定应用成效。张增等通过对RGB颜色空间的遥感图像转化为HSV，通过选择径向基函数作为支持向量的核函数，以此进行森林火灾识别，对森林火灾的检测及识别准确度大于87%[18]。何诚等[19]通过将图像相似度阈值大于008判定为林火图像等影像数据处理技术，实现普通可视摄像机向智能化无人机转化的林火识别技术。

4无人机遥感技术在林业有害生物监测中的应用

自20世纪70年代国外利用TM影像分析森林病虫害发生情况开始，越来越多的遥感影像技术被应用于林业有害生物防治中，而近年来无人机遥感技术已成为趋势。其中，利用无人机遥感技术进行监控松材线虫、薇甘菊入侵危害现状的应用实践报道最多。