无人机技术在中小尺度林地调查与规划中的应用效果分析

一、引言

林地作为重要的生态资源，在维护生态平衡、提供生态服务等方面发挥着不可替代的作用。中小尺度林地作为林地资源的重要组成部分，其调查与规划工作对于精准掌握林地状况、制定科学的管理策略具有重要意义。传统的林地调查与规划方法主要依赖人工实地测量和地面采样，存在效率低下、成本高昂、数据精度有限、受地形和环境条件限制较大等问题。随着科学技术的不断进步，无人机技术凭借其灵活性高、操作简便、成本相对较低、能够快速获取高分辨率数据等优势，逐渐成为林地调查与规划领域的新兴技术手段。无人机可以搭载多种传感器，如高清相机、多光谱相机、激光雷达等，实现对林地的全方位、多角度监测，为林地调查与规划提供丰富的数据源。本文旨在系统分析无人机技术在中小尺度林地调查与规划中的应用效果，探讨其在提升调查精度、提高工作效率、降低成本等方面的作用，同时指出应用过程中存在的问题并提出相应的解决措施，以期为无人机技术在林业领域的进一步推广和应用提供参考。

二、无人机技术在中小尺度林地调查中的应用效果

（一）基础信息获取与识别

在中小尺度林地资源调查中，无人机技术能够快速、准确地获取林地的各项基础信息。对于林地面积、形状、分布等信息，传统方法采用人工实地丈量或借助地形图估算，不仅耗时费力，精度还低。而无人机搭载高清相机航拍，生成的高精度数字正射影像图（DOM）和数字高程模型（DEM），经专业图像处理软件处理，可精确计算林地面积和周长，误差较小。同时，无人机能识别林地植被类型和生长状况。多光谱相机拍摄的影像可分析植被光谱特征，区分不同树种和植被群落，结合影像纹理和颜色等信息，能判断植被生长活力，为林地资源评估和管理提供依据。例如，在对某中小尺度针叶林的调查中，利用无人机多光谱影像，成功识别出不同树龄的松树，准确评估其生长状况，为后续森林抚育提供科学指导。

（二）林木参数测定与动态监测

林木参数测定是林地调查的重要内容，包括树高、胸径、冠幅等。传统方法需调查人员深入林地逐棵测量，劳动强度大，在地形复杂区域难以开展。无人机搭载激光雷达（LiDAR）传感器，可快速获取林木三维点云数据，经处理分析能精确计算出树高、胸径、冠幅等参数。与传统方法相比，其测量范围广、效率高、精度高，在中小尺度林地中，树高误差通常在 5% 以内，胸径误差在 10% 以内，能满足调查精度要求。在林地病虫害监测方面，无人机也有独特优势。无人机可定期对中小尺度林地航拍，通过高清相机或多光谱相机获取的影像，能及时发现病虫害早期迹象。林木受病虫害侵袭时，叶片颜色和形态会变化，多光谱影像能捕捉这些细微变化，分析植被指数（如归一化植被指数 NDVI）变化，可判断病虫害发生程度和范围。相比传统地面监测，无人机监测范围更大，能快速获取数据，及时发现病虫害扩散趋势，为防治决策提供支持。例如，在某中小尺度果树林的病虫害监测中，利用无人机每周航拍，通过分析多光谱影像的 NDVI 值变化，提前一周发现蚜虫侵害迹象，及时采取防治措施，有效控制了病虫害蔓延，减少经济损失。

（三）林下环境与土壤信息探测

除了对林木本身的调查，无人机技术在中小尺度林地林下环境和土壤信息探测方面也能发挥重要作用。传统的林下环境调查往往需要人员进入林地内部，不仅干扰林下生态，还可能因植被茂密而难以全面探测。无人机搭载热红外相机可对林地林下温度分布进行监测，了解林下微气候特征，这对于研究林木生长与环境的关系具有重要意义。在土壤信息探测方面，通过无人机搭载的高光谱传感器，能够分析土壤的光谱特性，从而推断土壤的有机质含量、酸碱度、含水率等信息。例如，在某中小尺度林地的土壤调查中，利用无人机高光谱影像数据，结合少量地面土壤采样数据进行建模，成功反演了该林地土壤有机质含量的空间分布，精度达到 85% 以上，为林地施肥和土壤改良提供了精准的数据支持。同时，无人机还能监测林地土壤侵蚀状况，通过对比不同时期的航拍影像，分析地表覆盖变化和地形起伏情况，及时发现土壤侵蚀的热点区域，为水土保持措施的制定提供依据。

三、无人机技术在中小尺度林地规划中的应用效果

（一）规划前期的数据支撑

林地规划前期需要大量基础数据，如地形地貌、土壤类型、植被分布等，无人机技术能快速高效获取这些数据，为规划设计提供可靠依据。通过无人机航拍生成的数字正射影像图和数字高程模型，可清晰反映林地地形地貌特征，如坡度、坡向、海拔等。结合土壤采样数据和植被调查结果，能构建林地三维模型，为规划人员提供直观可视化信息。与传统数据收集方法相比，无人机技术大幅缩短了数据收集时间，提高了数据精度和完整性。例如，在中小尺度林地规划前期，采用无人机进行数据收集，仅用两天就完成 500 亩林地的航拍和数据处理，获取高精度地形和植被数据，而传统方法至少需要两周。此外，无人机获取的数据还能与地理信息系统（GIS）相结合，实现数据的空间分析和管理，为规划方案的制定提供更强大的技术支持。

（二）规划过程的实施与优化

在林地规划方案设计中，无人机技术能为规划人员提供丰富空间信息，助力制定科学合理的规划方案。基于无人机获取的林地数据，可进行林地适宜性评价，确定不同区域最佳利用方式，如根据地形坡度、土壤肥力等因素，划分适宜造林、抚育、采伐等不同功能的区域。同时，利用无人机技术可对规划方案进行模拟和可视化展示，让规划人员和决策者直观了解实施效果，通过三维建模技术模拟不同规划方案下林地的景观格局和生态功能，为方案优化提供依据。在林地规划实施过程中，无人机技术可实时监测工程进度和质量。定期航拍能及时发现实施中存在的问题，如工程建设与规划设计不符、植被破坏等，并及时整改，同时为工程验收提供客观依据。规划实施完成后，无人机技术可长期监测林地变化，评估规划实施效果，如监测林地植被恢复情况、生态环境改善程度等，为后续林地管理和规划调整提供参考。例如，在中小尺度林地造林规划实施中，利用无人机每月监测造林区域，及时发现部分区域苗木成活率低的问题，分析原因后采取补种和加强养护等措施，确保造林规划顺利实施。

（三）生态保护与可持续利用规划支持

无人机技术在中小尺度林地生态保护与可持续利用规划中提供了强有力的支持。通过无人机获取的高精度数据，能够对林地的生态敏感区域进行精准识别和划定，如珍稀动植物栖息地、生态廊道等。在规划过程中，可根据这些信息制定针对性的保护措施，避免人类活动对生态敏感区域的破坏。同时，无人机技术有助于实现林地的可持续利用规划。例如，在进行林地采伐规划时，利用无人机获取的林木生长状况和分布数据，可制定科学的采伐计划，确定合理的采伐量和采伐区域，确保采伐后林地能够快速恢复，维持林地的生态功能和经济效益平衡。在某中小尺度用材林的可持续利用规划中，基于无人机监测数据制定的采伐方案，使得采伐后该区域的植被覆盖率在一年内恢复到原有水平的 90% 以上，实现了林地的可持续经营。且无人机还能监测林地生态系统的碳储量变化，为林地碳汇功能评估和碳汇交易提供数据支持，推动林地生态保护与经济发展的协同共进。

四、无人机技术应用中存在的问题及优化建议

（一）应用中的主要问题

数据处理方面，无人机获取的影像和点云数据量庞大，需专业软件和技术人员处理分析，过程包括影像拼接、坐标校正、点云滤波等多个复杂环节，耗时较长，基层林业部门可能面临技术和设备困难。同时，不同传感器获取的数据格式和处理方法存在差异，数据融合难度较大，影响了数据的综合利用效率。环境影响方面，无人机飞行受天气、地形等环境因素影响大，恶劣天气如大风、暴雨、大雾时无法正常飞行，影响数据获取进度；在山区、峡谷等地形复杂区域，无人机飞行安全和数据质量也会受影响。此外，无人机飞行过程中可能对林地内的野生动物造成惊扰，影响其正常的生活习性。

法规标准方面，目前关于无人机在林业领域应用的法规和标准不完善，导致无人机飞行和数据使用存在风险，如无人机飞行空域管理、数据隐私保护等缺乏明确规定，易引发纠纷。同时，无人机数据的质量评价标准和共享机制不健全，影响了数据的可靠性和流通性。成本方面，虽无人机价格相对较低，但搭载的激光雷达、多光谱相机等传感器成本高，且数据处理软件和设备投入需一定资金，资金有限的林业部门难以承担。无人机的维护和操作人员培训也需要持续的资金投入，增加了应用成本。

（二）针对性的优化措施

针对数据处理问题，应加强数据处理技术研发，加大投入开发操作简便、高效的数据分析软件，降低技术门槛，同时推广云计算和大数据技术在数据处理中的应用，提高效率和质量。建立统一的数据融合标准和接口，促进不同传感器数据的有效整合，提升数据综合利用水平。加强对基层林业人员的数据处理技术培训，提高其数据处理能力。对于环境影响问题，要提高无人机适应能力，研发适用于复杂环境的设备，增强抗风、防雨、抗干扰等能力，优化飞行控制系统，提高在复杂地形下的飞行稳定性和安全性。合理规划无人机飞行时间和路线，避开野生动物活动高峰期和核心区域，减少对野生动物的惊扰。

在法规标准方面，相关部门应尽快制定完善无人机在林业领域应用的法规和标准，明确飞行空域范围、审批程序、数据管理等要求，规范应用行为，保障数据安全和合法使用。建立健全无人机数据质量评价体系和共享机制，确保数据的可靠性和流通性，促进数据资源的高效利用。关于成本问题，可通过技术创新和规模化生产降低无人机及相关传感器成本，鼓励林业部门与科研机构、企业合作，共享设备和技术资源，提高设备利用率，降低应用成本。设立专项基金，支持基层林业部门购置无人机设备和开展人员培训，减轻其资金压力。同时，探索无人机服务外包模式，通过专业的服务机构提供数据获取和处理服务，降低林业部门的运营成本。

（三）未来技术发展与应用拓展方向

未来，无人机技术在中小尺度林地调查与规划中的应用将向智能化、一体化方向发展。一方面，人工智能技术将与无人机技术深度融合，实现数据的自动识别和分析，如自动识别树种、病虫害类型等，提高数据处理效率和精度。另一方面，无人机将与地面传感器、卫星遥感等技术形成协同观测网络，实现对林地的全方位、多层次监测，提升林地调查与规划的整体水平。在应用拓展方面，无人机技术可在林地火灾监测与预警、森林碳汇计量、生物多样性调查等领域发挥更大作用。例如，利用无人机搭载热成像相机和烟雾传感器，可实时监测林地火灾隐患，及时发出预警；通过长期监测林地植被生长状况，精确计量森林碳汇量，为应对气候变化提供数据支持；结合无人机影像和红外相机数据，开展生物多样性调查，掌握物种分布和数量变化情况。

此外，随着 5G 通信技术的发展，无人机将实现实时数据传输和远程控制，提高调查与规划的实时性和灵活性。无人机技术与虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术的结合，还将为林地规划方案的展示和公众参与提供更直观、互动的平台，提高规划方案的科学性和公众认可度。

五、结论

无人机技术在中小尺度林地调查与规划中展现出显著优势和应用价值。在林地调查中，能快速准确获取资源信息、测定林木参数、监测病虫害以及探测林下环境与土壤信息，提高调查效率和精度；在林地规划中，为前期数据收集、方案设计优化、实施监测以及生态保护与可持续利用规划提供有力支持，促进规划工作科学化和精准化。但无人机技术应用中也存在数据处理复杂、受环境影响大、法规标准不完善及成本等问题。针对这些问题，需加强技术研发、提高设备适应能力、完善法规标准体系、降低应用成本，并积极探索未来技术发展与应用拓展方向。

参考文献

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作者简介：何燕开，男（1984.09-），汉族助理工程师，本科学历主要研究调查规划