无人机在林业资源调查与监测中的应用研究

引言

作为生态系统的重要组成部分，林业资源在维护生态平衡、提供生态服务、促进地区经济发展等方面发挥着重要作用。传统林业工作方式通常依赖人工实地操作，不仅消耗大量的人力、物力、时间，也很难准确开展大面积的森林调查。无人机技术在林业中应用是林业科技发展的重要趋势，既能打破传统林业工作限制，又能实现对林业资源的全方位监测，为解决传统林业工作难题提供新的思路。所以说，研究无人机技术在林业科技中应用具有重要意义。

1 无人机在林业资源调查与监测中的应用优势

① 高效便捷，降低作业成本。相较于传统人工调查方式，无人机无需人员深入林区进行长时间徒步作业，可在短时间内完成大面积林区的巡查与数据采集工作。以森林资源清查为例，无人机能够按照预设航线自主飞行，快速获取指定区域的影像数据，大幅缩短调查周期。同时，无人机作业减少了人力、物力的投入，降低了野外作业的安全风险和成本。此外，与卫星遥感相比，无人机数据获取成本更低，且不受卫星过境时间的限制，可根据实际需求随时开展监测工作，具有更强的时效性和灵活性。 ② 灵活机动，适应复杂地形。无人机体积小、重量轻，能够在山地、丘陵、峡谷等复杂地形区域自由飞行，轻松抵达人工难以到达的偏远林区和危险地带。无论是茂密的原始森林，还是陡峭的高山峻岭，无人机都可以贴近目标区域进行低空飞行，获取高分辨率的影像和数据，实现对林业资源的全方位、无死角监测，弥补了传统调查方式在地形适应性上的不足。 ③ 数据采集精准，信息丰富。无人机搭载的高分辨率光学相机、多光谱相机、激光雷达（LiDAR）等传感器，能够获取高精度的影像和三维空间数据。高分辨率光学影像可以清晰分辨树木种类、树冠形态、林木生长状况等信息；多光谱数据能够反映植被的生理状态，有助于识别森林病虫害和植被健康状况；激光雷达技术则可获取高精度的数字高程模型（DEM）和数字表面模型（DSM），精确测量树木高度、森林郁闭度等参数。这些丰富且精准的数据为林业资源的科学分析和决策提供了可靠依据。 ④ 实时监测与快速响应，无人机具备实时数据传输功能，可将采集到的影像和数据实时回传至地面控制中心。工作人员能够在第一时间掌握林区的动态变化情况，如发现森林火灾、病虫害爆发等紧急情况，可迅速做出响应，及时采取应对措施，大大提高了林业资源监测的时效性和应急处理能力。

2 无人机在林业资源调查与监测中的应用

2.1 开展森林资源普查

森林资源普查是林业工作的基础，传统工作模式以人工实地调查为主，不仅受到地形等因素限制，也很难获取准确的森林信息。应用无人机之后，可以为森林资源普查工作带来全新的变革，在了解森林资源现状基础上制定科学的发展规划。首先，在森林面积确定方面，无人机技术凭借灵活的飞行能力与高分辨率的图像采集设备全覆盖拍摄林区，在分析图像信息之后精准绘制森林边界，这样能计算出准确的森林面积 。其次，在树种分布调查方面，无人机搭载多谱相机发挥重要作用。工作人员通过分析多光谱影像，运用机器学习算法精准识别树种分类，这样能清晰绘制不同树种的分布图谱，从而为森林生态系统研究提供关键数据。在树木生长参数测量方面，无人机搭载高分辨率光学相机获取树木高度等生长参数，在立体测量之后结合激光雷达获得树木的三维点云数据。这样可以在较短时间内完成传统人工测量需要数月才能完成的任务，逐渐提升测量效率。最后，在森林中珍稀物种监测方面，无人机搭载高倍光学镜头能发现隐藏在茂密森林中的珍稀植物，分析野生动物栖息地的变化情况，为制定保护方案提供支持。

2.2 加大技术创新力度，突破技术局限

为进一步挖掘无人机技术的应用潜力，林业部门应联合科研院所、技术型企业，推动无人机技术创新，打破续航困境。电池技术限制、结构设计缺乏合理性、飞机控制系统智能化程度低等是造成无人机续航时间短的主要原因。为解决无人机续航问题，应推动电池技术创新，通过改进现有电池技术，如综合运用锂电池和聚合物电池，或加大新型电池技术研究力度，推广太阳能电池板，以延长无人机续航时间。优化无人机结构设计，采用轻质材料制作无人机机身、机翼，以降低无人机重量，减小飞行阻力。引入人工智能、能量回收等先进技术，提升飞行控制系统的智能化水平，实现飞行速度的自动调整及能量的高效利用，从而减少能耗，延长续航时间。研究和推广复合翼无人机、共轴双旋翼无人机，解决飞行平台限制问题。

2.3 森林病虫害监测与防治

森林病虫害对林业资源危害巨大，及时准确地监测病虫害发生情况是有效防治的关键。无人机搭载的多光谱相机和热红外相机，能够捕捉到植被在光谱和热辐射方面的细微变化。不同健康状况的树木在多光谱影像上呈现出不同的光谱特征，通过分析这些特征，可以早期发现受病虫害侵袭的树木，并确定病虫害的发生范围和严重程度。此外，无人机还可用于森林病虫害的防治工作。通过搭载喷雾设备，无人机能够在病虫害发生区域进行精准施药，相较于传统人工或地面机械施药方式，具有施药均匀、覆盖范围广、效率高、对环境影响小等优势，可有效降低病虫害的危害程度，保护森林资源健康生长。

2.4 开展森林防火预警

森林火灾是森林资源的巨大威胁，传统森林防火预警主要依赖瞭望塔与人工巡逻，存在监测范围有限等问题。而无人机技术在森林防火预警工作中应用，可以凭借灵活高效特点发挥重要作用，表现在以下两个方面。其一，无人机搭载热成像仪等设备对林区进行全方位的巡航监测，及时捕捉到林区内的温度异常，可以在恶劣天气条件下轻松发现潜在的火源。一旦热成像仪检测到高温点，系统则会立即自动报警，将火源位置具体信息传输到指挥中心，而高清摄像头则能拍摄疑似火源的区域，给后续火情判断提供清晰的图像依据。例如，在某林区日常巡航过程中，热成像仪发现存在一处温度异常升高的区域，由高清摄像头确认是游客丢弃未熄灭烟头引发的小型火灾，指挥中心迅速响应并组织人员进行扑救，从而避免火势的扩大。其二，无人机利用多光谱影像技术监测林区植被的水分含量。因为水分含量较低的植被更容易被点燃，林业部门通过分析多光谱影像中植被光谱特征可以绘制出林区植被的易燃程度分布图，在确定森林防火重点区域基础上设计森林防火工作计划。同时，使用无人机在林区内广播森林防火知识，可以提高游客的防火意识。

结语

无人机凭借其独特的技术优势，在林业资源调查与监测领域展现出广阔的应用前景。无人机技术的运用显著提高了林业调查效率，推动了林业调查工作的转型升级。无人机技术在林业调查工作中的应用优劣势共存，需在充分发挥优势的同时，针对技术、操作和制度等方面的问题，探索创新运用措施，进一步提升无人机技术在林业资源调查、森林生态监测以及火灾与病虫害监测等方面的技术价值。无人机在林业资源调查与监测中的应用将更加深入和广泛，推动林业资源管理向智能化、精细化方向迈进。

参考文献

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