无人机巡护技术在林场管理中的应用优化

1 无人机巡护技术在林场管理中的应用现状

1.1 森林资源监测

在森林资源监测方面，无人机发挥着重要作用。例如，通过多光谱相机获取不同波段的图像信息，可分析森林植被的健康状况，精准识别出遭受病虫害侵袭或生长不良的林木区域。在一些大型林场，无人机定期按照预设航线飞行，对森林资源进行周期性监测，记录森林面积变化、树种分布变化等情况，为森林资源的科学规划和可持续利用提供数据基础。

1.2 森林防火巡查

森林防火是林场管理的重中之重，无人机在这方面优势显著。无人机配备热成像仪和烟火识别算法，能够在远距离快速发现林区内的高温热点和烟雾迹象，及时预警潜在的火灾风险。在防火重点时期，如干燥季节、节假日等，无人机可增加飞行频次，对高火险区域进行重点巡查。像在一些山区林场，地形复杂，人工巡查难以覆盖全面，无人机能够轻松飞越陡峭山峰、茂密丛林，确保防火巡查无死角，大大提高了森林防火监测的及时性和准确性。

1.3 病虫害监测与防治

对于林场病虫害监测，无人机可低空飞行，近距离观察林木的叶片、枝干等部位。利用高分辨率图像，能够清晰地发现叶片上的病斑、虫害侵蚀痕迹等。一旦发现病虫害，可根据病虫害的类型和分布范围，规划无人机的农药喷洒作业。通过搭载专业的喷雾设备，无人机能够精准地将农药喷洒到受病虫害影响的区域，相比传统人工喷洒，提高了防治效率，减少了农药的浪费和对环境的污染，尤其适用于大面积林区的病虫害防治工作[1]。

2 无人机巡护技术的优势

2.1 高效性

无人机巡护极大地提高了林场管理的工作效率。传统人工巡护需要护林员耗费大量时间和体力，在复杂地形中穿梭，一天能够巡查的范围有限。而无人机能够快速升空，按照设定的航线高速飞行，在短时间内完成大面积区域的巡查任务。例如，在一个面积为1000 公顷的林场，人工巡护可能需要数天才能完成一遍，而无人机利用其高效的飞行能力，仅需几个小时即可完成全面巡查，大大缩短了巡护周期，使林场管理者能够及时掌握林场动态。

2.2 精准性

借助先进的传感器和成像技术，无人机能够获取高精度的林场信息。在资源监测中，可精确测量树木的高度、胸径等参数，通过图像分析准确统计树木数量和树种组成。在病虫害监测时，能够精准定位病虫害发生的具体位置和范围，为精准防治提供依据。在森林防火巡查中，热成像仪可精确识别温度异常点，定位火源位置，其精度远高于人工观察，有助于及时采取有效的灭火措施，减少火灾损失。

3 无人机巡护技术应用面临的挑战

3.1 续航能力限制

目前，大多数无人机的续航时间较短，一般在30 分钟至2 小时之间。这限制了无人机的飞行范围和巡护时间，对于大面积林场，需要频繁更换电池或返航充电，影响巡护效率。特别是在偏远地区，缺乏便捷的充电设施，增加了无人机使用的难度。例如，一个面积广阔的林场，若无人机续航不足，可能无法一次性完成对整个重点区域的巡查，需要多次往返，不仅浪费时间，还可能导致部分区域监测不及时。

3.2 数据处理与分析难题

无人机在巡护过程中会采集大量的数据，包括图像、视频、传感器数据等。如何高效处理和分析这些海量数据是一个关键问题。一方面，数据的存储需要较大的空间和高性能的存储设备；另一方面，对数据的准确解读和分析需要专业的软件和技术人员。例如，在分析森林病虫害图像数据时，需要准确识别病虫害的种类和程度，这对数据分析算法和人员的专业知识要求较高。

3.3 恶劣天气影响

恶劣天气条件，如强风、暴雨、大雾等，会对无人机的飞行安全和性能产生严重影响。强风可能导致无人机飞行不稳定，偏离预定航线甚至失控；暴雨会影响无人机的电子设备，造成短路等故障；大雾则会降低无人机的视觉传感器性能，影响其对目标的识别和定位。在一些山区林场，天气多变，恶劣天气频繁出现，这给无人机的常态化巡护带来了很大挑战，降低了无人机在复杂天气条件下的可用性[2]。

4 无人机巡护技术在林场管理中的应用优化策略

4.1 提升无人机性能

优化电池技术：加大对无人机电池技术的研发投入，研发新型高能量密度电池，延长无人机的续航时间。例如，探索使用氢燃料电池等新型电池，相比传统锂电池，氢燃料电池具有更高的能量密度，能够显著提升无人机的续航能力，使无人机能够在一次充电后完成更大范围的林场巡护任务。

增强抗恶劣天气能力：改进无人机的机身设计和材料，提高其抗风、防雨、防尘等性能。例如，采用更坚固、轻质且具有防水、防风功能的复合材料制造机身；优化无人机的飞控系统，使其在恶劣天气条件下能够保持稳定飞行。研发适应不同天气条件的传感器，如在大雾天气下仍能有效工作的激光雷达传感器，以确保无人机在恶劣天气中也能正常执行巡护任务。

4.2 完善数据管理体系

建立大数据平台：构建专门的林场无人机数据管理大数据平台，实现数据的集中存储、高效管理和快速检索。利用云计算技术，为数据存储提供充足的空间，并提高数据处理速度。通过该平台，可对无人机采集的各类数据进行整合分析，挖掘数据背后的信息，如森林资源变化趋势、病虫害发生规律等，为林场管理决策提供科学依据。

加强数据分析技术应用：引入先进的数据分析算法和人工智能技术，如深度学习算法，对无人机采集的图像和视频数据进行自动识别和分析。通过对大量样本数据的学习，让计算机能够准确识别森林火灾、病虫害类型及林木生长异常等情况，提高数据分析的准确性和效率。同时，培养专业的数据分析师，提高林场工作人员对数据分析技术的应用能力，更好地从数据中获取有价值的信息。

4.3 构建协同工作机制

无人机与地面人员协同：建立无人机与地面护林员紧密协作的工作模式。无人机在空中进行大范围巡查，发现问题后及时将信息传递给地面护林员，护林员根据无人机提供的精准位置，迅速前往现场进行核实和处理。例如，在发现林区有疑似违规用火行为时，无人机实时跟踪并将位置信息发送给附近的护林员，护林员快速赶到现场制止，实现空中监测与地面处置的无缝对接，提高林场管理的整体效率[3]。

多部门协作：加强林场管理部门与其他相关部门，如消防部门、气象部门、科研机构等的协作。与消防部门建立联动机制，在发生森林火灾时，无人机为消防部门提供火场实时信息，协助制定灭火方案；与气象部门合作，获取准确的天气预报，提前规划无人机巡护任务，避开恶劣天气；与科研机构合作，共同开展无人机技术应用研究，不断改进无人机巡护技术，提高林场管理的科学性和专业性。

5 结束语

本研究系统梳理了无人机巡护技术在林场管理中的应用现状、优势、挑战与优化策略。实践表明，通过技术改进与管理模式创新，该技术能显著提升林场管理效能。未来，随着电池技术、人工智能、数据分析等领域的突破，无人机巡护技术将更深度融入林场管理，在保障森林生态安全、推动林业智能化转型中发挥更大价值，助力林业高质量发展。

参考文献：

[1]刘国松.无人机遥感技术在林场管理中的应用[J].温带林业研究,2022,5(04):84-86.

[2] 王敏. 无人机遥感技术在林场管理中的应用探索[J]. 种子科技,2021,39(03):139-140.

[3] 施悦谋. 无人机遥感技术在林场管理中的应用[J]. 农业与技术,2020,40(12):43-45.