无人机遥感平台在森林资源调查研究应用分析与展望

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摘要：本文从当前热门的无人机出发，总结无人机遥感平台的特点。基于大量研究、应用案例，对无人机遥感平台在森林资源调查研究应用现状进行分析，探讨无人机在森林资源的研究保护取得的成果，明确其在调查过程中的价值。展望四轴飞行器微型低空无人机遥感平台的应用，推动林业的发展。

一、前言

　　近年来，随着民用无人机的热销、各种相关技术的不断进步、专业人才的持续加入以及资本的投入等因素，无人机产业进入飞速发展阶段。而随着无人机遥感技术的兴起，又将在诸多领域发挥重要作用。森林资源是林业的基础，林业又是国民经济中的重要组成部分，了解和掌握资源信息是合理经营林业资源的前提条件。无人机遥感设备的功能逐渐完善，在森林资源的调查过程中，发挥出了巨大的优势。

　　二、无人机遥感平台

　　随着无人机技术飞速发展，无人机的应用范围越来越大。在无人机与遥感技术的结合方面——即无人机遥感，越来越多被用于影像获取，在气象监测、资源调查与监测、测量和突发事件处理等方面取得不小的进步。利用无人机技术可以快速获取和采集数据，具有低成本，低损耗，可重复使用且风险小等诸多优势。同时还可以减少人工的作业量，提高调查的效率和质量。因此，研究无人机遥感平台能够快速而有效地获取森林资源的位置、类别等信息，减少资源调查所需人力，提高效率，对森林进行有效的保护与研究，对我国的森林发展有显著作用。

　　三、研究现状

　　森林资源调查的发展始于新中国成立之后，1953年在东北国有林区首次开展森林经理调查的工作。随着科技的发展，我国森林资源调查的技术手段不断提高。近年来，无人机遥感正在兴起，在不同领域均有应用，但在森林资源调查中还是起步，有较大的发展空间。

　　1999年中国测绘科学研究院自主研发了UAVRS-I型号的无人遥感监测飞机，2003年，在刘先林院士和林宗坚教授共同努力之下，不仅研发出了UAVRS-II型无人遥感监测飞行，而且还开发了配套的测绘遥感系统。谢彩香等人以无人机搭载激光雷达发射器进行野生药用植物的资源调查研究，通过低空遥感技术可以识别出药物的种类，精准量取出药物覆盖的面积，同时也将会提高抽样调查的精度以及准确性。无人机遥感技术是适用于进行药物资源的调查。

　　韦雪花以轻小型航空遥感系统搭载激光扫描仪、数码相机、pos系统等，利用激光探测，测距技术以及数字摄影测量技术获取研究区的LDDAR点云数据以及高分辨率遥感影像。将激光点云数据与高分辨率影像结合，可以从中提取出森林几何参数，如林分的平均高，单木的树高，林芬的郁闭度，单木的冠幅高等。通过地调查的数据建立马尾松的航空一元材积表以及二元材积表，利用航空影像所取出的单木树高，冠幅求算出单木材积，再与实地的数据求算的材积进行精度检验。张园，陶萍等人利用一款名为“千里眼”的无人机搭载索尼DSC-T90数码相机获取高分辨率的遥感影像数据探讨了无人机遥感技术在森林资源调查中的可行性，以二类调查为例子进行应用试验。将所研究的试验地在遥感影像中对其地类进行区分。李宇昊以北京，广东，内蒙古，山西的无人机航拍数码图像进行森林资源调查试验，通过无人机遥感影像与实地调查的数据项比较，然后得去结论。武爱彬采用航模飞行搭载数码相机获取鹫峰林场106个小班的高分辨率遥感影像图像。从影像中提取能反映林空间结构特征的四个指数。从这些数值可以得到不同的树种，生长状况不同的林分要达到最优的空间结构和游憩观赏价值所要对其进行择伐强度。

　　2010年浙江农林大学用无人机搭载索尼DSC-T90相机于，对浙江农林大学东湖校区北侧的丘陵森林进行拍摄，获取数据并进行分析。2016年在阿克塞县森林资源调查时，运用无人机遥感影像，使用一款小型无人机，其通讯传输的有效距离为20km，且可以自主飞行及实时完成空中图像与数据的传输。研究用图像拍摄工作一个上午完成，有效面积为9km2。

　　国家重视森林防火工作，而要减少森林火灾，对森林火灾的扑救问题以及扑救时的安全问题时考虑到无人航空遥感技术的运用起到很大的作用，现已广泛运用于森林火灾预报和及时扑救这两个方面。2016年8月24日国家林业局资源司徐济德副司长、闫宏伟处长、陈昱处长、国家林业局规划院高显连处长等一行六人，于来到苇河林业局调研指导无人机在森林资源调查中应用技术实验工作。翌日，资源司闫宏伟处长主持召开专题会议，听取实验项目负责人、国家林业局规划设计院高显连处长关于无人机应用技术实验情况的报告，与会人员结合实验成果对无人机技术在森林资源调查中应用的作用、意义、应用可行性和存在的问题进行了广泛深入的研讨。

　　随着微型飞行器的制作、调试和改进的资料分享和学习，使得微型飞行器的掌握变得更加普遍。同时由于微型无人机飞行姿态多变——无人机采用多旋翼的机械结构，通过机载导航系统控制，使其各旋翼之间协调运动，实现旋翼无人机的飞行姿态自动调整，可按要求完成垂直起落，空中悬停，偏航控制，滚转控制，俯仰控制等动作任务。基于四轴飞行器的微型低空无人机，研究适合森林资源调查的探测器，探究森林资源信息获取，并对获取的数据进行处理和分析，为微型低空无人机运用在森林资源调查和信息获取提供理论依据和实践意义，同时，四轴飞行器在森林资源调查中的使用可以大大节省人力成本，做到“以点控面”，四轴飞行器低空无人机在森林资源调查与森林资源保护方面具有可行性和巨大的实际意义。

　　四、总结

　　就现状而言，无人机遥感平台性能与人类期望仍存在差距。目前看来，其在森林资源调查方面的相关技术发展可以着重于以下方面：高效的电池设计：满足机载设备对大容量、高密度、长寿命电池的需求。大范围可靠数据传输：无人机遥感平台发展的要义在于其可以准确提供相关信息，因而其数据传输的稳定性显得尤为重要。飞行器主体强度：作为采集精确遥感数据的飞行仪器平台，其自身飞行稳定性等方面需要不断加强。

　　参考文献：

　　[1]叶尔保力.无人机遥感影像在森林资源调查中的应用[J].农业科技与信息,2016(34):134-134.

　　[2]张园,陶萍,梁世祥,梁万里.无人机遥感在森林资源调查中的应用[J].西南林业大学学报,2011(3):49-53.

　　[3]荆延军.国家林业局资源司调研指导无人机在森林资源中应用技术工作[N],2016.

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