无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的运用

无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的运用

摘要：林业属于地球上非常重要的自然资源，是生物多样化的基础。我国的林

业覆盖率高达21.66%，如何高效合理的利用高科技手段提高林业资源的管理水平，已经成为了林业工作者的重点工作项目。近年来，我国加重了对无人机研发的力度，无人机在遥感技术中的应用也得到了迅速的发展，在林业资源调查与监测方面，无人机遥感技术发挥了极其重要的作用。

关键词：无人机遥感技术；林业资源；调查与监测

引言

林业被称为“地球之肺”，因此林业资源是属于人类最为重要的生物资源之一。林业资源的主要作用在于让地球中的碳氧之间能够处于平衡的状态。林业资源调

查属于开展林业管理工作的基础，科学技术的持续发展，推动了林业资源调查技

术的不断创新。现阶段，遥感技术正在迅速的发展，并被广泛的应用到林业资源

调查工作之中。无人机凭借其所具备的多种优势，受到了有关工作人员的重视，

有利于我国林业资源调查工作效率的提升。同时也能更好的对自然灾害进行预防，并对自然灾害予以及时、全面的监测，这样方能够从根本上促进自然灾害处理效

率的提升，减轻灾害引起的损失。

1无人机遥感技术的重要优势

1.1自动化处理的实现

通过无人机遥感技术获取数据信息的过程，可以实现对数据信息的自动化处理，提高数据信息处理的精确度。利用无人机遥感所拍摄下的航空影像资源和对

各项指标的修正，确保后续测量和计算的精确度。在应用无人机遥感时，不需要

更改任何航班的姿态信息。在进行航空拍摄时，只要启动地面上的GPS信号系统，相关操作工作人员就能够结合GPS系统对航空拍摄的结果进行及时、有效的处理。并将采集的数据信息转化为具有可读性的数字高程模型数据和文档对象模型数据。

1.2反应速度较高

无人机遥感技术在数据信息的采集和处理上具有很大的优势，其对数据信息

的反应速度较高，可以快速的完成数据信息的采集和处理。对马赛克数据和数字

高程模型数据的处理仅需要短短几分钟的时间，并且无人机遥感还具备快速处理

数据信息所需要的硬件配置。同时无人机遥感技术在普通的笔记本上就可以正常

运行，在使用上具有很大的便利性。

2无人机遥感技术在林业资源调查与监测中的运用

2.1林业调查规范

传统林业调查以人工调查为主，调查人员深入林地内部，对林地种类、树种、储备量等进行调查记录，工作量比较大，仅凭人力很难到达每个林地深处，调查

的精度不足，无法为林业利用和保护提供真实有效的数据支持和理论指导。而无

人机遥感技术通过搭载高光谱成像仪能够对林业区域进行全面、灵活、高清调查，并将监测到的内容拍摄成影象资料，传回地面控制平台，从而为林业资源管理奠

定坚实的基础。如果在无人机上搭载激光雷达和小型定位器，还能对林业变化情

况进行全面监测，拍摄到的影像图可融合在地理信息系统中，可为林业管理和保

护提供立体化的影响资料。

2.2提取林业生物量信息

（1）通过无人机遥感获取的图像具有较高的分辨率，通过图像可以对单木生物量进行有效的估计，利用面向对象分类的方法对单木树冠的面积进行有效的提

取，并根据林业现场单木胸径的实际测量，得出树冠的面积。同时建立单木胸径

模型，利用单木胸径得出树生物量的经验方程，通过树冠面积对树干生物量进行

估算。据相关研究发现，树冠直径与胸径之间存在一定的关系，利用树冠直径能

够将胸径推演出来，再通过胸径与生物量的联系，就可以计算出林业生物量。

（2）应用无人机遥感，通过可见光波对林业植被指数进行基础提取，这是一种可以大面积估算林业生物量信息的方法。通过卫星图像，同样能够大区域的评

估林业生物量信息，但是卫星图像的分辨率并不高，这将会对林业生物量信息的

评估精确度造成一定的影响。应用无人机遥感技术提取林业生物量信息是未来林

业资源调查的必然趋势。无人机遥感，不仅可以获得丰富的数据信息资源，同时

还可以与卫星遥感相协调，这为林业生物量高精确度的反演奠定良好的技术基础。

2.3病虫害防治

我国林业资源的病虫危害相对于其他国家实属严重，一共有上万种病虫害的

类型，这给林业生态系统的稳定带来了严重威胁，以往的林业植保人员要定期地

对林业资源进行全面而精细的检查，以便了解林业里的病虫害情况。能够有效进

行病虫害防治的基础就是及时了解病虫害情况，即早了解、早预防、早治疗。由

于受交通、地形等情况的影响，人工巡查病虫害情况处处遭到限制，无人机遥感

技术可以全面积覆盖巡视林业资源中的病虫害情况，并返回相关信息给工作人员，方便植保人员对病虫害情况全面了解并进行及时的防治。无人机遥感技术在森林

病虫害防治的广泛应用可以有效地提升防治减灾水平，起到了预防和控制病虫灾

害发生的作用。

2.4火灾监测

就森林火灾产生几率较高的地区而言，通过对无人机遥感技术的运用，能够

较好的预防与探测森林火灾，并对灾害产生之后的现场状况予以评估。其一，通

过无人机对森林火灾予以探测。在试验的过程中，无人机可以对火点以及覆盖区

域予以有效的探测，并及时的作出警告，明确火点坐标;其二，通过无人机遥感提

取到ＲGB颜色空间遥感图像，然后将森林火灾图像转化成HSV空间，选择径向

基函数为向量机核函数对火灾予以识别，其在森林火灾探测以及识别进度方面高

于87%，表明其能够对火灾予以有效的探测;其三，通过以无人机遥感影像为基础

的热成像数字摄像机，采取视频图像与灰度阈值对林火进行探测，能够对是否存

在火灾予以准确的判断;其四，通过无人机遥感能够得到火灾前后的图像，对相似

度阈值予以明确，若图像相似度阈值高于0.08，那么就可判断其属于森林火灾图像，若不超过0.08则可判断未出现火灾，以此来做到对火灾的智能化识别。另外，通过无人机遥感技术还能够对火灾后的场景予以调查和评估。

2.5野生动物监测

野生动物不仅事关大自然的生态平衡，还对人类的生存及发展有着重大意义。及时掌握野生动物的种类、数量、分布等基本情况对保护野生动物至关重要。传

统监测方法是人工直接计数法、样带样方推算法等，这些方法精度低且成本高，

而无人机具有非常明显的优势，不仅对野生动物的扰动少、可进入人难以到达的

区域、可避免某些野生动物对监测人员的伤害，而且具有高时效性，低成本等优势。目前，无人机在野生动物监测中的应用相对较少，如利用无人机遥感对大型

野生食草动物种群数量及分布规律进行研究，得出与传统的地面调查方法相比，

基于无人机遥感的大型野生食草动物种群数量调查，具有快速、经济、可靠等优点；新疆阿尔金山国家级自然保护区和北京师范大学的科研人员采用无人机对其

保护区野牦牛进行监测；云南西双版纳国家级自然保护区相关人员运用无人机及