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无人机在林业管理中的应用及解决方案

来源:无人机应用 时间:2017-11-07 14:46:42  

  森林是人类社会极其重要的自然资源,是人类生存与发展的基础。保护好森林资源是人类自身发展的需要。森林是陆地上最为重要的生态系统,能够防止风沙、净化空气、气候条件、涵养水源、保持水土、维持大气平衡,保护着地球的生态平衡,是国家及其重要的资源。保护森林资源,改善生态环境,是生态建设的主要目标,也是林业建设的一项重要内容。

  在林业的生产中,森林火灾是严重威胁林业生产的重大灾害之一,火灾会对森林造成严重的破坏,不但破坏森林资源,而且制约着林业的可持续发展。如何解决森林防火的问题,成为林业工作的重中之重。

  在林业的执法管理中,毁林开垦、乱占林地,乱砍滥伐,破坏森林资源等违法行为时有发生,如何有效的监测森林资源,并对破坏森林资源的违法行为及时发现并有效取证,也给森林资源的科学化管理提出了挑战。

  传统人工巡检方式,劳动强度大,效率低,且信息获取不准确,而卫星对森林资源的信息获取,由于获取周期长,时效性差,无法满足实时监控的需求。传统载人飞机改善了时效性差、人工巡检的问题,基本满足实时监测的需求,但在森林火灾等环境恶劣的环境下,飞行安全将会受到严重威胁,且其受环境、空域等影响较大,维护成本较高,不能满足林业的日常化管理。寻求一门新的高科技手段应用到森林资源监测、森林防火及林业执法中,已成为林业管理的一项迫在眉睫、亟待解决的重大课题。

  无人机技术,指飞机不需要驾驶员,人在陆地上即可通过程序实现对飞机的远程遥控。且可通过飞机上带的任务载荷,如可见光相机、多光谱相机及视频等传感器,完成对目标地区的监控。无人机技术具备的成本低、操作简单、便捷运输且风险性低等特点,使得其已在国土资源调查、应急救灾、城市规划等诸多领域中得到了突破性的运行与发展。而将无人机技术应用于林业生产,不仅可有效减低人工作业量,还可实现对林业生产各个环节的实时监控,有效预防林业火灾及意外自然灾害等现象的产生,从而提高林业生产的经济效益。还可提高执法管理人员的技术水平,有效保护森林资源。

  无人机在林业中的应用需求

  无人机在林业资源调查、森林病虫害防护、森林防火、林业执法管理等方面有独特的优势,可对山林快速实施巡查监测,获取森林资源准确信息,及时发现偷盗砍伐森林等违法行为,是林业管理的“空中保护伞”。

  森林资源调查

  森林调查是为及时掌握森林资源的数量、质量和生产、消亡的动态规律及其与自然环境和经济、经营等条件之间的关系,便于国家制定和调整林业政策,编制林业计划,以保证森林资源在国民经济建设中得到充分利用。

  林业调查工作量大,爬山涉水困难大,强度高,且一般林业调查周期要求更短,数据要求更精细,无人机遥感系统具备机动、灵活,可快速到达作业区域,受地形、天气环境影响较小,可实时获取森林资源的高清航拍数据,基本承担样地调查任务的能力。无人机可获取高分辨率的正射影像,调查人员无需户外,即可获取林木类别、分布范围、面积等准确数据,有效减少外业工作时间,降低劳动强度,提高工作效率。

  森林面积计算/图 来源网络

  专项调查

  1、森林病虫害监测

  利用无人机航拍技术,可从获取的高分辨率影像中,精确定位枯死木,变色树,异常林分布,辅助判断森林健康、受损程度等级,确定林业受病虫害的影响范围,面积等情况,具有高效快速,检测范围大,识别方位准确,组织实施灵活等优点,尤其对于山高路险等人员难以到达的复杂地域的检测具有不可替代的优势。

  病虫害监测影像图/图 来源网络

  2、造林面积核查

  通过无人机获取的高清晰航拍影像可获取湿地和荒漠化沙化土地范围,精确计算植树造林面积,株树,还可通过死亡株树及总株数获取计算成活率与死亡率,用于林业管理的成本计算及造林规划,且通过正射影像还能定位到需要补植的树木位置。

  造林航拍图/图 来源网络

  3、森林防火救灾

  当林区发生火灾时,火场的能见度较低,传统的载人飞机飞到火场上方,观察员是无法将火场的具体情况看清楚的,还会给自身飞行带来危险。无人机搭载相机、视频等传感仪则可飞入灾区上方,拍摄灾区照片或视频,传递给地面救灾人员,完成火情侦查和火灾探测的任务。而在环境恶劣,可见光相机无法工作时,还可搭载红外成像系统,其可以克服雨、雪、雾等恶劣的气候条件限制,在夜晚的时候也可以正常工作;又能够在火灾发生后,穿透浓烟进行捕捉火势实时状态,为现场指导扑火工作提供参考。

  红外成像系统还具备测温功能,从其成像系统上可获取温度异常点,便于火源的即时发现,减少火灾发生造成的损失。

  森林火灾航拍影像及红外影像/图 来源网络

  4、林业执法管理

  无人机搭载视频传感器、可见光相机,可用于森林资源的日常巡检,其快速响应能力,可大大提高林业执法部门的作业效率。如在接到盗伐林木案件,可携带无人机快速赶到现场,对盗伐林木进行航拍,精确获取盗伐滥伐的面积,株树,加强对非法采伐的监控。

  而在违法征占林地,毁林开荒等案件中,无人机又可通过航拍影像快速获取影像图,分析出森林遭受破坏的地点和程度,以便及时对征占林地,毁林开荒等毁林行为进行矫正和处置。

责编:杨晓芳