无人机技术在森林生态遥感监测中的应用

来源:数智海洋   发布时间:2023-03-08 15:21:02 

1 无人机技术概况

无人机通常指无人驾驶的飞机,结构主要包括飞行主要构造、人为远程操作系统、飞机自动驾驶器以及导航系统。无人机可以根据具体用途设计仪器,也可以配置不同的系统,与传统直升机相比,无人机花费成本较低,可节约人力、物力、财力资源。无人机可以通过远程操控和无线通信实现无人驾驶,在节约人力的同时,能最大程度地保证操作人员的人身安全。在应用过程中,不同于传统直升机,无论是起飞还是降落,无须专门的机场,应用十分方便。


无人机技术具备航拍摄影功能,以无人机作为空中平台,并通过多种机载遥感设备比如轻型光学相机以及激光扫描仪等机载遥感设备获取检测信息,然后用计算机对信息实施处理,最后可以根据要求直接制作图像。采用无人机技术可以进行高空拍摄,并通过遥感技术以及计算机将所收集的信息进行处理。


无人机遥感技术是无人机与遥感技术的结合,属于无人机航拍摄影中采用的一种技术,此技术利用无人机驾驶技术以及遥感技术在短时间内获得信息,有助于提高工作效率,为此,新型无人机遥感技术将会成为传统遥感技术的技术延续。

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2 无人机技术在国内的应用

应用无人机技术有助于环境保护,符合我国社会的发展理念。无人机技术可以直接对目标区域实施监测,快速采样,短时间内可从监测环境中提取影像,并运用计算机技术将高精度、高时效性的底图提供给工作人员,具有较高的工作效率。即使处于偏远地区或危险地带,也可以利用无人机遥感技术实施监测,可降低危险事故的发生,达到省时省力的效果。在我国环境监测中,无人机技术可以帮助工作人员快速地获取现场信息。合理运用无人机技术,能够有效避免交通限制与危险因素,通过无人机到达现场并获取环境监测信息,例如收集污染物排放情况、周围环境敏感点具体分布情况。


在森林生态工作中,无人机技术也有重要应用,可以直接用于森林航拍,通过无人机搭载分辨率较高的数码相机以及红外扫描仪等仪器开展航拍以及遥测等工作,实时监测森林区域,有助于帮助工作人员获得详细的遥感数据,提高森林生态监测工作效率。


3无人机在森林生态遥感监测中的

特点和优势


森林监测范围广,难度高,应用无人机可以实现大范围实时监控,且无人机操作灵活,监测分辨率较高,工作人员根据监测需要,设置不同的航线,即可进行监测。无人机遥感技术可以避开复杂环境的影响,即使面对下雨或大风环境,因其具有较好的防水与抗风性能,能够稳定地在空中实施监测,保证所调查的数据具有较高的精确性。传统森林监测调查技术局限性明显,新型无人机技术突破传统调查技术的局限性,可实施大范围调查,提高调查质量。与传统卫星遥感技术相比,无人机遥感技术能够有效保证调查安全性、准确性、及时性、高效性与低成本。无人机在夜间也能充分发挥作用,通过无人机遥感技术可以有效监测灾害、预防火灾、监测有害生物等,有效提高森林生态保护工作的效率。

在森林病虫害监测工作中的应用

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当前我国造林绿化面积逐渐增多,但目前全球气候变化多端,森林病虫害逐年增加,危害树木生长,且危害面积逐渐扩大,增加林业管理工作的难度。病虫害监测工作十分重要,如果任由病虫害侵蚀树木,生态环境会遭受严重破坏,损失大量资源。使用传统监测技术会耗费大量的人力、物力、财力,尤其在全面监测时,不仅需要花费大量资源,且监测结果准确性与全面性不足。利用无人机遥感监测技术,可以有效弥补传统监测技术的缺陷,降低支出费用,节省大量人力、物力,可有效把控森林中的病害虫问题,提高病虫害监测的全面性与准确性,维护森林良好的生态环境。

在森林防火中的应用

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在森林生态管理工作中,一旦发生火灾,危害较大。森林火势一般难以控制,燃烧速度快、燃烧范围广、救援能见度低,观察员难以掌握森林火灾情况,不能及时寻找引发森林火灾的源头,易造成较大的损失。当前我国森林防范火灾基础方式是使用人力实地巡逻,但部分森林面积较大,使用人力实地巡查工作量大,难以有效保障巡查人员的人身安全,且不能及时高效地发现发生火灾的具体点。利用无人机遥感监测技术实施监测,可以及时发现火灾发生点,并将灾情发送给相关管理人员。无人机可以借助相机与摄像设备及时将现场火灾情况反映给管理人员,作为一种具有较高分辨率的设备,可以及时获取火场影像,其影像分辨率高于卫星空间分辨率,能够随时监测火灾具体状况。

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在森林生态火灾监测中,无人机遥感技术通过航拍方式实时航拍森林,并获取高分辨率的影像,以此实现对森林火情的监控,并可监测火情的动态变化,可以通过无人机遥感技术对火势蔓延情况提前模拟,此种模拟可以对森林初始火灾监测提供一定数据分析。当确定火灾具体信息后,可以通过对信息分析与判断找到火灾根源,及时做出灭火决策。不仅可以有效降低火灾带来的损失,也能保障工作人员的安全。当前无人机技术已经成为森林生态环境保护中重要的技术,也为森林生态工作提供便利。

在森林植被覆盖监测工作中的应用

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当前,我国森林生态资源数量持续增长,在监测林业工作中运用了新型科学技术,如卫星遥感技术、人工地面数字影像采集技术、无人机遥感技术。但卫星遥感技术、人工地面数字影像采集技术均会受到一定限制,而无人机遥感技术不仅监测效率高,且监测结果更精准,能准确地监测森林植被覆盖率。

野生动物监测

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大部分森林生态环境中均会存在野生动物,这也是维持良好生态环境发展的重要因素,监测野生动物状态非常重要,无人机技术可以实时监测野生动物的生长情况以及种群分布。野生动物在森林中生活,一般不会停留在一个地方,如果人工巡查监测,不仅工作量大,而且成本高。因此,可使用无人机技术进行实时监测,尤其是对濒危动物,可随时将监测情况传输给相关工作人员,以便做好野生动物的相关监测与保护工作。

森林资源调查

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传统森林资源调查工作尽管有许多方法可以进行,但都需要人力参与,作为林业中非常重要的一项工作,必须要重视森林资源调查工作的有效性。为弥补传统调查方法的不足,可以利用无人机遥感技术,在短时间内获取森林资源的信息。此技术不受森林面积大小影响,都能快速获取信息,且不需要花费过多成本,其分辨率较高,能够为相关管理人员提供高效可靠的信息。

在林业资源监测中的应用

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林业监测工作中最突出的问题是森林资源损失,而森林资源损失与自然灾害、人为因素密切相关。自然灾害是指森林发生火灾,或者面临暴雨以及病虫害等,常见的人工破坏因素是砍伐树木或非法占用林地。如使用卫星影像监测技术,可能会出现更新不及时的问题,而采用无人机技术可以针对人工破坏森林做到及时监测。

4 无人机遥感技术的发展前景

无人机作为飞行器的感应平台,可利用无线电遥控设备与自身程序控制进行操作。无人机有多种不同的遥感器,均可以从远程操控获得信息,采用电子信息技术可将信息快速传送相关人员,工作人员用其制作出来的遥感影像精度极高。可以在飞行之前提前设定有关参数,根据实际需要设置完毕,无人机可以实现自动化飞行。在飞行过程中,无人机可将数据及时发送到地面指挥中心,指挥中心可根据需要实时调整无人机的飞行轨迹。无人机可以将数据实时一体化处理,并将信息收集、显示,影像分辨率高。此外,利用无人机技术还可以提高勘察效率,节约资源。随着林业工作的不断发展,各种地理信息科学以及相关产业快速发展,无人机遥感技术在未来会有极大发展前景。此外,无人机技术在环保领域中也具有重要的推广应用价值。随着我国环境保护工作持续开展,运用无人机遥感技术进行实时监测,可有效监测森林生态环境中的状况。在森林环境保护中运用无人机技术,需要根据工作具体需要展开,以提高工作成效。无人机遥感技术还需进一步研究,不断创新,才能有更好的应用与发展。版权来源 |《技术应用》2022第11期   作者单位 | 姜 昊  等 云南省生态环境监测中心

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