论无人遥感飞机在林业调查中的运用

摘 要 随着社会经济发展与科技的进步，无人机遥感在森林资源调查中的应用也在不断完善。现阶段的森林调查中对数据的要求逐渐向着多元化的方向发展，对数据的精度、实效以及质量等方面的要求也逐渐严格，这就要求明确无人机遥感在森林资源调查中的价值，并对其中存在的问题进行不断的完善，从根本上保障我国社会的稳定发展。

关键词 无人；遥感飞机；林业调查；运用

前言

近10多年来，我国林业GIS的研究取得了较大的发展，一些重大的研究项目相继问世并通过鉴定，在提高林业生产方面起到的巨大作用。我国林业具有用地广阔、生产周期长，其所涉及的森林系统结构复杂，森林资源附于地表等特点，采用传统方法制定管理决策，缺乏直观性和决策过程的可视化，给经营管理带来许多困难。而GIS能快速准确地获取多种组合形式的林业资源统计数据，清晰直观地表现数据之间的联系和发展趋势，实现数据可视化以及空间地理分析与实际应用的集成，以满足森林资源管理和领导决策的需求，进而可以利用GIS对林业资源质和量的变化进行动态监测与规划；解决林业上长期以来经营粗放、信息技术落后的问题，促进林业的经营管理走上可持续发展道路。

1 遥感技术在林业中的应用现状

1.1 林业遥感数据源

（1）高空间分辨率遥感数据

林业遥感应用的主要数据源是光学遥感数据，如TM和SPOT等。TM数据具有较高的空间分辨率和光谱分辨率，且数据量大、信息丰富、成本較低，一直是林业遥感的主要信息源，但其30m的空间分辨率的应用精度并不令人满意。进行宏观森林资源监测时通常采用NOAA等中低分辨率数据，因为它们经济、实惠、待处理的信息量少，而且来源有保证，但随之而来的问题是在使用这种信息源时如何保持其精度。高分辨率卫星数据的出现，给林业遥感监测带来了希望，目前多用以IKONOS为代表的高分辨率的卫星影像展开对监测森林资源、工程造林质量、退耕还林效益等方面的研究。

（2）高光谱遥感数据

高光谱遥感能够探测到具有细微光谱差异的各种物体，大大地改善了对植被的识别和分类精度。利用高光谱数据实行的混合光谱分解方法可以将森林郁闭度这个最终光谱单元信息提取出来，合理而真实地反映其在空间上的分布[3]，对于掌握森林结构与森林环境、加强森林生态系统管理具有重要意义。此外，高光谱遥感数据凭借大量的光谱信息，在森林分类与调查、森林资源变化信息提取、森林火灾监测、森林病虫害评估等方面起到了举足轻重的作用，为实时而科学的森林经营管理增添了一种新技术手段。

（3）雷达遥感数据

一般情况下，地球有60%～70%被云层覆盖，可见光、红外技术在这种天气下难以获得有效数据，不能及时为林业行业提供数据支持。而合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）具有全天时、全天候以及能够穿透掩盖物、较好反映地表结构信息的能力，为林业遥感提供了新的数据源，有效解决了上述问题[1]。

2 遥感（（RS）的应用和发展

遥感（Remote sensing ），简称RS，通过非直接接触物体取得物体信息而判定、测量并分析目标性质的技术。航空遥感是指利用飞机、飞艇等平台在大气层内进行遥感测量的技术（刘永卫等，1993）。虽然遥感一词出现于60年代，但遥感的历史却是悠久的。从第一张空中摄影相片发表开始，遥感便进入了它发展的萌芽期。随后兰达和劳塞戴特都先后在气球上拍摄了巴黎地区的照片，开创了航空摄影的先河。二十世纪初期，飞机的出现和摄影材料、设备的改进，使应用航空摄影相片测绘地形图和相片判读进入实用阶段。1913年在维也纳举行的国际摄影测量学术会议上，开普敦.塔迪沃首次论述了用飞机拍摄的相片绘制地形图的问题。第一次世界大战促进了航空摄影的发展，到战争结束时，德国已经拥有2000架航空摄影飞机。

2.1 地理信息系统技术（（GIS）应用与发展

地理信息系统（Geographic Information Systems } GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件技术的支持下，用于对地理空间数据的获取、存储、管理、传输、检索、分析和显示，是输入、存储、处理、分析、输出与表示空间信息的计算机信息系统（江南等，2003）。它是计算机技术和信息系统技术在地理科学中运用发展的产物，是空间数据和属性数据的综合体[2]。

1963年，加拿大测量学家Tomlinson.R.F首先提出了“地理信息系统”这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统一加拿大地理信息系统（CGIS）（罗名海，2007）。随着科学技术和社会经济的发展，GIS系统软件和应用软件日趋成熟和完善，地理信息产业的建立以及数字化信息产品的普及，GIS的社会需求增大，应用日趋广泛，使其从一门专业技术发展成为一门独立的新兴学科（张华平，2006）。

近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了GIS应用的进程。目前，GIS已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等9大类别的100多个领域。尤其是在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、林业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

3 无人机遥感在森林调查中的运用价值

3.1 森林资源调查

森林资源的变化受到广泛的关注，所以对森林资源调查对我国的林业发展有着至关重要的影响，对森林蓄积量的调查与森林资源清查是现阶段遥感技术应用研究的重要内容，这一系列应用在一定程度上彰显了无人机遥感的作用，其不仅可以对森林资源的动态变化进行检测，也可以提高对信息获取的时效性与真实性，同时，图像也可以对现阶段森林的状态与立体覆盖等状况进行真实反映。此外，无人机遥感的成像速度相对较快，这也就提高的森林资源调查信息的时效性，加强了不同植被所分布的规律，通过不同的遥感资料，来保障森林资源调查的效率与质量[3]。

在对森林资源进行清查的过程总，传统的清查注重对森林资源的面积、树种等方面进行识别，这种调查難以充分的对森林资源中的内容进行充分的管理。而通过无人机遥感技术对森林资源进行监察则可以对森林内部的详细信息进行及时掌握，也可以全面、准确、客观的对森林的分布状况进行有效掌握，这也是无人机遥感在森林资源调查中运用的价值。

3.2 森林生态环境研究

森林生态环境的研究是全球生态系统的重要组成部分，随着社会经济的发展逐渐加快，生态环境的平衡受到一定的影响，环境也逐渐开始恶化，这也就在一定程度上影响到了我国国民经济的发展与进步，难以对可持续发展的战略要求进行贯彻落实。无人机遥感技术的应用，可以准确、适时的对森林资源进行调查，及时掌握森林资源的动态发展，这也就为生态的发展奠定了基础。

3.3 森林火灾检测与灾情评估

森林防火是现阶段进行森林资源管理中的重要内容，通过传感器来将光波与热红外对森林进行检测，以此来对灾区的位置进行明确，并对火灾的发展方向掌握，这也就为救援提供了相应的依据与基础。无人机遥感以其自身的优势来对火灾的相关信息进行调查，以此为依据制定相应的解决措施，可以在一定程度上减少火灾造成的损失。此外，在我国的林火监测应用技术系统中，无人机遥感技术有着重要的作用，也可以加强森林防火的效果。

3.4 森林水文

森林的水文状况也是进行森林调查中的重要内容，其不仅可以保障生态的平衡发展，也可以在一定程度上加强防洪、防旱等方面的效果。无人机遥感技术在森林的水文中有着重要的应用，其对森林水文现象的发生以及其发展的动态规律进行掌握，这也是保障森林发展的重要途径。现阶段水土流失的现象相对较为严重，这也就影响到了森林的发展，而无人机遥感技术在这一方面起到至关重要的作用[4]。

4 结束语

无人遥感飞机可以作为地面人工调查的有效替代工具，是卫星遥感和传统航空遥感技术的重要补充，无人遥感飞机的应用符合低成本、高分辨率、高精度的要求。试验证明，无人遥感飞机在对平坦地形进行航拍时，可以在不采集地面控制点的情况下通过正射几何校正，获取符合全国营造林综合核查技术要求的航拍图像和调查因子；在山区地形条件下，无人飞机遥感图像可以在地形图和少量地面控制点的情况下定位造林地块，并准确提取调查因子。

参考文献

[1] 李宇昊.无人遥感飞机在林业调查中的应用研究[D].北京：北京林业大学，2008.

[2] 沈亦辰.简要分析无人机在林业工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016，（31）：2304.

[3] 赵国帅.无人机遥感在林业中的应用与需求分析[J].福建林业科技，2017，（1）：136-140.

[4] 陈尔学.林业遥感技术研究新进展[C].中国林业青年学术论坛.第十届中国林业青年学术论坛论文集.北京：中国林业科学研究院资源信息研究所，2012：1-4.

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