无人机在森林资源调查与监测中的应用
发布时间:2019-01-28     分享到:

孙洁清

      森林是全球生态系统的重要组成部分,在大气环境、水资源涵养、碳循环等方面发挥着重要作用。白水江林业局管护辖区山高林密,地形复杂,传统的林业调查,火情监测,病虫害防治多依靠工作人员实地勘察,工作强度大,危险性高。无人机遥感监测具有影像易获取,影像空间和时间分辨率高、灵活度高、安全性能好、易操控等特点,在林业监测活动中有广阔的前景。

一、在调查规划中的应用

      传统林业调查活动中,林地种类、树种、胸径、树高、积蓄的界定,造林核查与林地征占用核查等都需要人为调查为主体,前往调查对象进行实地勘察,无人机通过搭载高清相机或者高光谱成像仪,可以灵活地提供目标区域高清、丰富的遥感影像信息,为林地资源调查提供丰富依据。

      此外,无人机可以辅助支撑林地年度变更工作,以林地资源“一张图”为基础,将当年的造林、采伐、征占用、自然灾害等林地经营活动信息及时准确地更新到“一张图”数据中,提高了林业数据的权威性与准确性,实现了林地数据的动态监管。

二、在病虫害监测中的应用

      林业病虫害是影响林木健康生长的重要因素。传统的林业病虫害监测与防治主要通过人员实地调查的方式,调查难度大、工作强度高、地形复杂等因素使得调查范围与精度受到影响,近年来随着高光谱遥感技术在林业病虫害监测中的应用,使得大范围监测植被病虫害成为现实。无人机通过搭载可见光相机或高光谱仪等设备,可以灵活地对目标区域内是松线虫以及其他树种病害进行预警与监测。此外,无人机也可以挂载农药喷雾对树木进行病虫害防治。

三、在森林火灾监测中的应用

      森林火灾突发性强、破坏力大、是一种防范与救援比较困难的自然灾害,与其他自然灾害相比,对森林的生长影响最严重。林业火情监测是林业经营管理活动中非常重要的工作。救援人员能够准确、快速的到达现场,是扑灭火情的关键。相比其他传统的森林火情监测方式,无人机有不可替代的优势。无人机凭借其机动、灵活、快捷、准确的方式,可以对较大范围的人为用火区域进行长时间的监控,可及时发现并上报火情。林业防火无人机主要以飞行器为主体平台,搭载高清摄像头或者红外线成像仪,对重点林区进行动态监测。

四、无人机在森林防火中的具体用途

      (一)日常森林防火巡护

      无人机巡护效率远高于传统的人工巡护,续航时间长,作战半径大,能在短时间内完成原本需要多人进行的巡护工作,同时,除部分大型固定翼之外,一般中端无人机动力系统为电能,运行成本也极为低廉。

      (二)森林防火流程

      1.快速定位火点。利用无人机机载的红外线和可见光摄像机监测森林火灾,经数控遥测电路实时传输到地面控制站,将火点、热点显示在地面站的地图上,经过识别系统确定是否是火点,并进行精确的火点定位,为地面消防部门第一时间提供火场地理坐标(经、纬度)

      2.快速确定火情。当无人机在火场上方飞行时,可将火场的轮廓、面积、蔓延速度等数据实时传回地面控制中心,为地面扑火指挥提供可靠信息,使灭火指挥部门迅速有效的组织、部署灭火队伍,提高灭火作战效率,防止救火人员的伤亡。

      3.为消防部队提供最佳撤离路径。各项信息的有效传达不仅使消防部队能迅速调派人员进行重点区域灭火工作,还能及时通知消防人员撤离危险地区,并根据火场图像资料为消防人员提供最佳撤离路径。

      (三)人工增雨

      无人机系统可用于人工增雨,其以使用简单,机动性好,便于投放,又没有人员安全风险等特点而见长,因此特别适合森林防火中的人工增雨。无人机可以携带增雨焰条,通过挂载在机腹与起落架中间。飞行中点燃焰条由地面遥控进行控制,并通过遥测信息显示焰条是否已点的状态。每次可根据实际情况同时点燃多根发烟管。根据有人机人工降雨作业投放碘化银数量与作业区域的关系,10枚增雨焰条的碘化银含量即可满足100平方公里的人工降雨作业区域要求。

      (四)通过搭载不同任务荷载可有效提高消防工作的机动和搜救率

      1.无人机专用非制冷双通道红外成像仪:可穿透烟雾进行人员搜救;实时图像系统及地面站控制系统可以有效确认人员、危险品等重点关注事物方位;具中心十字线测温功能;区域温差显示功能;区域最高温度定位功能;全红外,视屏影像、双视频通道叠加功能。

      2.高分辨率数码相机:其观测事物100米时,物探精度≤10mm,可有效发现关注事物的细节;对区域进行系统拍照,可形成相对性强的区域正射遥感影像图,使任务决策、灾情管理、灾后报告等更加直观有效。

      3.高清晰数码摄像机:实时图传系统和地面站系统可有效协助工作人员锁定、凝视关注事物。

      4.物资投递设备:通过集成探杆、线轮、物品仓、软梯等,可执行物资横向运输、线路牵引、传单投递、物资投递等。

      5.其他:广播、照明、通讯中继等。