無人機(jī)技術(shù)在林業(yè)執(zhí)法管理中的應(yīng)用研究

森林是人類社會極其重要的自然資源，是人類生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。保護(hù)好森林資源是人類自身發(fā)展的需要。森林是陸地上最為重要的生態(tài)系統(tǒng)，能夠防止風(fēng)沙、凈化空氣、氣候條件、涵養(yǎng)水源、保持水土、維持大氣平衡，保護(hù)著地球的生態(tài)平衡，是國家及其重要的資源。保護(hù)森林資源，改善生態(tài)環(huán)境，是生態(tài)建設(shè)的主要目標(biāo)，也是林業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

在林業(yè)的生產(chǎn)中，森林火災(zāi)是嚴(yán)重威脅林業(yè)生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一，火災(zāi)會對森林造成嚴(yán)重的破壞，不但破壞森林資源，而且制約著林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何解決森林防火的問題，成為林業(yè)工作的重中之重。

在林業(yè)的執(zhí)法管理中，毀林開墾、亂占林地，亂砍濫伐，破壞森林資源等違法行為時(shí)有發(fā)生，如何有效的監(jiān)測森林資源，并對破壞森林資源的違法行為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效取證，也給森林資源的科學(xué)化管理提出了挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)人工巡檢方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，且信息獲取不準(zhǔn)確，而衛(wèi)星對森林資源的信息獲取，由于獲取周期長，時(shí)效性差，無法滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。傳統(tǒng)載人飛機(jī)改善了時(shí)效性差、人工巡檢的問題，基本滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測的需求，但在森林火災(zāi)等環(huán)境惡劣的環(huán)境下，飛行安全將會受到嚴(yán)重威脅，且其受環(huán)境、空域等影響較大，維護(hù)成本較高，不能滿足林業(yè)的日?；芾?。尋求一門新的高科技手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測、森林防火及林業(yè)執(zhí)法中，已成為林業(yè)管理的一項(xiàng)迫在眉睫、亟待解決的重大課題。

無人機(jī)技術(shù)，指飛機(jī)不需要駕駛員，人在陸地上即可通過程序?qū)崿F(xiàn)對飛機(jī)的遠(yuǎn)程遙控。且可通過飛機(jī)上帶的任務(wù)載荷，如可見光相機(jī)、多光譜相機(jī)及視頻等傳感器，完成對目標(biāo)地區(qū)的監(jiān)控。無人機(jī)技術(shù)具備的成本低、操作簡單、便捷運(yùn)輸且風(fēng)險(xiǎn)性低等特點(diǎn)，使得其已在國土資源調(diào)查、應(yīng)急救災(zāi)、城市規(guī)劃等諸多領(lǐng)域中得到了突破性的運(yùn)行與發(fā)展。而將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)，不僅可有效減低人工作業(yè)量，還可實(shí)現(xiàn)對林業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效預(yù)防林業(yè)火災(zāi)及意外自然災(zāi)害等現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高林業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。還可提高執(zhí)法管理人員的技術(shù)水平，有效保護(hù)森林資源。

無人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用需求

無人機(jī)在林業(yè)資源調(diào)查、森林病蟲害防護(hù)、森林防火、林業(yè)執(zhí)法管理等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢，可對山林快速實(shí)施巡查監(jiān)測，獲取森林資源準(zhǔn)確信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷盜砍伐森林等違法行為，是林業(yè)管理的“空中保護(hù)傘”。

1 森林資源調(diào)查

森林調(diào)查是為及時(shí)掌握森林資源的數(shù)量、質(zhì)量和生產(chǎn)、消亡的動(dòng)態(tài)規(guī)律及其與自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)、經(jīng)營等條件之間的關(guān)系，便于國家制定和調(diào)整林業(yè)政策，編制林業(yè)計(jì)劃，以保證森林資源在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中得到充分利用。

林業(yè)調(diào)查工作量大，爬山涉水困難大，強(qiáng)度高，且一般林業(yè)調(diào)查周期要求更短，數(shù)據(jù)要求更精細(xì)，無人機(jī)遙感系統(tǒng)具備機(jī)動(dòng)、靈活，可快速到達(dá)作業(yè)區(qū)域，受地形、天氣環(huán)境影響較小，可實(shí)時(shí)獲取森林資源的高清航拍數(shù)據(jù)，基本承擔(dān)樣地調(diào)查任務(wù)的能力。無人機(jī)可獲取高分辨率的正射影像，調(diào)查人員無需戶外，即可獲取林木類別、分布范圍、面積等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，有效減少外業(yè)工作時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

森林面積計(jì)算

造林小班范圍確定 /造林效果航拍展示

專項(xiàng)調(diào)查

1 森林病蟲害監(jiān)測與防治

利用無人機(jī)航拍技術(shù)，可從獲取的高分辨率影像中，精確定位枯死木，變色樹，異常林分布，輔助判斷森林健康、受損程度等級，確定林業(yè)受病蟲害的影響范圍，面積等情況，具有高效快速，檢測范圍大，識別方位準(zhǔn)確，組織實(shí)施靈活等優(yōu)點(diǎn)，尤其對于山高路險(xiǎn)等人員難以到達(dá)的復(fù)雜地域的檢測具有不可替代的優(yōu)勢。

2 造林面積核查

通過無人機(jī)獲取的高清晰航拍影像可獲取濕地和荒漠化沙化土地范圍，精確計(jì)算植樹造林面積，株樹，還可通過死亡株樹及總株數(shù)獲取計(jì)算成活率與死亡率，用于林業(yè)管理的成本計(jì)算及造林規(guī)劃，且通過正射影像還能定位到需要補(bǔ)植的樹木位置。

造林航拍圖

3 森林防火救災(zāi)

當(dāng)林區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火場的能見度較低，傳統(tǒng)的載人飛機(jī)飛到火場上方，觀察員是無法將火場的具體情況看清楚的，還會給自身飛行帶來危險(xiǎn)。無人機(jī)搭載相機(jī)、視頻等傳感儀則可飛入災(zāi)區(qū)上方，拍攝災(zāi)區(qū)照片或視頻，傳遞給地面救災(zāi)人員，完成火情偵查和火災(zāi)探測的任務(wù)。而在環(huán)境惡劣，可見光相機(jī)無法工作時(shí)，還可搭載紅外成像系統(tǒng)，其可以克服雨、雪、霧等惡劣的氣候條件限制，在夜晚的時(shí)候也可以正常工作;又能夠在火災(zāi)發(fā)生后，穿透濃煙進(jìn)行捕捉火勢實(shí)時(shí)狀態(tài)，為現(xiàn)場指導(dǎo)撲火工作提供參考。

紅外成像系統(tǒng)還具備測溫功能，從其成像系統(tǒng)上可獲取溫度異常點(diǎn)，便于火源的即時(shí)發(fā)現(xiàn)，減少火災(zāi)發(fā)生造成的損失。

森林火災(zāi)航拍影像及紅外影像

4 林業(yè)執(zhí)法管理

無人機(jī)搭載視頻傳感器、可見光相機(jī)，可用于森林資源的日常巡檢，其快速響應(yīng)能力，可大大提高林業(yè)執(zhí)法部門的作業(yè)效率。如在接到盜伐林木案件，可攜帶無人機(jī)快速趕到現(xiàn)場，對盜伐林木進(jìn)行航拍，精確獲取盜伐濫伐的面積，株樹，加強(qiáng)對非法采伐的監(jiān)控。

而在違法征占林地，毀林開荒等案件中，無人機(jī)又可通過航拍影像快速獲取影像圖，分析出森林遭受破壞的地點(diǎn)和程度，以便及時(shí)對征占林地，毀林開荒等毀林行為進(jìn)行矯正和處置。

5 人工降雨

無人機(jī)系統(tǒng)可用于人工增雨，其以使用簡便，機(jī)動(dòng)性好，便于投放，又沒有人員安全的風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)而見長，因此特別適合森林防火作業(yè)中的人工增雨。無人機(jī)共攜帶10 枚增雨焰條，通過掛架掛載在機(jī)腹與起落架中間。飛行中點(diǎn)燃某枚焰條由地面遙控進(jìn)行控制，并通過遙測信息顯示焰條是否已點(diǎn)的狀態(tài)。每次可同時(shí)根椐情況同時(shí)點(diǎn)燃多根發(fā)煙管。根據(jù)有人機(jī)人工降雨作業(yè)投放碘化銀數(shù)量與作業(yè)區(qū)域的關(guān)系，10枚增雨焰條的碘化銀含量即可滿足100 平方公里的人工降雨作業(yè)區(qū)域要求。

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