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智慧林业背景下无人机遥感技术融入林业科研实践教学的路径探索

邓仁升
  
墨轩媒体号
2025年469期
广东恒振勘察设计有限公司

摘要:智慧林业是林业现代化发展的核心方向,其对具备“技术应用 + 科研实践”能力的复合型林业人才需求迫切。无人机遥感技术以高效、精准、动态的优势,成为智慧林业资源调查、灾害监测、生态评估等领域的核心技术支撑,与林业科研实践教学的“理论 - 实践 - 创新”培养目标高度契合。在智慧林业加速推进的背景下,将无人机遥感技术科学融入林业科研实践教学,既能弥补传统教学中理论与实践脱节、技术应用滞后的不足,又能提升学生的科研素养与行业适配能力。本文结合《林业科研实践教程》《无人机遥感技术在林业中的应用》等教材,围绕无人机遥感技术融入林业科研实践教学的内容重构、方法创新、平台搭建及育人价值展开讨论,旨在为林业科研实践教学改革提供实践路径,助力培养适应智慧林业发展需求的高素质人才。

关键词:智慧林业;无人机遥感技术;林业科研实践教学;融入路径

引言

《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》明确提出“推进智慧林业建设,推动信息技术与林业草原深度融合,构建天空地一体化监测网络”,为林业行业发展指明技术导向;同时,教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》强调“强化实践教学环节,培养学生的实践能力和创新精神”,凸显实践教学在人才培养中的核心地位。传统林业科研实践教学多依赖地面样方调查、人工数据采集,存在效率低、覆盖范围窄、技术手段单一等问题,难以满足智慧林业对“技术赋能科研”的人才需求。无人机遥感技术可实现林业数据的快速获取、精准处理与可视化分析,其融入林业科研实践教学,能有效衔接理论知识与行业实践,提升学生的技术应用能力与科研创新意识。本文基于智慧林业发展要求,结合林业科研实践教学特点,探索无人机遥感技术的具体融入路径,为林业人才培养质量提升提供参考。

一、重构教学内容体系,夯实无人机遥感技术融入的基础

(一)基础模块:筑牢技术应用根基

围绕无人机遥感技术的核心原理与操作规范,设置基础教学内容:包括无人机系统组成(多旋翼、固定翼无人机的结构与功能)、遥感数据类型(可见光、多光谱、热红外数据的特点)、飞行安全规范(空域申请、环境适应性判断)、数据处理软件操作(如 Pix4D Mapper的影像拼接、DSM/DOM 生成,ENVI 的光谱分析)。

(二)核心模块:聚焦林业科研场景

结合林业科研的核心需求,将无人机遥感技术与具体科研场景结合,设置核心教学内容:一是森林资源调查,如基于无人机可见光影像的树种识别、郁闭度计算,结合地面样地数据验证遥感反演结果;二是林业灾害监测,如利用多光谱数据提取 NDVI(归一化植被指数),识别松树枯梢病、松毛虫侵害的受害区域,分析灾害扩散趋势;三是生态状况评估,如通过无人机热红外数据监测森林冠层温度,结合地形数据评估不同海拔的植被生长状况,为生态保护提供数据支持。教学中可参考《林业科研实践教程》中“森林资源动态监测”章节,调整实践任务设计,如将“人工样地调查生物量”改为“无人机遥感反演生物量 + 地面样地验证”,让学生掌握“技术应用 - 数据对比 -结果优化”的科研逻辑。

(三)拓展模块:衔接科研实战需求

以林业行业的实际科研项目为导向,设置拓展教学内容:如“基于无人机遥感的校园周边林地生态状况评估”“某林场马尾松病虫害动态监测”等科研实战任务。要求学生以小组为单位,完成从项目设计(确定研究目标、选择无人机型号与数据类型)、数据采集(制定飞行方案、现场数据获取)、数据处理(影像校正、参数反演)到成果报告撰写(包含数据图表、分析结论、应用建议)的全流程科研训练。

二、搭建多元支撑平台,拓展无人机遥感技术的教学场域

(一)建设校内无人机遥感实训中心

整合教学资源,建设集“设备实训、数据处理、仿真实训”于一体的校内实训中心:一是配备多样化无人机设备,包括多旋翼(大疆Mavic 3 Multispectral、大疆 Matrice 350 RTK)、固定翼(senseFlyeBee X、华测 P700)无人机,以及多光谱、热红外传感器,满足不同林业科研场景的教学需求;二是搭建数据处理工作站,安装 Pix4D、

ENVI、ArcGIS 等专业软件,配置高性能服务器,支持大规模遥感数据的快速处理;三是引入无人机飞行模拟器与虚拟仿真系统,如大疆FlightSim 模拟器、林业遥感虚拟实训平台,让学生在室内完成飞行训练与场景模拟,降低室外实训风险与成本。实训中心可结合《无人机操作实训手册》,制定标准化实训流程,如“无人机组装 - 航线规划 - 数据采集 - 数据处理 - 成果输出”的全流程训练,确保学生技术操作的规范性。

(二)构建校外实践合作基地

与林业企事业单位、科研院所合作,搭建校外实践基地,实现“教学 - 科研 - 行业”的衔接:一是与国有林场、自然保护区合作,如某省级自然保护区,将其作为“林业资源遥感监测”实践基地,学生可参与保护区的年度鸟类栖息地植被调查、古树名木监测等真实项目,利用无人机获取影像数据,为保护区管理提供科研支持;二是与林业科技企业合作,如无人机遥感技术公司,建立“产学研”合作基地,企业工程师可参与教学,提供最新技术动态(如无人机激光雷达在林业中的应用),学生可进入企业实习,参与林业遥感项目的开发与实施;三是与林业科研院所合作,如中国林业科学研究院,依托其科研项目(如“全国森林碳储量遥感监测”),让学生协助完成数据采集与初步分析,接触高水平科研工作,提升科研视野。

(三)搭建线上教学资源平台

利用“互联网 + 教育”模式,搭建线上教学资源平台,延伸教学场域:一是建设教学资源库,包含无人机操作视频(如航线规划教程、数据处理步骤演示)、林业应用案例库(如云南松毛虫监测案例、杉木林碳储量估算案例)、数据集(不同林分类型的无人机影像数据、地面调查数据),方便学生课后自主学习;二是搭建互动交流平台,如课程论坛、微信群,学生可分享实践成果(如科研报告、数据可视化图表),提问技术问题,教师与行业专家实时答疑;三是开设线上实践课程,如“无人机遥感数据处理实战”,通过直播演示、分组任务、在线点评的方式,提升学生的自主学习能力与技术应用水平。

总结

在智慧林业背景下,无人机遥感技术为林业科研实践教学改革提供了重要支撑。通过重构“技术基础 - 行业应用 - 科研实战”的教学内容体系、创新“项目驱动 - 情境模拟 - 跨学科协同”的教学方法、搭建“校内 - 校外 - 线上”的多元支撑平台,可实现无人机遥感技术与林业科研实践教学的深度融合。这一融合不仅能弥补传统教学的不足,提升学生的技术应用能力与科研素养,更能从专业适配、创新培养、责任树立等维度发挥育人价值,为智慧林业培养高素质复合型人才。未来,还需进一步结合智慧林业发展新趋势(如 5G、AI与无人机遥感的融合)、学生发展特点,优化教学内容与方法,加强校企协同育人,完善教学评价体系,让无人机遥感技术在林业科研实践教学中发挥更大作用,助力林业现代化与绿色发展。

参考文献:

[1] 刘月红 . 无人机遥感技术在水土保持工作中的应用 [J]. 价值工程 , 2025, 44 (29): 166-168.

[2] 姜辰法. 无人机遥感技术在高标准农田建设全流程监管中的应用 [J]. 种子科技 , 2025, 43 (18): 192-194.

[3] 白丹丹. 无人机遥感技术在海域动态监测中的应用探究[J].科技与创新 , 2025, (18): 131-134.

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