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林业调查规划设计中无人机技术的应用要点

吴正廷
  
民间故事选刊·教育博览
2022年22期
江苏中源城乡规划设计有限公司

摘 要:林业调查是从林业环境、林地面积、树木高度、林业蓄积等方面,对林业资源进行管理、利用、开发和保护的基础工作。要将林业调查的结果与实际环境相结合,对林业展开更加科学的规划和设计,制定出一套林业规划方案和应急预案等,才能保证林业的高质量发展。近几年来,随着我国林业事业的发展和林业科技的进步,对于林业资源调查的科学发展提出了更高的要求。目前,我国林业调查规划与设计的水平尚有提高的余地,诸多环节还存在着薄弱环节,且总体水平较低,这已成为制约我国林业可持续发展的瓶颈。而无人机具有机动、快速、分辨率高、适用范围广等优点,适合林业调查的工作要求,能增强林业调查工作能力的前景,文章就无人机技术在林业调查规划中的运用作了一些探讨,为林业调查与设计提供了借鉴。

关键词:林业调查;规划与设计;无人机技术

森林是全球最主要的生物群落之一,对全球生态环境的可持续发展起到了举足轻重的作用。森林中的木质和其他有机物质可以被回收利用,这对能源行业的发展起到了至关重要的作用。另外,森林还具有防灾减灾、调节气候、净化环境、保持水土、提高生物多样性、水源涵养的功能。近年来,随着“碳排放”和“碳达峰”的理念被提出来,森林在控制碳排放方面的重要性日益凸显。所以,加强对我国林业资源的保护,促进其可持续发展,就显得尤为重要。

1无人机在林业调查与规划设计中的作用

1.1对林业形势的掌握,确保林业调查规划的实施

无人机具有体积小、故障维修快速等优点,而且它的机身比较灵活,不会受到林业环境的约束,可以飞到工作人员难以到达的危险区域,可以高效、及时地获得林业的具体情况,还可以为林业调查、规划、设计工作提供详尽的数据支撑。在使用无人机来获得林业信息的时候,操作也是比较简便的,工作人员只要事先将无人机的参数设置好,就可以按照预定的路径来完成飞行,同时还可以通过机身上携带的成像设备来对林业进行拍摄,从而获得详尽的林业数据,从而保证林业调查规划设计能够高质量、高效率地完成。

1.2准确地获得林业资料,保证林业调查、规划、设计工作的顺利进行

大数据、云计算和人工智能等技术,在信息时代为林业调查规划设计提供了一种有效的方法。结合无人机,通过图像采集,可以得到真实的林情地图。另外,通过大数据处理技术,可以对图像信息数据进行准确的提取,从而可以避免手工调查时可能出现的测量误差。并且,此法受地形、气候等因素的影响也不大,能够保证林业调查、规划、设计工作的顺利进行。

2当前的林业调查规划问题

伴随着信息化技术的持续发展,在林业技术中,先进的林业调查规划装备和信息化手段的引入,在很大程度上提高了林业调查规划的效率和质量。当前,我国林业资源差异化,林业调查计划工作呈现出复杂性和多样性,传统的林业调查计划方法不能获得完整、高效的高精度数据。另外,由于资金、理念等因素的限制,我国某些基层林业生产、管理部门所使用的仪器较为落后,在使用时极易发生仪器故障,从而降低了林业调查规划的效率。为此,加强林业资源调查与规划工作的信息化,并为林业资源的开发与利用提供了新的途径。

3无人机探测技术在林业调查规划中的实践应用

3.1林业资源调查规划的实践运用

随着可持续发展的观点得到人们的广泛认可,对于如何合理的利用林业资源得到业内人士的积极探索,也让人们对森林资源的状态拥有前所未有的关注[1]。所以为了能够更持久的利用森林资源,完成可持续发展的目标,对林业资源进行调查和规划是完成目标的前提之一,所要调查的数据包括森林树木的生长速度、现有的树木储蓄量、树木的生长状态等,这些都是进行林业调查所要关注的重要数据。无人机技术对这些数据的调查带来了更加高效的调查方式。

无人机探测技术,可以在空中进行实时拍摄,对森林当前的状况进行详尽的记录,不但可以用更直观的高清影像,让调查者得到更准确、更可靠的树林变化,而且还可以与电脑相连,从图片中提取出有用的信息,大大减少了调查的难度,提高了搜集资料的效率。比如,在大兴安岭林区,每天都会有一架无人机从空中拍照片,为研究人员提供大兴安岭林区的详细情况,并根据最近一周内树木的生长情况,随时可以对大兴安岭林区明年的采掘计划做出相应的调整,防止大兴安岭林区的树木枯死。

3.2收集森林水文资料

森林的持续发展与水文因素的影响密不可分,所以,在森林资源调查的过程中,水文信息也是一个重要的因素。水文学的重要性是,优良的水环境不但有利于林木的生长,而且也是林木抵御干旱、淹水、演化水资源的重要途径。目前,在开展水质调查的过程中,经常会用到无人机,因为需要采样的河流的源头通常位于森林的深处,或者是在山脉的峡谷地区。如果要对这些地形进行人工采样,会耗费很多的人力和物力,而且在采样的过程中还有可能会出现探测事故。而如果是用无人机,则可以直接越过复杂的地形,直接进入到源头区域,对其进行水质采样,这样不但可以降低采样的难度,还可以保证调查人员的生命安全。

3.3林业面积的核实

人工造林的核实是林业调查的基础工作。但由于营林工程规模大,面积大,而且在不同的土壤和自然环境条件下,树木的生长状况也不尽相同。人工对营建林地进行调查,不但调查工作量大,调查的准确性也很难得到保障,调查的结果也有可能出现不完整和不准确的情况。在使用无人机技术对营造林进行核实的时候,可以将无人机与测绘技术、图像获取技术相结合,在无人机上搭载摄影摄像设备和测绘设备,然后由无人机飞到营造林区域,对营造林面积进行测量、植物数量统计、林木长势信息记录,从而大大提升核实的效率和精度。

3.4林业资料的获得

3.4.1辅助分析林业储量

以每一单位区域内的树木干体总体积为计算目标,进行林业蓄积计算。以往以人工方法进行林业蓄积测量时,耗费了大量的人力物力,由于林地面积大,野外地形复杂,作业环境恶劣,导致人工测量工作效率低下,而且由于人为测量带来的误差,很难得到精确的林业蓄积数据。但是,如果使用了无人机技术,就可以通过无人机航拍绘制的方式来采集林业信息,并可以在地理信息采集的基础上,对目标区域内的林业蓄积量进行精确的分析,不管天气环境是什么样的,都不会对信息采集工作造成影响,从而可以在精确获取林业蓄积量的同时,降低作业成本,提高作业效率。

3.4.2测算林业生物量

生物量信息采集是林业生态保护的一项重要工作,过去通过人为的方法,对特定的林业环境进行生物量信息采集时,因为野外生物的感觉比较灵敏,当人们靠近它们的时候,它们会很快地离开,所以,生物量信息采集具有较高的难度。同时,在荒野中,有些动物具有很强的侵略性,如果采用人工采集的方式,很难保证工作人员的人身安全。所以,可以利用无人机进行生物量的数据收集工作。基于小型无人侦察机的特点,以低空飞行为主,难以被生物体察觉,采用无人侦测技术,可实现快速、完整的生物信息获取。同时,在收集有侵略性的生物信息时,使用无人机进行的风险系数也比较小,从而避免了在收集过程中工作人员遭受人身攻击的可能,通过精确的林业生物量数据,为实现高质量、高效率的生态保护提供依据。

3.4.3估算林业覆盖面积

在进行林业质量评价时,必须确定乔木在一定范围内的冠层与地面的覆盖面的程度及森林郁闭度,森林郁闭度是非常重要的判定依据。传统的林业资源郁闭度数据的获取主要依靠手工手段,需要专业的工作人员到野外进行目测,或者通过摄像等手段来判断。手工测量不仅需要耗费大量的人力物力,而且工作环境太过复杂,会严重制约着测量的进展,并且 ,手工测量数据的准确度也很低。然而,利用无人机技术对林业郁闭度进行调查,可以在无人机上安装测绘设备和摄像设备,在无人机飞到目标地区之后,可以在空中对其进行测绘或者拍摄,并将所获得的信息和图像传送到监控中心,然后,再经过数据处理,精确地对目标地区的林业郁闭度进行统计和分析,这样不仅可以为林业郁闭度的调查节省大量的时间和人力,还可以提升其计算的准确性。

3.5林火监控

如何保证林业的建设和发展,是林业调查和规划的一个重要方面。林业火灾具有发生时间不确定、发展态势不可预测等多种特点,如果仅仅依靠人工监控来对林业火灾进行调查,会造成信息掌握的时效性较差,很难将火灾隐患扼杀在萌芽状态,而且在进行人工监控的时候,还会对调查者的生命和健康造成威胁。将无人机技术应用到林业火灾监测中,可以通过无人机对火灾信息调查及火情发展态势进行监控,从而可以发挥出有效地监督防治林业火灾的效果,减少林业火灾工作对人工调查监测方式的依赖,从而保证林业调查规划设计工作能够安全有效地开展。无人机可以深入到火灾现场,可以收集到更加完整的火情信息。还可以使用大型无人机,在无人机上安装灭火设备,让无人机直接参与到火灾扑救中,从而提升了消防救援的效率。

3.6.森工执行

在林业执法工作中,所要监视的区域很大,当使用手动监视的方法时,执法人员的行动能力受到限制,而且只能在特定区域进行肉眼观察,因此监视的内容并不完整。而无人机可以飞至高空,进行大范围的林业图像拍摄或视频录制,这样不仅可以扩大林业执法的监测区域,还可以在图像分析软件、动作捕捉软件的帮助下,对所获得的图像进行深入分析,从而准确识别出犯罪人员的违法行为,并能及时给执法人员提供违法行为人所在的位置,有利于林业执法工作的及时高效开展。无人机的监控更加严格,执法更加及时,而且还可以设置无人机的自动监控流程,对重点地区进行24小时监控,及时有效地打击滥伐林木等非法活动。

4无人机技术人员在林业调查与规划设计中的作用前景

高质量的经营队伍,对林业生产建设的可持续发展具有重要意义。在这种情况下,应该建立专门的队伍。首先,开展林业调查与规划工作,需要有关部门对林业调查与规划工作有一个明确的理解,即对林业调查与规划工作的重要性有一个明确的理解。其次,从各区域的林产品开发现状出发,结合员工的开发需要,提出了团队建设计划。各个相关部门要以自己的工作经历为依据,对员工进行有针对性的培训,从而提升他们的理论知识水平,提升他们的专业素养,为后续的审核工作的展开及设计方案的持续改进打下良好的基础。如果发现工作人员的专业能力与岗位要求的匹配度不够高,就应该立即采取相应的调整措施,以提升工作岗位的适配度和工作人员的积极性,从而保证林业调查规划设计工作能够平稳开展。最后,为了降低人员的流动和人才的流失,有关部门可以制定一些有利于林业调查和规划的政策,让林业调查和规划的工作人员有更多的选择和发挥的机会。

结束语

在新的时期,无人机技术在不断地得到改进和优化,并逐渐在林业中得到了应用,成为林业生产的一项重要支撑技术。但是,当前,无人机技术在林业调查规划设计中的运用,仍然存在着一些问题,这就要求有关工作人员对无人机的操纵技术有更多的了解,并对无人机技术的创新运用进行持续的思考,从而优化林业调查规划和设计工作,对国家林业的可持续发展作出贡献。

参考文献:

[1]林华晶,江雨潇.林业调查规划设计中无人机技术的应用[J].南方农机,2023,54(1):187-189.

[2]刘红旗.林业调查规划设计中无人机技术的应用研究[J].农家科技(上旬刊),2022(5):96-98.

[3]张福民.林业调查规划设计中3S+无人机技术的应用[J].中国林副特产,2022(2):106-107,110.

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