浅谈森林资源调查中无人机遥感的应用

2023-01-03

森林资源调查是林业管理活动的前提条件, 随着技术的不断发展, 森林资源调查的技术也越来越丰富。近年来, 遥感技术发展势头迅猛, 无人机遥感在我国森林资源调查当中的应用越来越重要。

1 森林资源调查中无人机遥感的应用

1.1 林业资源调查

林业资源变化情况受到人们的高度重视, 因此对林业资源进行调查对保障林业发展有重要意义, 尤其是调查森林蓄积量是森林资源源清查过程当中无人机遥感技术的应用重点[1]。一方面能够发挥无人机遥感应用价值, 动态把握森林资源变化情况, 改善信息获取的真实性以及时效性;另一方面能够利用无人机遥感图像对当前的森林状态及立体覆盖状况进行真实体现。此外, 无人机遥感成像的速度比较快, 能够显著改善森林资源调查的时效性, 通过遥感资料保障调查质量与效率。在林业资源清查环节, 传统清查重心是林业资源面积及树种等, 无法有效管理林业资源中。通过应用无人机遥感可以监察森林资源内部的具体信息, 从而客观全面地掌握森林分布的情况。林业资源监测的另一个重要内容是监测森林蓄积量, 遥感影像信息同森林生物存在一定联系。相关实验结果显示, 森林蓄积量同波谱的比值间存在关系, 因此无人机遥感调查监测森林蓄积量方面有得天独厚的优势, 一方面能够借助于遥感数字影像对数据加以分析, 另一方面也能够精确掌握植被分布的情况, 从而做好林业资源的调查分析工作。

1.2 森林生态环境调查

森林生态环境调查是生态系统研究的有机组成环节。随着我国经济社会的发展, 生态环境遭到严重的破坏, 环境恶化问题越来越严重, 这在很大程度上影响了国民经济的持续发展, 不利于贯彻可持续发展战略。通过应用无人机遥感技术, 能够技术准确调查森林资源, 掌握森林资源动态变化情况, 为生态保护提供可靠支撑。同时, 无人机遥感还能够准确估计树种的组成及空间结构, 借助于无人机影像具备的高分辨率特点, 通过分析纹理就能够对树种的组成、林木间或者是树种间的空间关系进行估计, 这对于生态平衡具重要意义。

1.3 森林水文状况调查

森林水文状况属于森林资源调查的重要内容之一, 一方面有利于维持生态平衡, 另一方面能够在很大程度上发挥抗旱以及防洪的效果。无人机遥感在森林水文调查监测当中有重要应用价值, 可以对森林的水文现象发生与发展进行动态掌握[2]。尤其是在目前水土流失问题越来越严重的情况下, 无人机遥感在该领域的应用需求格外明显。

2 森林资源调查中无人机遥感应用需要解决的问题。

实践结果显示, 森林资源调查过程当中应用无人机遥感有诸多优点, 不过要想充分发挥无人机遥感技术的优点, 还需要进一步解决其中存在的问题。

2.1 拼接以及几何校正

目前, 无人机使用的几何校正是多项式校正, 其校正的精度往往不够理想。通常情况下, 森林资源调查如二类调查图像, 精度要求同摄影测量比较而言要低得多, 不过也需要满足基本的精度要求。当前, 无人机遥感影像几何校正问题是研究的热点, 如果可以实时传输无人机拍摄过程当中的姿态数据并且加载GPS记录拍摄的位置, 同时联合其他的辅助数据例如地形数据, 对于改善几何精度有重要的帮助[3]。此外, 无人机大部分使用小型数字相机当作机载的遥感设备, 获取影像数量多但是像幅小, 同时影像快速拼接方面的技术也需要进行深入的研究。

2.2 升降技术以及抗风技术

在森林资源的调查过程中, 主要工作环境是山区, 因此对要求滑跑以及滑降的大型无人机而言, 往往无法找到满足起降标准低的场地, 在不满足起降条件的时候勉强起降会导致大型无人机的损坏。同时, 使用小型的无人机则存在着飞行高度低的问题, 低空作业的时候受风向以及风速的影响都比较大。通常情况下, 提高无人机抗风性能的方法是加大飞机的质量, 不过起降要求以及载荷限制决定论无人机难以无限制地加重, 并且加大载荷也会带来无人机的能耗增大[4,5,6,7]。因此, 解决升降技术并降低无人机的升降要求, 改善飞行控制技术从而增强抗风性能以保证平稳飞行, 是森林资源调查过程当中应用无人机遥感需要解决的问题。