无人机在营造林综合核查中的应用

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  中图分类号:S779文献标志码:B DOI: 10.19415/j.c:nkl.1673-890x.2021.08.065

1无人机在营造林综合核查中的应用

1.1营造林综合核查项目及机型


  营造林综合核查項目主要包括以下6个:1)退耕还林;2)提高干果经济林质量,增加其收益;3)保护天然林;4)加强对国家级公益林的管理;5)林地补偿;6)精品与灌术林改造。
  无人机在营造林综合核查中应用的机型主要有两种。1)大疆六轴旋翼无人机。其优势在于拥有专业级相机,能够更换镜头,但体积比较大,搬运不方便,续航能力不强。2)大疆精灵4无人机。其优势在于体积小,较为轻便,价格相对便宜,使用方便.但缺点在于无法更换相机,续航时间不长[1],

1.2营造林综合核查无人机应用组织和方案


  在营造林综合核查中开展无人机应用,应当挑选专业的人员成立专门的实验小组,小组成员包括两方面人才:1)技能高超的外业飞手;2)专门的数据采集、分析和处理人员。其工作任务在于通过操控无人机来采集相关资料,派遣外业小组于野外进行调查,利用无人机进行航拍,实施低空采样作业,整理无人机航拍获取的各项数据信息,制作正射影像,并对结果进行科学分析,科学编制实验报告。
  在开展营造林综合核查无人机应用的过程中,应当严格按照相关实验方案来执行作业,做到以下2点。1)要全面了解实验区域的地貌特征,围绕核查项目进行飞行实验,以探索无人机在营造林综合核查中应用的技术难点,找准其应用方向,为以后的林业调查工作奠定扎实基础,提供可靠的参考依据。2)应当将人工调查和无人机调查两种方式结合应用,以提高林业调查结果的完整性,使之更加全面,数据更加准确。在进行人工调查时,需要核查人员收集和整理相关资料,深入到林地现场进行全面勘察工作,可通过定位数据采集仪、划分小组区域等方式来进行调查,以了解林地的成活率、保存率及其实际情况等,并做好记录工作。在进行无人机调查时,需要根据实际情况来确定无人机勘察的起飞点和降落点,科学规划小班范围,制定适宜的无人机飞行航线和高度,以做好航拍工作[2]。还可以利用手动操作来进行近距离拍摄或是对坡拍摄,以获取更为详尽的数据。通常来说,无人机的拍摄数据有两种类别:1)重叠度非常高的航片数据,能够拼接成正射影像,主要用于了解林地的面积,株与株之间的行间距离;2)重叠度较低或是没有重叠的航片数据,其作用在于对照地形图来确定面积。

1.3营造林综合核查无人机应用实施


  在营造林综合核查无人机应用具体实施过程中,应当注意以下5点。
  1)先收集与工程项目相关的各项资料,做好无人机备飞准备,包括但不限于设计图、影像资料,科学配备外业用图,确定好无人机的飞行范围,确保其符合飞行条件。与此同时,还要保持无人机电量充足。一般情况下,标配电池可支撑无人机飞行30 min,难以满足一整天的飞行任务,因此需要配备多块电池,并且保持这些电池电量充足,以避免无人机无电量支持无法飞行。
  2)要做好现地飞行准备。到达现地之后,需要综合考虑多方因素,判断是否具有无人机飞行条件,如若确定能够飞行,则应当做好相应的准备工作。一方面,地面站的信号要保持稳定,可选择地势比较高、能够观察小班全貌的位置作为无人机起飞点和降落点,安装好无人机、遥控、平板等设备。启动飞控、GPS等,规划飞行区域和航线,通过飞行自检或是人工校准的方式来确保无人机的正常运行,将飞行任务传输至无人机系统中。可使用市场中免费的无人机控制软件来规划无人机航拍线路、航测范围,一般情况下其底图为30 m左右的高德影像,必须联网,否则无法传输航拍影像。
  3)在进行无人机飞行时,主要有2种飞行模式。①自动航拍,指的是设定好飞行航线、飞行范围等参数后,等待无人机飞回,如若飞行过程中发现电量不足,则需要将其返回,更换电池之后再继续飞行。如果是正射影像,那么航向重叠率在60%~80%,旁向重叠率在30%~50%,高度大概为100m左右,分辨率为5 cm;如若不做正射影像,那么航向重叠、旁向重叠率均在10%~30%。②手动控制,指的是根据地形地貌的实际情况,来手动操作无人机,使之进行垂直、倾斜拍摄,一般来说高度控制在50 m左右,近距离拍摄局部时高度为5m[3]。
  4)要有专门的人员来开展详细的现地调查工作,严格遵循相关技术细则,充分利用数据采集仪来进行核实,对各主要因子进行科学分析,如合格面积、苗木规格、土地类型、树种以及成活率等,并拍照记录小班全貌。
  5)在无人机完成飞行任务之后,下载其采集的数据信息,检查其飞行成果,记录飞行状况,整理好之后再进行下一阶段飞行。完成当天的飞行计划后,需要将无人机的航拍数据复制到计算机设备中,通过拼接、正射等方式来进行检查。利用相关专业软件来对航拍数据进行分析,以了解其信息特征,将数据分析结果编制成完整报告。

1.4营造林综合核查无人机应用类型和效果


  在营造林综合核查无人机应用过程中,可以根据项目类型的不同、遣林年度的不同、树种的不同来科学划分营造林综合核查项目类型:1)植树造林类;2)竞技提质类;3)封育管护类。根据实验结果可发现,植树造林类的作业痕迹相对来说更明显,经济提质类难以判断其工程措施,封育管护类在分区方面存在一定的难度。作业年度越晚,痕迹就愈加明显,从正判率方面来说,针叶树种相对于阔叶树种来说更高些;从影像方面来说,苗木规格增大、树冠越大,影像则愈发明显[4 0。为了确保无人机航拍影像数据更加清晰,需要通过不同的飞行高度来进行拍摄,如进行低飞拍摄、近飞拍摄等。当无人机飞行高度降低时,其所拍摄的照片覆盖面积则会减小,照片数量会成倍增加,需要耗费大量电量,需要的飞行时间也比较长。需要注意的是,并不是任何地势都能够进行低飞拍摄,如若遇到地势起伏不平的状况,采用低飞拍摄则很容易出现撞树、撞山等事故,安全性不高。为保证低空飞行的拍摄效果,不可使用自动飞行模式,要采用手动控制模式,时时关注无人机周边的环境,对操作人员的技术要求比较高。就目前而言,无人机外业飞行时间和人工现地调查时间几乎没有太大偏差,但是两者的不同在于前者还需要进行数据加工和判读,后者数据已然成型,仅需汇总资料。

2无人机在营遣林综合核查应用中存在的问题


  现阶段,无人机在营造林综合核查应用中仍然存在着很多问题,有待于进一步改善,其问题主要有以下3点。1)林地地块不聚集,存在分散性,每到一块地都需要重新组装无人机,选择适宜的起飞点和降落点,重新设置飞行航线,设定好相应的参数,准备工作时间较长,至少要花费20~30 min。2)如若要拍摄清晰的小班全貌,则需要通过多次飞行拍摄若干张照片,然后根据其重叠部分将其进行拼接;如若要确定株和株的行间距离,则要进行正射影像,拍摄的时候航向重叠率要控制在50%~60%,旁向重叠率则要保持在20%~30%,如若重叠率不达标,则难以确定各项参数。3)拍摄的时候还需要进行局部拍摄,如此才能了解树苗、管护等状况,但实际上难度较大,难以获取准确的信息[5]。

3提高无人机在营造林综合核查中应用效果的有效措施


  为提高无人机在营造林综合核查中的应用效果,应当从2方面着手。一方面,要做好现地调查工作,全面采集各项数据,将无人机作为辅助来开展核查工作,以提高营造林综合核查效率,减少外业工作时长。具体来说,应当基于传统现地核查工作,不断开发应用野外数据采集软件,充分利用现代计算机信息技术,逐步实现无纸他办公,减轻相关人员的工作量,科学汇总统计相关数据,以保障数据的精确性和完整性。将无人机航拍作为辅助手段,做好人工检查工作,以便于获取准确的数据,了解树种状况,明确造林密度,掌握成活率、保存率等。合理应用无人机技术,有利于提高营造林综合核查工作效率,减弱外业工作强度,缩短核查时间。另一方面,要加大对无人机操控人员的培养力度,提升飞控人员的专业水平,丰富其知识技能,从而保障无人机有效应用。作为无人机操控人员,其不仅要掌握扎实的林业知识,还要掌握遥感技术、测绘技术、计算机操作技术等技能,以便于灵活操控无人机。需加大对飞控技术人员的培养力度,重视提升飞控人员职业素质水平。

4结语


  营造林综合核查并不是一项简单的工作,其涉及到多方面内容,具有一定的复杂性,传统的野外观察手段难以解决当前工作中的问题,必须引用无人机技术,以便于提高营造林综合核查工作效率,保障核查结果的准确性,从而促进营造林综合核查水平提升。
  参考文献:
  [1]陶元圣.无人机在林业调查中的应用试验[J].内蒙古林业,2019(09):23-25.
  [2]高晋红.营造林综合核查中的遥感技术运用分析[Jl.花卉,2018( 20):233-234。
  [3]李宇昊.无人机在林业调查中的应用实验[J].林业资源管理,2007( 04):69-73.
  [4]杜志斌.无人机在营造林综合核查中的应用实验[Jl.内蒙古林业调查设计,2020,43( 03):91-92.
  [5]李永河.无人机在造林工程中的應用[J].江西农业,2019(14):81.
  (责任编辑:刘昀)
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