無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），是一種自帶飛行控制系統和導航定位系統的無人駕駛飛行器。無人機種類多樣，在林業上應用較為廣泛的主要為固定翼和多旋翼無人機。

無人機最早出現于1914 年的英國，之后主要作為靶機、偵察機等應用于軍事領域，而在民用領域起步較晚。20 世紀 80 年代，西北工業大學研制的D-4 固定翼無人機對地圖測繪和地質勘探做了嘗試，開創了我國無人機軍用轉民用的先河，是真正意義上的第一款中國民用無人機型號。2013 年6 月3 日，我國自主研發的Z5 型無人直升機在內蒙古大興安嶺林區根河航空林業站首航成功，這是中型無人機在林業上首次應用。

無人機在林業上主要應用于森林資源調查、森 林資源監測、森林火災監測、森林病蟲害監測防治、野生動物監測、森林信息提取、營造林核查及林業執法等。文章將無人機在林業上的應用做一歸類，并提出無人機在我國林業上應用存在的問題和建議。

1、 森林資源調查中的應用

森林資源調查是林業上一項非常重要的工作， 其技術手段在不斷提高。近年來，無人機作為一種 新技術也在森林資源調查上得到應用。傳統手段 在森林資源調查中需要耗費大量人力物力，尤其是 在地理環境條件不好的區域，調查人員無法或艱難 到達的地方，利用無人機遙感技術可快速獲得所需 區域高精度的空間遙感信息，不僅對森林圖斑精確 區劃，而且低成本、高效率、高時效。如張園 等應用無人機遙感技術在森林資源二類調查中取得較 好效果。

2、 森林資源監測中的應用

森林資源監測是對森林資源的數量、質量、空 間分布及其利用狀況進行定期定位的觀測分析和 評價的工作，是森林資源管理和監督的基礎工作。傳統方法是基于歷史數據分析和實地建立實測點 定時監測，其誤差大、費用高，而作為傳統地面實測的重要補充，無人機遙感技術的應用具有快速、準確、實時等明顯的優勢，不僅減少外業工作量，而且提高工作效率。無人機遙感技術在森林資源監測中的主要應用有森林火災監測、森林病蟲害監測和野生動物監測等。

2.1 森林火災監測

森林火災是一種突發性強、破壞性極大的自然 災害。早期監測對于預防森林火災至關重要。最 基礎的森林防火方式是通過人員定期、定時巡查。這種方式勞動強度大，不僅浪費大量的人力和物 力，而且火點觀測精度低。雖然可采用衛星遙感技 術，但其分辨率、時效性不高，而無人機在森林防火 中具有低成本、高時效、機動靈活、應急快速、實時 巡查能力強等優勢，有助于提早發現森林火情，及 時掌握火情信息，便于迅速部署防火力量，進而減 少生命、財產損失。無人機在森林火災監測中應用 案例較多，如何誠［4］ 等借助無人機遙感實現智能化無人機林火識別技術;張增 等利用無人機遙感技術獲得的遙感圖像，再將森林火災圖像轉化為 HSV 空間，選擇徑向基函數作為支持向量機的核函數進 行森林火災識別，結果對森林火災的檢測及識別準確度大于 87 %，為探明林火的發生提供有效手段;馬瑞升［6］ 等利用無人機成功探測到火點及覆蓋面積，并可報警提示，提供火點的具體坐標。

2.2 森林病蟲害監測

森林病蟲害是威脅森林健康的首要因素，其對森林資源的破壞或損失也是巨大的，是“不冒煙的森林火災”。傳統病蟲害的監測手段主要依靠巡邏檢測等人工手段，其主觀性強且具有時間滯后性，尤其在大面積、地形情況復雜的情況下，傳統手段顯出更大弱勢。而無人機遙感技術在病蟲害監測中具有監測面積廣、實時、客觀、高效率等優點，不僅可以有效降低人力及物力成本，而且便于全面掌握森林受災的整體情況，提出更為快速有效的應對措施，進而減少病蟲害對森林資源的損害。近年來，無人機在森林病蟲害監測中的應用研究也不少，如吳瓊［7］利用無人機遙感技術獲取的圖像，再提取圖像中像素點的特征向量，可精確劃分出病蟲害發生的區域;李衛正［8］等利用無人機遙感技術獲得的圖像，通過分析處理有效地獲取森林病死木、病蟲害的位置信息;呂曉君［9］等利用無人機對病蟲害危害的松樹進行低空航拍獲得影像，再利用松樹受害后樹冠顏色改變的特征，可對目標蟲害的枯死木進行定位標注，并統計出作業區內變色樹木的數量。

2.3 野生動物監測

野生動物不僅事關大自然的生態平衡，還對人類的生存及發展有著重大意義。及時掌握野生動物的種類、數量、分布等基本情況對保護野生動物至關重要。傳統監測方法是人工直接計數法、樣帶樣方推算法等，這些方法精度低且成本高，而無人機具有非常明顯的優勢，不僅對野生動物的擾動少、可進入人難以到達的區域、可避免某些野生動物對監測人員的傷害，而且具有高時效性，低成本等優勢。目前，無人機在野生動物監測中的應用相對較少，如邵全琴［10］等利用無人機遙感對大型野生食草動物種群數量及分布規律進行研究，得出與傳統的地面調查方法相比，基于無人機遙感的大型野生食草動物種群數量調查，具有快速、經濟、可靠等優點;新疆阿爾金山國家級自然保護區和北京師范大學的科研人員采用無人機對其保護區野牦牛進行監測;云南西雙版納國家級自然保護區相關人員運用無人機及熱成像監測設備對其保護區內野生動物進行監測，發現野生亞洲象、水鹿、赤麂、野豬等40 頭。

3、 森林信息獲取中的應用

無人機遙感技術使得森林信息能夠實現實時、動態地獲取。無人機在森林信息獲取中的應用主 要有森林蓄積量估算、森林生物量估測、森林郁閉 度估測等。

3.1 森林蓄積量估算

森林蓄積量是指一定森林面積上存在著的林 木樹干部分的總材積。傳統森林蓄積量調查需要 耗費大量的人力和物力，且效率低。雖然利用衛星 遙感影像極大地節省人力和物力，但其適合大尺度 的蓄積量調查，而對于小尺度精準測量精度不夠， 因此基于無人機遙感技術進行森林蓄積量的估算 不僅效率高、外業工作量低，又有一定的精度保證， 是一種有效的方法。關于無人機遙感技術在森林 蓄積量測算中的研究很多，如孫夢營等將無人機融入九棵樹多邊形樣地算法，經過精度分析，蓄積 量等各林分調查因子相對誤差介于 8.80 % ～12.57 %，相關系數介于0.624～0.927，滿足森林資源

二類調查需求，適用于小尺度精準林業作業;付凱婷 利用無人機獲取圖像，并提取冠幅進而對桉樹林分的蓄積量進行估測 ，其 中最高的精度為98.94 %，最低的精度為64 %，總體精度為91.20 %，總體滿足林業的精度要求。

3.2 森林生物量估測

森林生物量是森林生態系統最重要的特征，對 森林生物量值的準確計算有助于研究生態系統的 生產力，整個生物圈的碳循環及全球氣候變化。收 獲法是估算森林生物量最準確的方法，但這種方法 耗費大量的時間、人力及物力［14］。雖然利用衛星遙 感影像可節省大量的人力和物力，但其適合大尺度 的估測，對于小范圍單木生物量的精確測量還不 夠。而無人機遙感技術就體現出其優越性。目前， 利用無人機遙感技術對森林生物量估測也有研究， 如何游云［14］利用無人機獲取高分辨率影像，從影像 中提取單木樹冠面積，結合模型及經驗方程式來估 測森林生物量。

3.3 森林郁閉度估測

森林郁閉度是指森林中喬木樹冠遮蔽地面的程度，是評價森林資源質量的重要指標［15］。郁閉度獲取傳統方法是目測法、樣點法、樣線法等，但其不適合大范圍或大尺度的郁閉度測定，且勞動強度大、成本高及誤差大。雖然衛星影像的應用可以大面積估測郁閉度，由于受空間分辨率的影響，提取的郁閉度信息精度不會太高，而無人機遙感獲取的影像分辨率高等優勢提取森林郁閉度信息是準確可靠的。關于無人機遙感技術在估測森林郁閉度方面也有學者在研究，如王偉［1］利用無人機獲取影像，再使用面向對象分類方法和多尺度分割技術對林分郁閉度估測，其估測值與人機交互判讀結果相比，精度可以達到0.90 以上，且基本符合實地目測結果。

4、 其他方面的應用

無人機在林業上的應用遠不止上述幾個方面， 還可以應用到營造林核查、林業執法管理等方面。

4.1 營造林核查

營造林核查是林業日常工作，由于營造林普遍面積較大，采取人工目視檢查工作強度大且難于全面檢查到位。利用無人機獲取的影像，通過影像分析可以計算造林面積、株數，再通過統計死亡株數和總株數得出成活率和保存率，這樣不僅降低工作強度，也極大提高工作效率和工作質量。如王黎 將無人機航測技術應用到營造林核查中，并與傳統手段對比發現無人機航測技術的效率和質量均高于傳統手段。

4.2 林業執法管理

在林業執法管理中，亂砍濫伐、違法征占林地、毀林開墾等破壞森林資源等違法行為時有發生，如 何對破壞森林資源的違法行為及時發現并有效取 證，給林業管理提出了挑戰。傳統人工巡檢方式，

勞動強度大，效率低，且信息獲取不準確，而衛星遙感技術由于其成本高、時效性差，無法滿足實時監控的需求。無人機的應用給林業執法管理帶來新的解決途徑，可以滿足林業執法對時效性、準確性的要求。

5、 總結

綜上所述，無人機在林業上的應用涉及諸多方 面，給林業工作帶來新的方法和思路，極大地提高 林業工作的效率和質量，但其也存在一些問題，比 如無人機續航能力會大大制約其應用，不適合大尺 度空間的應用。隨著無人機遙感技術的不斷進步， 我們可以進一步拓展無人機在林業上應用的廣度 和深度，為現代林業、精準林業提供更為有力的技 術支撐，使之更好的服務林業生產管理工作。

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