无人机遥感在森林资源调查中的应用
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无人机遥感在生态环境监测中的应用在当今科技飞速发展的时代,无人机遥感技术作为一项创新的手段,正逐渐在生态环境监测领域发挥着重要作用。
它以其独特的优势,为我们更全面、更准确、更高效地了解和保护生态环境提供了有力的支持。
无人机遥感,简单来说,就是利用无人机搭载各种传感器,从空中获取地面的信息。
相较于传统的监测方法,无人机遥感具有许多显著的优点。
首先,它具有灵活性和机动性。
无人机可以快速部署到需要监测的区域,不受地形和交通条件的限制。
无论是山区、河流、湖泊还是森林,无人机都能够轻松抵达,获取第一手的数据。
其次,无人机遥感能够提供高分辨率的影像和数据。
这意味着我们可以更清晰地看到生态环境中的细节,比如植物的生长状况、土壤的质地、水域的污染程度等。
这种高精度的信息对于环境监测和研究至关重要。
在生态环境监测中,无人机遥感的应用十分广泛。
在森林资源监测方面,它可以用于监测森林的面积、树木的种类和分布、森林火灾的预警等。
通过搭载多光谱或高光谱传感器,无人机能够分辨出不同树种的特征,帮助林业部门进行精准的森林管理。
在水资源监测方面,无人机可以对河流、湖泊和海洋的水质进行监测。
它能够快速获取大面积水域的图像,通过分析水体的颜色、透明度等特征,判断水质的污染情况。
同时,还可以用于监测水生态系统的变化,如湿地的面积变化、水生植物的分布等。
对于土壤监测,无人机遥感同样表现出色。
它可以获取土壤的湿度、温度、养分含量等信息,为农业生产和土地保护提供科学依据。
而且,在监测土壤侵蚀和荒漠化方面,无人机能够清晰地展示土地的变化情况,帮助制定有效的防治措施。
在大气环境监测中,无人机可以搭载气体传感器,对特定区域的大气污染物浓度进行监测。
特别是在一些地形复杂的地区,无人机能够弥补地面监测站点的不足,更全面地了解大气环境质量。
此外,无人机遥感还在生物多样性监测、生态修复工程监测等方面发挥着重要作用。
它可以帮助科学家和环保工作者更深入地了解生态系统的结构和功能,为保护生物多样性和推进生态修复提供有力的支持。
使用无人机和遥感技术进行林业资源调查和森林监测的基本步骤随着科技的不断进步,无人机和遥感技术在林业资源调查和森林监测中发挥了重要作用。
它们能够提供高分辨率和精准的数据,帮助我们更好地了解森林的状况和变化。
本文将介绍使用无人机和遥感技术进行林业资源调查和森林监测的基本步骤。
第一步:规划与准备在进行林业资源调查和森林监测之前,需要进行详细的规划和准备工作。
首先,确定研究区域的范围和目标,明确调查和监测的目的。
然后,收集相关的地理和环境信息,如地形、植被类型、气候条件等。
此外,还需要提前制定调查和监测的方案和流程,包括无人机的飞行路线、遥感数据的获取方式等。
第二步:无人机飞行数据获取无人机是进行林业资源调查和森林监测的重要工具之一。
在这一步骤中,需要选择合适的无人机和相机设备,并确保它们能够满足调查和监测的需求。
在飞行之前,要对无人机进行系统测试和校准,以确保其正常运作。
然后,根据事先设计的飞行路线,控制无人机进行航拍。
在航拍过程中,需要注意飞行高度、速度和间隔,确保图像的质量和覆盖范围。
第三步:遥感数据处理与分析获得的航拍图像是进行林业资源调查和森林监测的原始数据。
在这一步骤中,需要对图像进行处理和分析,提取出有用的信息。
首先,对图像进行几何校正和辐射校正,以消除图像中的畸变和光照差异。
然后,使用图像处理软件进行图像分类和特征提取,将图像分为不同的类别,如森林、灌木、水域等。
此外,还可以根据图像的纹理和色彩信息,对森林的生长状态和类型进行评估。
第四步:数据整合与分析在处理和分析遥感数据之后,需要将这些数据整合到林业资源调查和森林监测的整体框架中。
可以结合已有的地理信息系统(GIS)数据,将遥感数据与其它数据进行叠加和分析。
通过整合各种数据,可以得到更全面和准确的森林信息,如森林覆盖率、植被生长趋势、病虫害分布等。
并且,可以基于历史数据和趋势预测,进行更精准的森林管理和保护措施的制定。
同时,还可以将数据结果可视化,以图表和地图的形式展示,方便科研人员和决策者的理解和应用。
遥感技术在资源环境调查和监测中的应用遥感技术是指利用航空、卫星、无人机等遥感平台采集的数据,利用计算机和相关处理软件进行处理和分析,得到地球上各种对象信息的方法。
近年来,随着遥感技术的不断发展和进步,人们对其在资源环境调查和监测方面的应用越来越关注。
一、资源环境调查遥感技术在资源环境调查中具有非常重要的作用。
传统的资源环境调查主要依靠实地调查,但这种方式耗时费力,而且工作量大。
而遥感技术可以高效地获取大量数据,能够快速获取并处理有关地区的影像、图像和地理信息等数据,大幅减少了实地调查的时间和成本。
同时,遥感技术具有全方位、全时空追踪和高精度定量等特点,能够为决策者提供更详细、更直观的信息,为资源环境调查提供更多的数据支持。
二、资源环境监测资源环境监测是指对资源环境进行周期性、全面性、实时性的监测,以确定环境状况,分析影响因素,制定对策和规划。
遥感技术在资源环境监测中也具有不可替代的地位。
遥感技术可以对土地利用、水资源、大气污染、生态环境等多个方面进行监测。
例如,遥感技术可以对城市垃圾填埋场、工业园区等产生污染的地区进行快速探测,及时介入并采取措施。
此外,遥感技术还可以通过无人机等手段对森林火灾、洪水灾害等自然灾害进行监测和预警,以及监测地下水位变化、土地沉降等地质灾害。
三、案例分析:林火监测遥感技术在林火监测中的应用越来越广泛。
如在西班牙的塞戈维亚省和奥维耶多,遥感技术成功应用于森林火灾监测。
当森林火灾爆发时,遥感技术能够快速获取火情信息,包括着火地点、火势、火线方向等,进而指导消防人员的灭火工作。
另一方面,遥感技术也可以通过监测草地的湿度变化和植被的生长条件,提前预测林火发生的风险,从而有针对性地防范。
四、未来发展随着遥感技术的不断发展和进步,它在资源环境调查和监测中的应用前景十分广阔。
未来,遥感技术将更多地与其他新技术结合,如人工智能、大数据等技术协同作用,利用更高技术含量的遥感探测器,以更高的精度、更短的时间提供更准确可靠的数据,不断推进资源环境调查和监测的水平。
无人机技术在林业工作中的应用1. 引言1.1 无人机技术在林业工作中的应用无人机技术在林业工作中的应用,正逐渐成为林业行业的重要工具。
随着科技的发展,无人机已经被广泛应用于林业领域的各个方面,包括勘察监测、森林火灾预警、森林病虫害监测与防治、森林资源管理以及森林植被调查与保护等多个方面。
无人机技术在林业勘察与监测中具有独特优势,通过搭载各类传感器,可以实现对森林覆盖、植被生长状况等信息的快速获取和分析。
无人机还可以在森林火灾预警与监测中扮演重要角色,提前发现火灾迹象,并及时进行反应和救援。
在森林病虫害监测与防治方面,无人机的应用也日益广泛。
通过搭载红外相机等设备,无人机可以快速准确地识别森林中可能存在的病虫害问题,并采取相应的防治措施。
无人机技术还能够提高森林资源管理的效率,帮助相关部门进行林地规划、更新数据等工作。
无人机技术在林业工作中的应用具有巨大潜力和广阔的前景。
随着技术的不断进步和应用范围的拓展,相信无人机技术将进一步提升林业工作效率,创造更多的价值,并为林业领域的可持续发展注入新的活力。
2. 正文2.1 林业勘察与监测林业勘察与监测是无人机技术在林业工作中的重要应用方向之一。
无人机可以通过搭载各类传感器和摄像头,对森林进行全面的监测和勘察。
首先,无人机可以飞越森林深处或难以到达的地形,实现对整个林地的高分辨率影像采集。
这种高清影像可以帮助林业工作者更全面地了解森林的生长状况、植被覆盖情况以及可能存在的问题。
其次,无人机还可以配备红外传感器等技术,实现对森林的生态环境、温度分布等数据的监测。
通过这些数据的采集和分析,林业人员可以更好地掌握森林的健康状况,及时发现可能存在的问题并采取相应的措施,保护森林资源。
此外,无人机还可以配备激光雷达技术,实现对地形、地貌的三维高精度测绘,为林业规划提供精准的地理信息数据。
无人机在林业勘察与监测中的应用,大大降低了人力成本,提高了数据采集的效率和精度,为林业资源管理和保护工作提供了重要支持。
遥感技术在林业中的应用遥感技术是利用遥感卫星、飞机以及无人机等对地球表面进行观测和测量的一种方法。
随着遥感技术的不断发展和成熟,它在林业中的应用越来越广泛,起到了重要的作用。
遥感技术可以用于林业资源调查。
通过遥感卫星或飞机等载荷平台获取的遥感影像,可以对林地进行连续、细致的观测,获取林木分布、林地类型、森林覆盖率等信息,从而实现对林业资源的全面调查和监测。
这种调查方式具有全面性、准确性和高效性的特点,可以帮助林业部门进行森林资源的更新、管理以及防治作物病虫害等。
遥感技术可以用于林火监测和预警。
通过遥感技术获取的火场或烟雾遥感影像,可以及时、准确地掌握各类火灾的发生和蔓延情况,并为林业部门提供及时的火灾监测和预警信息。
遥感技术还可以对火场热辐射进行定量测量,以评估火源的强度和方向,为救灾部门提供火灾的扑救和疏散方案。
遥感技术可以用于林地利用和规划。
通过遥感技术获取的多时相遥感影像,可以监测林地的变化和更新情况,了解林地的利用方式和规模。
遥感技术还可以根据林地的地形、土地质量和气候等因素,进行林地的适宜性评价和分类,为林地的规划和管理提供科学依据。
第四,遥感技术可以用于林木生长监测和评估。
通过遥感技术获取的遥感影像,可以提取出林木的生长特征,如冠层密度、叶面积指数等,从而评估林木的健康状况和生长水平。
这种监测方式具有快捷、无损和定量的特点,可以帮助林业部门及时了解林木的生长情况,制定相应的管理措施。
遥感技术在林业中的应用非常广泛,为林业资源调查、林火监测、林地利用规划、林木生长监测和评估以及林地环境监测等方面提供了强有力的技术支撑,对于保护和可持续发展林业资源具有重要意义。
随着遥感技术的不断进步和创新,相信在未来,遥感技术在林业中的应用将会更加深入和广泛。
无人机在国土资源调查中的应用研究随着现代科技的不断进步,技术已经成为了推动各个行业发展的主力军之一。
其中,无人机就是一个非常重要的工具,在国土资源调查等领域中也有广泛的应用。
今天,我们就来探讨一下在国土资源调查中,无人机的具体应用情况。
一、国土资源调查的基本概念国土资源调查是指对某一区域的自然、人文、经济等情况进行调查分析的过程。
在这个过程中,需要涉及到各种因素,如土地、水域、森林、动植物、能源、气候、大气、水文、地质、环境、社会经济等等。
而无人机在这个过程中就有着不可或缺的作用。
二、无人机在国土资源调查中的应用1.土地方面的应用在土地方面,无人机可以利用遥感技术,对土地类型、土地覆盖情况、土地利用现状等进行精细化的调查,同时还可以进行土地准确测绘、坡度等信息的获取。
这样,可以更加全面地了解土地的情况,以便做出更加明智的规划决策。
2.水域方面的应用在水域方面,无人机则可以进行水体污染状况的监测、水域资源的勘探等工作。
此外,它还可以辅助卫星数据进行分析,精准地掌握水域的变化情况,以维护水环境的稳定。
3.生态方面的应用在生态方面,无人机可以进行生态灾害监测、生态建设规划等工作。
通过实时监测环境温度、湿度、二氧化碳等信息,对生态环境的变化情况进行及时反馈,从而有助于及早制定合理的保护措施。
4.森林方面的应用在森林方面,无人机可以进行森林覆盖率的监测、森林火灾的预警以及监测工作。
通过对火灾热点等信息的获取,准确把握森林火灾的位置和规模,更加快速地进行灭火工作。
同时还可以及时了解森林覆盖率的变化情况,保障生态环境的平衡和稳定。
5.资源方面的应用在资源方面,无人机可以进行矿产资源的勘探,以及水、土、草原等资源的调查工作。
其利用先进的挖掘技术,可以大大增加勘探效率,同时确保质量和精准性。
三、无人机的优势无人机的主要优势在于其精度和效率上。
1.精度高:先进的遥感技术和三维成像技术使得无人机可以获得非常精确的数据,而且可以根据不同数据要求进行定制处理。
智慧林业技术在森林资源调查中的应用随着科技的不断进步和人们对环境保护的重视,智慧林业技术在森林资源调查中的应用越来越受到关注。
智慧林业技术是指利用先进的科技手段,如遥感、无人机、人工智能等,对森林资源进行精准、高效的调查和管理。
本文将从多个角度探讨智慧林业技术在森林资源调查中的应用。
首先,智慧林业技术在森林资源调查中的应用可以提高调查效率。
传统的森林资源调查往往需要大量人力物力,而且耗时较长。
然而,借助智慧林业技术,可以通过遥感技术获取大面积的森林数据,减少人力投入的同时提高调查的效率。
无人机技术的应用更是使得森林资源调查可以在更短的时间内完成,同时还可以获取到更为精准的数据。
通过智慧林业技术,调查人员可以快速获取到大量的数据,并进行实时分析和处理,从而提高森林资源调查的效率和准确性。
其次,智慧林业技术在森林资源调查中的应用可以提供更全面的数据。
传统的森林资源调查往往只能获取到有限的数据,而且数据的准确性也难以保证。
然而,借助遥感技术和人工智能技术,可以获取到更为全面和准确的数据。
遥感技术可以通过卫星、航空器或无人机获取到高分辨率的遥感影像,从而可以对森林的植被、地形、土壤等进行详细的分析。
人工智能技术可以通过对大量数据的分析和学习,提供更为精准的森林资源评估和预测。
通过智慧林业技术,可以获得更多维度、更全面的森林资源数据,为森林保护和管理提供更为科学的依据。
再次,智慧林业技术在森林资源调查中的应用可以提高森林资源的管理和保护水平。
传统的森林资源调查往往只能提供静态的数据,难以进行实时监测和管理。
然而,借助智慧林业技术,可以实现对森林资源的动态监测和管理。
通过无人机等技术,可以实时获取到森林的生长情况、病虫害情况等信息,及时采取相应的措施进行管理和保护。
同时,智慧林业技术还可以通过数据分析和预测,提前发现森林资源存在的问题,并采取相应的措施进行干预和保护。
通过智慧林业技术的应用,可以提高森林资源的管理和保护水平,实现可持续发展的目标。
无人机技术在自然资源保护中的应用随着科技的不断发展,无人机技术已经越来越被广泛应用于各个领域,其中之一便是自然资源保护。
无人机技术以其精准、高效的特点,为自然资源保护工作带来了巨大的变革。
本文将从不同角度探讨无人机技术在自然资源保护中的应用,包括野生动物监测、林火预警、植被监测、环境监测等方面。
首先,无人机技术在野生动物监测方面展现了巨大的潜力。
通过将红外相机、高清摄像机等设备与无人机相结合,可以实现对野生动物的精准监测和记录。
传统上,人们只能通过设立摄像机陷阱或者进行人工巡逻来进行野生动物监测,这些方法不仅工作量大,而且成本高昂。
而有了无人机,可以轻松地遍布整个监测区域,实时监测野生动物的栖息状态,包括其数量、种类以及行为习性等。
这为野生动物研究人员提供了更多的数据来源,更有利于保护和管理工作的开展。
其次,无人机技术在林火预警方面发挥了重要作用。
林火是自然资源保护中的一大威胁,而依靠人工巡逻来发现火情往往不够及时。
而无人机可以通过搭载各种传感器和摄像设备,实时监测森林中的火情。
无人机可以利用红外摄像机检测温度变化,发现潜在的火点,同时通过高清摄像机可以拍摄火点的实时画面,有效指导灭火工作的展开。
这种先进的火情预警系统可以大大提高灭火的响应速度,减少火灾对自然资源的破坏。
此外,无人机技术在植被监测方面也有着重要的应用。
传统上,植被监测主要依靠人工采样和遥感卫星,但这两种方法都存在着一定的局限性。
人工采样工作量大、覆盖面积有限;而遥感卫星监测有时受到天气条件的限制。
而无人机技术则可以通过搭载高分辨率摄像机和多光谱传感器,对植被的生长状态进行实时监测。
无人机可以在不同高度、不同视角下对植被进行扫描,获取大量的数据,帮助研究人员更好地了解植被的分布、生长情况和环境适应能力。
这样的监测数据对于生态环境研究和植被保护工作具有重要的参考价值。
最后,无人机技术在环境监测方面也有着广泛的应用。
传统上,环境监测主要依靠定点式传感器和人工采样,但这种方法受到局限性,无法实现大范围的监测和实时数据采集。
解读无人机在林业中的应用及前景展望随着科技的不断发展,无人机技术的广泛应用已经成为了现实。
在农业、工业、消防等各个领域,无人机已经展现出了巨大的潜力和价值。
在林业领域,无人机也有着广泛的应用前景。
本文将着重探讨无人机在林业中的应用及未来的发展前景。
一、无人机在林业中的应用1. 森林监测无人机在森林监测中具有明显的优势。
传统的森林监测工作需要耗费大量的时间和人力,而且容易受到地形、天气等因素的影响,监测结果可能不够准确。
而利用无人机进行森林监测,则可以大大节约时间和人力成本,同时可以获取更为精确的监测数据。
无人机配备高清摄像头和红外相机,可以对森林进行全方位、高清晰度的监测,及时了解森林的生长状况、病虫害情况以及植被覆盖情况,为森林保护和管理提供及时的数据支持。
2. 森林灭火无人机在森林灭火中也扮演着重要的角色。
在森林火灾发生时,往往需要迅速采取措施来进行扑救,而无人机可以快速飞抵火场,利用搭载的喷灭火剂设备进行灭火作业,减少了有人飞机和人员进入危险区域的风险,提高了灭火效率。
无人机还可以利用红外相机对火场进行监测,及时发现火线的变化和隐蔽火点,为指挥部提供实时数据,有助于更加精准地调配应急资源。
3. 森林资源调查无人机还可以应用于森林资源调查。
在过去,森林资源调查通常需要大量的人力物力投入,而且由于地形复杂和环境恶劣,往往会导致调查数据的不准确。
而无人机可以利用其自主飞行和搭载传感器的能力,对森林资源进行高效快速的调查,包括林木种类、数量和分布等情况的调查,为森林资源的保护和经营管理提供重要的数据支持。
4. 森林植树在森林植树方面,无人机也具有一定的应用潜力。
无人机可以利用其悬挂系统,将植树种子或幼苗精确投放到目标地点,可以快速完成大面积的植树作业,而且能够规避地形复杂和交通不便的区域,提高了植树的效率和成活率。
5. 森林景观拍摄除了在森林管理和保护中的应用,无人机还可以用于森林景观拍摄。
利用高清摄像头和航拍能力,无人机可以拍摄出更为壮观、唯美的森林景观照片和视频,同时也可以应用于森林游憩区的宣传和推广,为旅游业的发展带来新的机遇和亮点。
森林生态系统监测技术森林生态系统是地球上最丰富、最古老的生态系统之一,对维持全球生态平衡和气候稳定具有至关重要的作用。
因此,对森林生态系统进行有效监测与保护显得尤为重要。
本文将详细介绍森林生态系统监测技术的方法和应用。
一、遥感技术在森林生态系统监测中的应用遥感技术是目前广泛应用于森林生态系统监测的一种高效手段。
通过卫星或无人机等遥感平台获取的数据,可以实现对大范围森林的快速监测和分析。
例如,利用高分辨率遥感影像,可以实现森林覆盖面积、植被指数、火灾热点等信息的获取和分析,为森林资源管理和生态保护提供重要依据。
二、地面监测技术在森林生态系统监测中的应用除了遥感技术,地面监测技术也是森林生态系统监测的重要手段之一。
通过设置固定或移动式监测站点,可以对森林内的气候、土壤、植被、动植物等参数进行实时监测和数据记录。
这些数据对于研究森林生态系统的动态变化和生态平衡具有不可替代的意义。
三、生物多样性监测技术在森林生态系统监测中的应用生物多样性是森林生态系统的重要组成部分,也是生态系统健康和稳定的重要指标。
因此,生物多样性监测技术在森林生态系统监测中具有重要作用。
通过设置生物样线、摄影陷阱等监测设备,可以对森林内的动植物种类、数量、分布等信息进行长期监测,为保护珍稀物种、恢复生态平衡提供科学依据。
四、数据处理与分析技术在森林生态系统监测中的应用大规模监测数据的处理与分析是森林生态系统监测的重要环节。
利用人工智能、大数据分析等技术手段,可以对监测数据进行深度挖掘和分析,发现数据背后的规律性和问题点,为森林资源管理和生态保护提供科学决策支持。
五、结语通过上述介绍,我们可以看到,森林生态系统监测技术在保护和管理森林资源、维护生态平衡方面具有不可替代的重要作用。
未来,随着科技的不断进步和创新,相信森林生态系统监测技术会变得更加精准、高效,为全球森林资源的可持续发展和生态环境的改善做出更大的贡献。
愿我们共同努力,共同守护好地球上这片绿色的宝藏,让森林生态系统永葆生机与活力。
第31卷 第3期 西 南 林 业 大 学 学 报 Vo.l31 No.3 2011年6月 JOURNALOFSOUTHWESTFORESTRYUNIVERSITY Jun.2011
收稿日期:2011-01-10基金项目:国家自然科学基金项目(30771725)资助;浙江省重大科技专项农业项目(2008C12068)资助。第1作者:张园(1985)),女,硕士生。研究方向:遥感信息与应用研究。E-mai:lyuan2687058@1631com。
do:i10.3969/.jissn.2095-1914.2011.03.011无人机遥感在森林资源调查中的应用张 园 陶 萍 梁世祥 梁万里(浙江农林大学环境科技学院,浙江临安311300)
摘要:无人机是新近才受到重视的遥感平台,根据无人机遥感的特点,结合地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)技术,以森林资源二类调查为例,探讨无人机遥感技术在森林调查中的应用。分析指出,无人机遥感技术在森林精确区划调查、森林病虫害监测防治方面有良好应用前景。
关键词:无人机;遥感;森林调查中图分类号:S75712 文献标志码:A文章编号:2095-1914(2011)03-0049-05
ResearchonApplicationofUAVRSTechniquesinForestInventories
ZHANGYuan,TAOPing,LIANGSh-ixiang,LIANGWan-li(CollegeofEnvironmentalSciencesandTechnology,ZhejingA&FUniversity,LinanZhejiang311300,China)Abstract:UnmannedAerialVehicles(UAVs)isanewtypeofremotesensing(RS)interface,whichhasbeenpaidmoreattentioninrecentyears.BasedonthecharacteristicsofUAVs,andintegratedwithGIS,GPStechniques,theapplicationoftheUAVsrelevanttechnologytothesecondgradeforestinventorywasdiscussed.ItwaspointedoutthattherewouldbeaverygoodprosperityfortheUAVstechnologytobeappliedintothepreciseclassificationsurveyofforestresources,forestpestmonitoringandforestpestcontro.lKeywords:unmannedaerialvehicle;remotesensing;forestinventory
森林资源调查,是林业活动的一项重要工作。建国以来,我国森林资源调查的技术手段不断提高。1954年从前苏联引进了航空像片调查方法,用航空像片编制平面图和进行立体判读、小班区划,同时在各小班内进行目测调查。20世纪50年代末引进了角规测树技术,作为目测调查的补充。从20世纪60年代开始,引进了基于数理统计理论的抽样调查技术。20世纪70年代,逐步应用计算机技术和卫星遥感技术[1]。近年来,随着遥感技术的迅速发展以及社会对森林资源信息需求的多样化,遥感技术在森林调查中的作用越来越重要,范围越来越广,类型越来越丰富。航天、航空、地面等不同平台类型,千米级到厘米级不同空间分辨率,单波段到高光谱不同光谱分辨率的遥感数据在森林调查中均有应用。近年来,无人机遥感正在兴起,在不同领域均有应用[2]。但无人机遥感在森林调查中的应用还很少,主要应用在林火监测中[2-3]。针对小区域、精度要求高的调查需求正在上升,如高要求的规划设计调查(简称二类调查)、出于森林生态状况监测的林分空间结构调查(林木组成、空间关系等)。如果去实地进行这些调查,一般要花费大量的人力物力,尤其在经济发达地区的南方集体林区,农民很少上山从事经营活动,乔灌草生长迅速,以前曾经有的林间小道已经逐渐消失,现在要进行地面调查劳动强度极大。航天遥感数据,大多数空间分辨率不能满足高精度调查的要求,有的高分辨率图像受天气影响也不容易获取;有人驾驶航空遥感对小区域来说又不经济。而无人机遥感,正好在此方面发挥其优势,可方便地根据需要设计飞行区域、飞行航线、飞行高度等。由于在多数情况下可见光波段就可满足要求,无人机只需装载一个高清数码相机即可,减轻无人机载荷,无人机质量和体积都可以很小,便于在环境复杂的林区起降。本文以森林资源二类调查为例进行应用探讨,并分析无人机遥感在其他森林调查中的应用可能,以及需要解决的问题。1 无人机遥感概况111 无人机发展简史无人驾驶飞机简称无人机(unmannedaerialve-hicle,UAV),是一种有动力、可控制,能携带多种设备,执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器[4]。20世纪初至60年代是无人机的起步阶段。1917年英国人研制成功了世界上第一架无人机,此后40年发展缓慢,到20世纪60年代研制的步伐又开始加快[5]。20世纪60)90年代,无人机得到了快速发展,其中战争是最大的动力,二次世界大战和之后的一些局部战争都出现了代表当时先进水平的无人机身影[6],越南战争中无人机作为改装的遥控目标诱饵成功完成了任务[7]。在20世纪70)80年代,以色列将无人机发展成为成熟的战场观察平台,取得了突出的战果,引起了各国的震惊,自此无人机在人们的观念中已完全被接受了[8]。在20世纪90年代的海湾战争中,多国部队成功地使用了多种无人机执行侦察、战场损伤评估、火炮校正和人员搜救等任务[9-10]。进入21世纪以来,随着无人机在军事方面应用的不断成熟和现代信息技术的快速发展,无人机与现代信息技术相结合,在非军事领域的应用也越来越受到人们的关注。在非军事方面已经涉及气象、测量、林业、农业等诸多行业,如大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火、对核生化污染区的取样与监控、新技术新设备与新飞行器的试验等[11]。112 无人机遥感技术无人机与遥感技术的结合,即无人机遥感,是结合无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术的综合技术;是快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息,完成遥感数据处理的应用技术;具有低成本、低损耗、可重复使用且风险小等诸多优势,其应用领域从最初的侦察、早期预警等军事领域扩大到资源勘测、气象观测及处理突发事件等非军事领域。无人机遥感的高时效、高分辨率等性能,是传统卫星遥感所无法比拟的,越来越受到研究者和生产者的青睐,大大扩大了遥感的应用范围和用户群,具有广阔的应用前景[12]。113 无人机遥感技术的应用随着无人机的发展,越来越多地被用于影像获取,在气象监测、资源调查与监测、测量、突发事件处理等方面取得了丰硕的成果。在气象应用方面,美国在20世纪60年代,就开始采用名为CompassCope的遥控飞行器(RPV)即无人机代替气象飞机WC-130作为空中气象侦查平台,通过1970)1974年5年的飞行试验,认为无人机有诸多优点可以代替气象卫星[11]。在世界气象组织(WMO)大气探测委员会和国际科学联盟理事会支持下,国外提出了微型无人驾驶探空飞机发展计划[13]。中国气象局也将微型无人驾驶飞机探空的研究工作列入/八五0计划,有关人员进行了系列试验[14-16]。在资源、环境监测方面也有很多应用,如马轮基等[17]利用装载佳能EOS300D型数码照相机的无人机对广西武鸣县进行土地资源调查,得到县城区域土地利用遥感图。中国测绘科学研究院研制完成的UA-VRS-Ò型低空无人机遥感监测系统,选用高分辨率面阵CCD数码相机作为主要遥感设备,实现了大比例尺航摄的面积覆盖[18]。利用无人机遥感调查中药资源[19],还有利用无人机遥感监测水体等[17]。在测量方面也有众多应用和研究,如对相机误差纠正模型、几何校正方法等的研究[20-24]。在一些自然灾害等突发事件处理中,由于危险性、时间性等因素,无人机遥感更有着独特的优势。如在林火、核污染、水灾、其他自然灾害监测中发挥作用[17,25-26]。特别在我国2008年冰雪灾害和汶川大地震中,用无人机航拍手段收集灾害损失数据、对灾区损失财产的评估及灾后重建和生产自救提供了可贵的参考资料。
2 在森林资源二类调查中的应用试验211 研究区及数据 研究区位于浙江省临安市,地处东经118b51c~
50西 南 林 业 大 学 学 报 第31卷119b52c,北纬29b56c~30b23c,森林覆盖率7615%,林业资源丰富,是一个山多田少的山区市。所用图像拍摄于2008年11月9日9:34-11:00,有效面积约9km2,位于浙江农林大学东湖校区周边,包括东湖校区。除校区外,主要是相对高差在200m之内的丘陵森林,主要树种为马尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、毛竹(Phyllostachyspu-bescens)、雷竹(Shibataeastrigosa)等。飞行时天气为多云,地面风力2级,阵风3~4级。设计航高为海拔600m,有效区域内海拔在40~260m,共拍摄相片235张。飞行所用无人机是一款叫做/千里眼0的小型无人机(图1),电池动力,能自主飞行和进行实时空中图像和数据传输,有效通信传输距离达20km。无人机使用方便,手抛起飞,飞行路线为事先编程确定。所用相机为索尼DSC-T90。无人机和相机主要参数见表1。图1 无人机投掷起飞表1 无人机和相机参数无人机参数相机参数参数名参数值参数名参数值翼展930mm高度57.2mm机长830mm长度93.6mm全翼面积25.5dm2显示屏尺寸19135cm2载荷200g内存11MB起飞总质量1100~1200g重量128g最大推力900g最大光圈F3.5-F4.6巡航速度50km/h快门速度自动(2-1/1000s)最大飞行高度4000m总像素值1240最大续航时间20~50min有效像素1210最大抗风4级最高分辨率4000@3000212 图像处理先用软件对图像进行拼接,然后进行几何校正。采用015m分辨率的WorldView卫片作为参照,用17个RTK地面采集的像控点对同一区域的WorldView卫片进行几何校正,坐标系为TransverseMercator,Krasovsky椭球,数学公式为二次多项式,中央经线为东经120b,误差为111228像素,用最近邻近法重采样,其空间分辨率为015m。然后采用校正后的WorldView卫片作为参考图对拼接后的无人机航片进行校正,采集了30个像控点,校正误差为112406,用最近邻近法重采样,其空间分辨率为012m,见图2。