创新与保护并行——无人机在林业中的全景应用
森林覆盖了全球近1/3的土地,全世界有3480万片森林,面积从1公顷到6.8亿公顷不等,森林总面积是40.6亿公顷。保护森林极其关键,森林为全球千百万人提供食品和生计,林地拥有地球上最丰富的陆生生物多样性,同时还在减少碳排放、应对气候变化和支持人类生计方面扮演不可或缺的关键角色。在全球气候变化的大背景下,森林不仅是生物多样性和食物的宝库,还是碳汇的主力军,对于调节水分循环和气候、保护水土、维持和改善人类赖以生存的生态平衡具有重要意义。
过去十年间,火灾、病虫害、农业等原因导致毁林和森林退化的速度依然令人震惊,这是生物多样性持续丧失、气候恶化渐至失控的重大原因。为更好地释放森林在可持续粮食生产、减贫、食品安全、生物多样性维护和气候行动方面的潜力,需要高科技手段来实现可持续森林管理,这个高科技利器就是无人机。传统林业工作存在效率不高、精准度不高、管理相对粗放的问题。无人机作业具有安全、高效、精准的特点,近年来无人机在林业中的应用也在快速地扩展和深入。
1森林防灭火
森林火灾的预防和扑救依旧是当今世界性的难题。存在如下痛点:防火任务压力大(防火季、清明节等关键时期易发生火灾,对工作人员巡护预防要求高)。火情侦查耗时长(林区环境复杂,传统方式需要通过瞭望塔等方式进行侦查定位。耗时长,准确性低)。灭火效率可提高(灭火过程中缺乏有效全局监控手段,从而影响灭火效率且存在工作安全隐患)。
无人机在林区开展巡飞预警,搭载红外高温自动报警系统、烟雾识别自动报警系统等可以及时发现火灾隐患,快速反应,自动报警,为森林火灾的“打早、打小、打了”策略提供支撑。
01进行消防宣传引导
利用无人机加载广播设备,在林区进行语音播报,宣传森林防火知识。较之传统的森林消防宣传车巡山宣传,无人机的有效辐射半径更大,效率更高。可以利用无人机挂载宣传标语,对重点人群进行宣传引导。
02进行消防巡査预警
对重点防火区域进行定点巡飞巡查。如林场、森林公园、村落与林区结合部等森林火灾易发区域,利用无人机对重点区域进行全覆盖巡飞作业。在春节、清明节、重点防火期、森林火险预警期等森林火灾高发期利用无人机进行定时巡飞作业。
03观察火灾蔓延趋势
无人机进行航拍,根据火灾发展的方向、蔓延速度和周边气象及立地状况估算出火灾的蔓延趋势,为现场扑救提供协助。无人机加载红外设备,可以及时了解地表燃烧乃至地下腐殖层燃烧状况,为制定更精准的灭火方案提供支撑。
04协助消防远程指挥
无人机搭载远程通信设备可将火场的轮廓、面积、蔓延速度等数据实时传回,结合相关信息制定针对性的灭火方案提供支撑。
05直接对森林火灾进行扑灭
可以利用大载重长航时无人机载重能力大,续航时间长,复杂环境适应性强,抗风能力可达6至8级,挂载灭火弹、干冰、水等灭火材料向火点定点投放,扑灭森林火灾。
2林业病虫害防治
森林病虫害被称为“不冒烟的森林火灾”,严重威胁森林生态安全。传统森林病虫害的调查主要依赖技术人员实地取样调查,进入森林中通过人工逐一核查清点,效率低、误差大;多采用化学、生物、物理等方式进行预防,对疫木进行人工清除,工程量大,作业难度大,危险系数高。
通过无人机平台搭载多光谱、红外成像等设备可以提供空中俯视全方位视角,在森林病虫害普查、疫区动态监测、疫木异常木精确定位、防治辅助施工等方面有广泛需求。
01核定森林病虫害疫区面积
利用无人机对疑似疫区进行航拍航测,应用相关软件对病态木特征的抓取,如感染松材线虫病的植株松叶变红,通过对变色木的识别确定疫情发生的面积。
02清点疫木株数
利用无人机航拍的底图,应用相关软件对病态木的数量进行清点,核算出疫木株数,疫区内的疫木密度。
03对疫木异常木进行定位
利用无人机航测形成的矢量图,对疫木进行精准定位,为疫木异常的定点清理提供技术支撑。
04辅助森林病虫害除治作业与跟进
无人机搭载喷雾设备,喷洒防治药品,对病虫害发生区域进行精准施药,提高防治效果并减少农药使用量。辅助比对疫木除治前、中、后不同时期的林相变化,对采用生物防治的疫区进行监测,客观分析除(防)治效果。
05辅助森林病虫害除治施工
无人机与地面施工队伍相结合,对疫木进行定点清除,同时可以协助施工队伍制定科学的施工路线。
(无人机精准防治病虫害)
3林政管理
传统林业执法多采用林区设卡检查,采伐现场、施工现场调查,效率低且工作危险性高。普遍存在调查取证难、现场勘察难、检测追踪难等问题。特别是在交通不便的山区,对疑似的烟点、火点、声源点,办案人员抵达现场需要较长时间。运用无人机可有效克服这些困难。有效提升林业行业治理体系和治理水平。
01辅助遥感即时监测
利用无人机进行实地核查,可以快速精准获取图斑变化的现状、面积等矢量数据,对较为集中的多个疑似图斑进行无人机任务规划,一次飞行覆盖多个图斑,提高核查效率。
02辅助林政案件查处
利用无人机根据巡查前编好的林区GPS坐标点对林区进行巡飞巡护,并实时同步传输到地面站,发现疑似违法行为进行抓拍取证。对重点地区如进入林区的路口、居民区与森林的结合部、重大工程的施工区进行定期的巡飞航拍等。
03涉林违法行为追踪,辅助林政案件侦查
利用无人机对疑似目标进行锁定,协助执法人员跟踪侦查,调查取证。通过无人机的快速抵近侦查,及时掌握现场情况,协助案件查处。
04自然保护地管理
利用无人机获取高精度的矢量地图,为编制规划提供支撑,为边界划定提供帮助。在自然保护地落界施工中,无人机辅助拐点定位的确定。应用无人机协助管理人员日常巡查,形成空天地人四位一体的监管体系。
4野生动植物保护
野生动植物保护关乎生物多样性、生态安全和生物安全。传统作业方式需要动物保护人员在野生动物栖息的山区林地进行野外实地踏查,路途险要崎岖,工作危险系数高;无人机代替人力进行调查,能降低调查人员深入山地林区进行实地踏查的安全风险;
01监测野生动物栖息地活动
应用无人机对目标动物的生活区域进行定期巡飞航拍进行动态监测,及时掌握种群活动状况。
02监测保护对象的状况
应用无人机辅助对自然保护地旗舰物种、野生动物栖息地、野生植物群落等目标对象进行监测。
(无人机在红外模式发现野生藏羚羊)
机库集成环境监控系统,能够实时感知天气变化,并搭载烟火识别AI系统,通过红外模块锁定热源,可快速发现火点、烟点隐患,获取分析火情态势,同时搭配喊话器、照明器等负载,结合森林防火监控平台、护林员巡山等构建起空天地人一体化森林防火智能监测体系,为灾情研判提供有力支持。
截止目前,机场累计飞行80余次,巡航路线达600公里,为全区森林资源的保护与管理提供了坚实的技术支撑,进一步推动智慧林业全面发展。
林业工作事关国民经济发展、乡村振兴、生态安全,特别是偏远山区往往是森林资源富集区、生态环境重点功能区与深度贫困区相叠加,是林业工作的重点区域。
科技赋能林业!利用无人机等现代科技手段,助推传统林业工作转型升级,实现可持续管理与发展。随着技术的不断进步和应用范围的扩大,无人机技术将会在林业中发挥越来越重要的作用,成为科技与自然和谐共生的典范。