无人机在林业病虫害监测中的应用

摘要：病虫害对于林业生产具有巨大的威胁，尤其是近年来，部分地区人工造林情况下，林分结构相对单一，一旦爆发大规模病虫害，造成的经济损失将难以估计，因此，病虫害的防治工作对于林业生产具有十分重要的意义，本次研究主要就无人机技术在林业病虫害的监测工作中的应用进行了讨论，希望通过本文的阅读，能够给林业病虫害防治相关领域的研究者或工作者提供一定的帮助和启发。

关键词：无人机；林业病虫害；监测；遥感技术

前言：林业病虫害是林业病害和林业虫害的统称，一般指能够对林业生产过程中的目标树种的正常生长发育产生影响的各种病害和虫害，林业病虫害的暴发，直接导致林业树种长势不良，严重时甚至导致大范围林地退化和死亡，给林业生产带来巨大的直接经济损失。传统的林业病虫害监测主要依靠人工地面调查，面对规模较大的森林时，护林员或者林农很难高频次地深入到林地深入进行调查，这导致了很多情况下，林业病虫害初期未能及时被监测，发现林业病虫害时往往已经大规模爆发或产生了爆发趋势，对于林业生产而言已经造成了一定程度的损害，这也与林业病虫害的监测初衷不符。无人机技术在林业病虫害的监测中得到了越来越多的应用，所谓的无人机监测技术，实际上是将无人机作为载体，代替人工，利用遥感技术进行拍照，完成对病虫害的监测，相比于传统的监测方式，具有更多的优势[1]。

一、无人机在林业病虫害监测中的优势

1.1 效率更高

无人机病虫害监测具有一定的高效性，这主要源自以下几个方面：一是无人机的航线，从林中转向空中，打破了常规监测路径，由于森林空间尺度大、地形相对复杂，传统的地面监测受限于复杂的地形，难以实现快速检测的目的，无人机的空中航线几乎没有阻碍，能够顺畅地完成监测任务；二是无人机搭载的相机分辨率很高支持在高速飞行模式下获取高质量图像，因此，即便在高速飞行状态下，无人机仍旧能够可靠的完成拍摄和监测任务。鉴于此，常规的无人机监测，能够实现一架无人机每小时监测100-200公顷的范围，相较于传统的人工地面调查模式，效率提升十分显著[2]。

1.2 精度高

传统的人工地面调查方式，精度往往难以得到保证，这主要是因为，人工调查的方式往往取决于相关工作人员的经验和技巧，在病虫害暴发的初期，很可能出现地面调查遗漏的情况，而当前的卫星监测技术，能够实现超大尺度的林地病虫害与火灾监测，但相关数据表明，其监测的准确率在75%～80%之间，无人机监测更加适用于中性空间尺寸的林业病虫害监测，利用高分辨率相机和多光谱传感器获取高质量图片，能够实现病虫害的综合监测准确率在90%以上，完全符合绝大部分的林业病虫害监测场景需求。

1.3 成本低

虽然无人机监测技术意味着需要投入一定的初期费用购买相关设备、进行技术培训，后期还要承担一定的设备维护和修理费用，但是从整体来看，相较于传统的人工调查模式，无人机技术效率更高，能够节约大量的人工，相关研究对比发现，无人机技术相较于续航贵的人工地面调查模式，成本仅为后者的十分之一-五分之一[3]。

二、无人机在林业病虫害监测工作中的常用模式

2.1 可见光图像模式

可见光图像模式是无人机林业病虫害监测中较为常用的一种模式，主要用于对大尺度林业空间进行病虫害的粗筛，利用无人机搭载可见光相机，对树冠层进行快速的拍摄，通过获取的图像了解树冠层的颜色变化、缺损情况等，进而对病虫害的发生以及发生点进行初步判断。

2.2 多光谱图像模式

多光谱图像模式适用于对林业中的植被进行快速监测，主要是利用无人机搭载多光谱相机进行反射光谱分析，由于遭受病虫害侵蚀的树木叶绿素水平下降明显，近红外光反射率受到影响，利用这一特性，结合无人机拍照结果，能够计算出目标区域的归一化植被指数，当该指标出现异常时，提示该区域可能出现病虫害或植被长势不良[4]。

2.3 高光谱图像模式

高光谱模式下，无人机搭载高光谱相机，能够实现对目标区域的病虫害的种类、程度等关键信息进行识别，这主要得益于高光谱相机针对数百个光谱波段的识别能力，进而帮助林业管理人员详细掌握病虫害的信息，制定具有针对性的治理方案。

三、无人机在林业病虫害监测中的关键

3.1 航线规划

航线即无人机飞行的路线，这对于无人机在林业病虫害的监测工作具有决定性意义，科学合理的航线规划，能够进一步缩短无人机巡航拍照的时间，提升监测效率，与此同时，在进行航线规划时，还必须考虑到监测时的天气以及附近是否存在其他无人机巡航任务，这样可以提升无人机监测的安全性，避免飞行过程中出现意外。为了提升监测的可靠性和科学性，一般采用平行航线或网格航线规划，保证对目标森林区域的全覆盖[5]。

3.2 数据处理

无人机拍摄到的数据，只有经过处理，才能够得到在林业病虫害监测工作中有实际意义的数据，由于无人机林业病虫害监测中，获取的数据以图片为主，因为在进行数据处理时，同样以图片数据的处理为主，一般来讲，常见的数据处理步骤包括预处理、配准和拼接等，预处理主要是通过校正、降噪、删选等方式，保证目标图像的质量符合分析处理的要求；配准是将符合要求的图像融合到空间坐标系中，便于形成直观的空间数据；拼接是将局部拍摄的照片进行联系，形成全局图样，便于对整个森林空间的病虫害情况进行整体分析和把控。

3.3 信息提取

信息提取技术是在数据处理步骤的基础上，对异常的病虫害数据进行提取和深入分析，进一步掌握病虫害的空间分布、类型、位置、程度等关键指标，便于相关管理者制定针对性的解决方案，快速响应病虫害，降低病虫害带来的经济损失。随着时代的发展和进步，无人机林业病虫害防治工作中，也在不断地引入智能化、信息化技术，通过大数据、电子信息技术、AI技术等，已经能够实现对无人机拍摄图片进行处理后，自动提取比对分析，异常情况自主报错等，这进一步提升了无人机在林业病虫害防治工作中的效率和可靠性，使得无人机技术在林业病虫害的监测和防治工作中，能够发挥更大的作用，势必将会得到更加广泛的应用[6]。

结束语

总而言之，无人机技术在林业病虫害的检测工作中，能够发挥其高效、准确、低成本的优势，相较于传统的人工检测优势明显，而与卫星技术相比，在中小型林业空间的病虫害监测工作中，同样具有较为突出的优势，我国东北、西南地区存在很多以林业为主要经济来源的地区，病虫害对林业生产造成的威胁较大，需要大范围普及无人机技术，来提升对林业病虫害的监测和防治效果，通过这样的方式，能够在一定程度上减少病虫害对林业生产带来的损失，提升林业生效收入，保证林业经济发展，这与当前我国乡村振兴战略的产业兴旺目标不谋而合，势必会成为下一阶段我国林业生产中得到广泛应用的关键技术。

参考文献

[1]江其柳,滕秋,姚恩琪,等. 昭平茶树病虫害监测与综合防治技术研究 [J]. 当代农机, 2024, (09): 92-93+95.

[2]杨新龙. 六盘山地区森林病虫害监测与防控技术研究 [J]. 农业灾害研究, 2024, 14 (09): 13-15.

[3]宗雷廷. 林业种苗病虫害监测及防治技术 [J]. 农村科学实验, 2024, (16): 109-111.

[4]王国蓉. 基于遥感技术的林木病虫害监测与预警研究 [J]. 当代农机, 2024, (05): 21-22+24.

[5]孔凡旺,任军,李伟,等. 森林病虫害监测与早期预警系统关键技术及应用 [J]. 中国林业产业, 2024, (05): 97-99.

[6]廖娟,陶婉琰,臧英,等. 农作物病虫害遥感监测关键技术研究进展与展望 [J]. 农业机械学报, 2023, 54 (11): 1-19.