基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法.pdf

实用技术No.S1Vol.52SHANXI FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY第52 卷第S1期Sep.20232023年9 月山西林业科技D0I:10.19989/ki.1007-726X.2023S106基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法杨慧敏（山西省关帝山国有林管理局，山西文水032104)摘要：为了提高营造林成效监测质量与效率，降低监测成本，提出了基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法。应用无人机遥感技术，采集并处理营造林数据信息，计算营造林成效监测结果。试验验证表明，无人机遥感技术营造林成效监测方法的数据信息采集时间均值为6.55s，具有实时性与高效性；得到的区域营造林成林率精度均值为9 1.2 3%，具有精确性与可行性，可为相关部门提供了可靠的信息数据基础。关键词：无人机遥感技术；营造林效果；监测方法中图分类号：S771.8文献标识码：B文章编号：10 0 7-7 2 6 X(2023)S1-0016-02近年来，全国营造林项目数量不断增加，但对造林过程的质量控制与造林后成效的监测力度远远不够。营造林带来的生态效益是长远的，因此，对营造林项目建设后的成效进行监测非常重要。应用无人机遥感技术对营造林成效进行监测，可以有效提高营造林成效的监测效率与精准性，为营造林项目的管理与优化提供可靠依据，保证营造林项目及其相关产业的经济、生态以及社会效益，为国家经济快速发展与可持续建设提供优质的环境条件。1无人机遥感技术营造林成效监测方法1.1营造林数据信息的采集与处理营造林项目建设现状、成林面积、造林数量等数据信息的获取，是营造林成效监测工作的核心环节。利用无人机遥感技术，以高分辨率影像作为数据源，可采集营造林时间、空间等多维度的综合信息数据。在采集信息的过程中，无人机遥感技术可以通过小波去噪、坐标系变换、校正及融合等算法，消除采集数据在光谱空间与实际空间之间的视觉差异，获取到更加真实的营造林数据信息。为了提高数据的适用性，将初始采集到的营造林数据进行归一化处理，公式为：mine，eemaxmin式中：e为初始采集到的营造林数据信息；e为经过归一化处理的营造林数据信息；emax为原始营造林数据的最大值；emin为原始营造林数据的最小值。经过归一化处理，可将营造林原始数据的计量单位、格式等差异信息进行统一、集成计算，为后续营造林成效监测的相关计算奠定数据基础。1.2营造林成效监测结果计算应用无人机遥感影像，实现了对营造林检查范围的全覆盖，可精确获取营造林地块的基本现状信息。在此基础上，根据不同的计算、计量方式，得出营造林不同方面的成效监测结果。基于无人机遥感技术的营造林质量监测方法见表1。表1基于无人机遥感技术的营造林质量监测方法序号监测内容监测方法根据无人机遥感技术获取的中分辨率影像，分析光谱信息，观察营造林(1)植被消长小班影像，判断营造林区域植被是否发生消长将无人机遥感技术与营造林区域的地理信息结合，构建营造林小班数据(2)营造林小班数据库，应用遥感影像判读数据，监测营造林区域的造林、封育以及宜播面积等信息根据遥感数据，判读营造林是否成(3)成林率林等在一定的时效范围内,通过表1所示监测内容和方法，可以监测到营造林区域内水资源状况是否具有足够的承载能力，林木的生存发展是否具有循收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 5作者简介：杨慧敏（19 8 5一），女，山西清徐人，2 0 18 年毕业于山西农业大学，助理工程师。17杨慧敏：基于天造林成效监测方法第S1期环性与可持续性，区域内的生态群落是否具有多样性，以及该区域将来是否能形成稳定、健康的生态系统等。这些营造林成效监测结果，不仅可以直接反映营造林项目的建设效果与质量，而且对未来其他相关项目的开发具有深远影响。2试验验证为了检测无人机遥感技术营造林成效监测方法的可行性与应用效果，笔者设计了仿真模拟对比试验进行验证。随机选取5组山西省地区营造林历史数据，作为测试样本。分别应用基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法（试验组）、传统方法（对照组1）以及基于GPS定位技术的营造林成效监测方法（对照组2）进行数据采集，不同监测方法的数据信息采集时间见表2。表2不同监测方法的数据信息采集时间采集时间序号数据组/s试验组对照组1对照组2(1)第1组6.1859.8710.34(2)第2 组7.2286.529.67(3)第3 组6.3976.339.35(4)第4组6.8761.498.99(5)第5组6.0858.1910.18(6)平均值6.5568.489.71由表2 可知，试验组方法的数据信息采集时间低于对照组1和对照组2。试验组方法的数据信息采集时间均值为6.55s，分别比对照组1、对照组2低6 1.9 3 s、3.16 s。表明试验组方法可以更加迅速地获取、采集营造林基本数据,具有实时性与高效性。与上述试验条件一致，分别应用3 种方法监测营造林区域的成林效果。将监测结果代人公式中计算监测区域的营造林成林率，计算公式为：m=n(nir)-m(red)/n(nir)+m(red)。式中：m为营造林植被指数;n（n i r）为红外波段的反射率;n(red)为红波段反射率。设监测方法的阈值变量为s，当ms，表示营造林成林；反之，表示营造林未成林。计算不同监测方法得到的成林率，并与实际成林数据对比，得出成林率监测精度，结果如图1所示。由图1可知，试验组方法得到的监测区域营造林成林率精度高于对照组1和对照组2。试验组方法得到的监测区域营造林成林率精度均值约为91.23%，分别比对照组1、对照组2 高3 2.58%、22.84%。表明试验组方法能够更准确地监测营造林成林率，具有精确性与可行性。100试验组口对照组1对照组2806040200第1组第2 组第3 组第4组第5组营造林数据组图1营造林成林率监测精度对比上述两组试验结果表明，基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法，可以更加高效、精准地对营造林成林情况等信息数据进行实时监测，为相关部门提供可靠的信息数据基础，对营造林项目及其相关产业的经济、生态效益提升具有重要意义。3小结对营造林质量的监测不仅包括对建设结果的监测,还包括对营造林每个建设阶段的实时监测。笔者结合现代技术，提出了一种基于无人机遥感技术的营造林成效监测方法，可通过实时监测，发现营造林过程中存在的问题，提出相应的改善或补救措施，保证营造林项目的建设质量。参考文献：1刘晓双，李才文，龚直文.营造林成效遥感监测方法适用性研究J.西北林学院学报，2 0 2 1，3 6（3）：2 0 3-209.2黄维，董文渊.威信县营造林改革成效及存在问题与对策研究J.当代农机，2 0 2 2（9）：8 9-9 0.3王小昆,王耀，于世勇，等.基于遥感技术的全国营造林监测体系建设构想J.林业资源管理，2 0 2 0（5）：52-57.4宋彦会.林业工程中营造林质量的影响因素及应对措施J.南方农业，2 0 2 2,16（10）：57-59.5熊颖郡.无人机遥感技术在生态环境监测领域的应用研究J.中国资源综合利用，2 0 2 1,3 9（2）：59-6 1.