无人机森林应急管理系统

野生动植物保护

无人机监测营救：作为野生动物监测、生物多样性检查的一种手段，无人机灵活性较强，无人机可在紧急情况下开展搜索和救援行动，能够提供紧急药物、调查非法捕杀、交易、使用野生动植物等违法活动、及时援助被困人员和野生动物等，很大程度上节约了时间和人力成本。

无人机森林火灾监测

通过无人机可以及时发现灾情，进而有效避免监测区域发生不可逆转的大型火灾。由于无人机具有精度高、速度快等特点，在扫描森林区域时，能够及时发现潜在的火灾威胁。

火势判断

无人机可见光和红外监测，可以快速定位火点、确定火情、进行林情勘查、拍摄现场照片、测绘过火面积、锁定相关人员，为森林火灾案件侦破查处部门提供有力线索和证据，有助于提升森林火灾案件的办案质量和办案效率。

滥砍滥伐

无人机技术补充了森林资源保护的方式，为森林生态系统的进步和发展起到了促进作用。在森林资源保护领域，无人机协助开展野生动植物保护、巡检监测滥砍滥伐等工作，有利于维持森林资源的多样性和持续性。

森林喊话

无人机具有机动性强、灵活度高、监测范围广的优势，且其操作灵活，深乡镇、群体活动多的地方以及林区等重点防火区域进行防火宣传，“隔空喊话”传播森林防火常识，提醒群众注意。

多光谱遥感变色立木监测方案

政策背景

作为我国唯一一个一级林业有害生物物种，松材线虫病对森林生态系统具有极高的危险性与毁灭性，现已扩散至18个省（区、市）、672个县级行政区，全国因松材线虫病累计致死松树达数十亿株，造成上千亿元的直接和间接经济损失。

u 2020年7月，国家林草局提出将在国家“十四五”期间开展松材线虫病防控五年攻坚行动，遏制松材线虫病快速蔓延势头，维护国家森林生态安全。u 2022年1月，自然资源部联合国家林草局发布《关于共同做好森林、草原、湿地调查监测工作的意见》（自然资发〔2022〕5号），严格规定了林业普查的目标与要求，旨在实现松材变色立木数量逐年下降的总体目标。u 松材线虫病作为毁灭性的森林病害，及时发现、及时处置、及时评估，刻不容缓。

行业现状及痛点

松材线虫的危害

松材线虫通过寄生在媒介昆虫体内进行传播，进入到松树体内后，开始破坏枝干导管，最终致死。病害具有病蔓延速度快、影响面积广、治理窗口期有限等特点，严重制约着松材线虫病害的快速治理。

松材线虫病害的主要危害症状为：针叶变为红褐色，针叶不脱落，树干可观察到明显的蛀干害虫侵害痕迹，同时病害也更易发生于针叶枯黄、生长缓慢的松树。

多光谱遥感原理

根据光谱遥感和植物表型学基本原理可知，不同种树木或者相同种树木的不同生长阶段、不同健康状态下，树木表现在不同波段的光谱反射率/发射率是不同的。松材变色立木的监测，根本上就是通过光谱仪器获取林冠不同波段的光谱反射率/发射率，进而判断林木的生长状况。松材变色立木多光谱遥感的核心思想是通过航空多光谱遥感的方式获取树木冠层信息，基于冠层光谱特征、形状纹理特征与空间维度特征等信息构建参数模型，多源信息自动化提取松材变色立木，同时抑制复杂背景。

多光谱影像对比

松随着遥感技术的不断发展，林业有害生物监测对高频性、全覆盖性以及准确性逐渐提出越来越高的要求。星遥感分辨率低，影像质量难以保证，无法实现单株变色树木的准确提取；无人机可见光遥感虽可获取高分辨率的精细化影像，但目视解译、算法识别的方式难以适应大面积、常态化的林业监测需求。因此，高精度、高时效的病害监测是未来林业有害生物监测的主要发展方向。而变色立木监察作为松材线虫病监测的有效辅助手段，为病害的准确提取提供可能。

航空、航天多光谱影像效果对比

多光谱遥感智能区分

在山地的复杂地物场景下，变色立木与健康松树水泥路等地物的光谱特征有显著差异，而对于黄土、枯草等光谱特征相近的地物以及形状纹理特征区分

多光谱遥感优势

（1）快：多光谱遥感一般都是基于画幅式成像，同时获取几张不同波长位置处的正摄影像，无需稳定平台和复杂的几何校正，只需在通道配准的基础上按照常规航测内业处理流程即可完成数据拼接和预处理校正。基于中小型无人机平台开展的低空遥感，使得时间分辨率得到了显著提高，单架次可以获取几千亩至十几平方公里区域的多光谱影像数据。

（2）准：由于多光谱相机的波段设置基于松材变色立木及背景环境的特征光谱，所以虽然通道数量没有高光谱多，但是仍然可以精确描述目标特征、精准抑制背景干扰，松材变色立木识别准确度可以做到90%左右。

（3）省：多光谱相机的价格一般是同样波长范围高光谱相机价格的1/10，且具有更轻的重量、体积，使得轻小型多旋翼、固定翼均可在无稳定平台的情况下便捷搭载，大大降低了硬件的采购门槛和使用成本。此外，多光谱遥感的数据量一般是高光谱遥感的1/10～1/100，极大降低了存储、处理、分析对电脑配置的要求，缩短了内业数据处理的时间。

方案流程

详细流程

无人机载多光谱遥感进行松材变色立木监测的工程应用需遵照传统无人机航摄的技术流程框架，考虑到多光谱遥感作业的部分特殊要求，针对性地梳理了一套完整的技术方案流程

①影像获取：以无人机采集可见光影像数据为例，首先按照测区范围规划航飞路线，采集拍摄一定重叠度的下视航片影像

②影像拼接：通过内业拼接软件，生成测区正射影像底图

③数据处理：数据处理软件采用全流程数据处理软件，同步支持多光谱、热红外与可见光数据，可自动进行多源数据的拼接、配准、辐射校正、融合等预处理。用于松材变色立木提取的专家算法封装在行业应用软件中，经过简单的交互操作，即可完成变色立木矢量位置、变色立木分布专题图等专项成果的输出，整体识别准确度可达90%

④数据成果：1、松材变色立木成果专题图为标注枯死树木位置的遥感专题图，直观了解所提取变色立木的空间分布信息；2、松材变色立木点位矢量文件：矢量文件包含坐标、编号、树冠面积的矢量数据集，为实地巡查人员提供位置标注，并支持数据交互；3、松材变色立木点位属性表：属性表包括投影坐标（X,Y）和经纬度等，可用于进行实地验证

松材线虫监测效果图

应用案例

无人机无线图传系统

方式一、无人机从高空采集视频后，通过WiFi/微波链路数据到达地面站/无人机遥控器，再由5G/4G无人机图传专用终端（5G/4G单兵）进行实时传输。

方式二、无人机从高空采集视频后，通过WiFi/微波链路数据到达地面站/无人机遥控器，汇聚于专用的便携指挥平台（5G/4G指挥箱）进行实时传输。便携指挥平台既作为管控中心，又作为图传终端，能将多路无人机画面进行汇聚、远程图传和管理，还能汇聚指挥中心、飞控手等视频，协助指挥中心了解飞控手所处区域的地面状况，各飞控手之间可相互通讯，建立临时前端应急指挥中心。

以上方式采用5G/4G等网络传输，不受距离环境影响，指挥中心可通过PC客户端、移动客户端或解码器上电视墙方式观看视频，完成整个高空图采实时可视化的任务。指挥平台不仅可以实时监看前端无人机，还可以接入多种前端地面设备，如单兵、车载、应急便携类终端，实现与前端的实时通信，将无人机视频完美地融合到了应急指挥的整体系统应用中来。

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