罗坑自然保护区无人机应用分析
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作者:刘海洋 何南 钟志成 丁冬静 曾凡海 吴志锋 伍伟强
摘 要：近些年来，无人机在国土监测、森林防火、科研监测等方面得到了广泛的应用，具有分辨率高、操作性强、效率高等优点。该文以广东曲江罗坑鳄蜥省级自然保护区为例，分析了保护区对无人机的迫切需求，并介绍了无人机技术在保护区的应用情况。
关键词：无人机;应用;罗坑自然保护区
中图分类号 V279 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）16-0120-02
无人机是一种不载人的飞行器，其操控上由无线电遥控设备及自备程序控制完成。与载人驾驶的飞机相比，无人机的优势是体积小、造价低、操作应用更为简单，能够以更低的成本对辖区内的险情进行侦查，从而有效地监控森林资源及生态环境的安全、森林病虫害、野生动植物资源等[1]。目前，无人机已经在国土资源的监控、农业植保、灾后救援重建等多个方面得到了广泛的应用。
罗坑自然保护区地处广东省北部，南岭山脉中段南麓，属中亚热带湿润性季风型气候区，山地气候特点明显，多年平均气温20.1℃，年平均日照率37%，年平均降水量2115.8mm。保护区面积18813.6hm2，属于中低山区，境内山岭连绵，重峦叠嶂，大大增加了作业的难度，因而今后可积极引进推广无人机进行各项作业。
1 罗坑自然保护区管护工作现状
1.1 人力物力投入相对不足，原生性植被占比大 目前，我国包括罗坑在内的很多保护区在管护中存在的普遍问题是人均管护的面积大、设备不足等[3]。罗坑保护区总面积18813.6hm2，境内地形复杂，海拔高度差大，最高峰的海拔在1586.8m，最低点的海拔196.5m（位于罗坑水库坝下）。一般情况下，管护人员在巡山护林时都是按巡护线路，只能巡护到巡护线路两旁，巡护范围有限;而且巡护强度大，有些路线山高路陡、乱石遍布，巡护1次要1d，容易对管护人员的人身安全造成重大威胁。罗坑保护区内的森林覆盖率为77.2%，林业用地面积达17647.2hm2，占保护区总面积的93.8%。其中，主要的林分类型为天然阔叶林，面积为11976.2hm2，占保护区总面积的63.7%。此外，保护区内具有较强原生性的植被面积占保护区总面积的73.9%，其中，具有较强原生性特点的亚热带常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林的面积达10789.7hm2，一些海拔高的山体上部也有很强原生性特点的灌木丛分布，面积约3114.6hm2。
1.2 动植物资源种类丰富，动态监测难度及成本较高 罗坑自然保护区内动植物资源丰富，分布野生维管植物205科698属1464种，在广东省野生维管植物种类中占比达24.7%，其中蕨类植物40科82属163种、裸子植物7科9属13种、被子植物158科607属1288种，其中有国家重点保护植物17种;野生脊椎动物有341种，隶属29目96科221属，其中国家重点保护动物39种、广东省重点保护动物20种、中国濒危动物红色名录物种49种、世界自然保护联盟（IUCN）物种红皮书物种26种、国际贸易公约（CITES）濒危野生动物物种35种。由此可知，罗坑保护区的生物多样性非常丰富，有着巨大的保护利用价值。为了对保护区内的森林结构、功能、多样性物种的动态变化、水文资源、土壤、径流等进行充分了解，以针对性地将各项保护措施落到到位，需要不定期开展动态监测[3]。而如此丰富的植被类型以及水文资源，仅靠人工监测，不仅要耗费大量的时间、精力，还会降低监测的效果，存在一些“盲区”，不利于后续科学保护策略的制定。
1.3 林分复杂，实施病虫害监测及防治的难度大 保护区内有大量的森林资源，生态系统层次分明，包括高大的乔木层、居中的灌木层、低矮的草本层等，长势繁茂，加上保护区内很多地方禁止人为干扰，道路年久失修、各类植被丛生，不利于人工开展病虫害的监测工作，且防治工作的难度也很大[4]。
2 无人机技术在保护区的应用分析
2.1 巡山护林，有效地打击乱砍滥伐、偷猎等行为 罗坑自然保护区内地形复杂，山高路陡，人工开展巡山护林的难度较大，通过无人机则可以大大提高巡山的效率，有效保护区域内的森林资源。保护区一般山高林密、坡度较陡，有些路线巡护1次要1d，对管护人员的身体、耐力都是一种考验，用无人机代替管护人员巡山护林对巡护人员的人身安全也是一种保障。无人机还可以搭配热成像摄像头等多种工具使用，将茂密丛林中的人类形体拍摄下来，或者追踪偷猎者的营火等，將拍摄的图像或者视频传送给林业管理人员，为其围捕获偷猎人员提供线索[4]。
2.2 监控保护区内野生动植物资源的栖息环境 利用无人机上高性能的航拍摄像头对保护区内的栖息地进行周期性的拍摄，通过这些周期性的数据，包括树冠密度的改变、水源总量的变化、河床的侵蚀等，对栖息地环境的变化做出科学的判断。无人机的航拍效率高，大片区域可以在较短的时间内完成，通过适当缩放图像判断栖息地附近人类活动的变化情况。
2.3 对森林火灾进行侦测、防御以及灭火 无人机在日常巡查航拍的时候通过热成像摄像头，可以对保护区内的森林火情全天候地进行侦测，便于及时发现火情，在火情很小的时候即可做出反应，指导人们迅速开展防控工作，提高灭火效率，尽早将火情控制住，减少人员的伤亡[5]。无人机的监控可以实现无死角，实现对保护区内地面人工巡护无法经常达到的偏远地带的监测，对于可疑区域，可采取长时间悬停监控等方式实施重点监控，在有较大烟雾的情况下迅速查探到高温火点，为有效开展灭火工作提供指导。随着无人机技术的不断提高，有些大升力的无人机可以搭载简单的灭火工具如灭火弹，对一些森林火灾快速进行扑灭。
2.4 实施森林病虫害的监测及防治 罗坑自然保护区内地形复杂、山高坡陡，植被繁茂，对森林内的病虫害发生情况的监测、防治等，可以通过无人机技术来完成，实现远距离遥控操作，对作业的高度、药液漂移距离等进行调控。无人机飞行时机翼的旋转可产生下旋气流，对药液更好地穿透林层有很好的作用，一方面可提高防治的效果，节约药剂成本;另一方面，操作人员可实现远距离操作，避免因长期接触药剂而对喷洒人员造成身体伤害[6]。
参考文献
[1]王海霞，丁春莲，韩奋.无人机遥感技术在自然保护区管理中的应用研究[J].科技创新与应用，2018（12）：187-188.
[2]隆珑.森林资源调查中无人机遥感技术的应用探讨[J].低碳世界，2018，179（5）：384-385.
[3]贾慧，杨柳，郑景飚.无人机遥感技术在森林资源调查中的应用研究进展[J].浙江林业科技，2018，38（4）：92-100.
[4]王超.试论无人机技术在自然保护区建设中的应用前景[J].新农业，2018（9）：51-52.
[5]张瑛.无人机在森林类自然保护区森林防火中的运用分析[J].绿色科技，2018（8）：45，59.
[6]张磊，孙学刚.简述无人机+应用平台技术在自然保护区建设项目管理中的应用[J].甘肃林业科技，2017（1）：14-15.
（责编：孙宏民）
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