轻小型无人机在新一轮退耕还林工程外业中的应用

赵 强

（甘肃省天水市麦积区林业和草原局， 甘肃 天水 741020）

林业数据资源是林业技术部门生产中的重要数据依据。无人机技术的迅速发展为行业的信息化、数字化提供了便捷途径，以轻小便捷、安全性能高、机动性强、操作简单、控制灵活、多空间使用的特征，为林业的迅速发展提供了良好条件，有效解决了新一轮退耕还林工程中，偏远图斑人工难以核查、安全不能保障、外业核查效率低的问题。

退耕还林是从保护和改善生态的角度出发，将水土流失严重的耕地，沙化、盐碱化、石漠化严重的耕地以及粮食产量低而不稳定的耕地，有计划、分步骤地停止耕种，因地制宜地进行造林种草，逐渐恢复林草植被，是我国乃至世界上投资最大、政策性最强、涉及面最广、群众参与程度最高的一项重大生态工程。

2014年启动的扩大新一轮退耕还林工程是党中央、国务院做出的一项具有远见卓识的英明决策，是在水土流失和土壤沙化危害最突出的历史背景下提出的生态文明建设和林业转型发展的标志性工程，是我国促进人与自然和谐、建设生态文明和美丽乡村的战略举措，是促进农民脱贫致富和全面施行乡村振兴的客观要求，对增加西北干旱地区植被覆盖率、维护生物多样性、净化空气、调节气候，彻底治理水土流失具有里程碑式的意义。

依据《新一轮退耕还林还草总体方案》，为促进林业科学、合理、持续发展和创建生态宜居的绿色环境，把严重沙化、生态承受力弱、不适宜耕种的15°～25°以上坡耕地进行规划，以此达到绿化、美化效果，遏制耕地水土流失、土壤冲刷，为进一步推动生态环境保护和高质量发展起到重要作用，更对连片特困地区的生态文明建设，实现区域生态、经济文明科学发展，促进农村经济发展发挥了积极作用。

智飞地图（无人机G I S App）是国内唯一一款可加载海量地理空间数据，并智能控制无人机飞行的移动信息管理平台，颠覆性的将轻小型无人机普及到各行各业的实际工作中，开辟了轻小型无人机移动GIS应用的创举，大幅减少了外业核查运营成本，提高了作业效率。以往的无人机飞控App不能存储、加载带地理坐标的地图，导致核查区经常出现规划的飞行区域和实际需要的区域存在非常大的误差，增加重复作业的强度。现在智飞地图能把各类矢量数据（支持shapefile、gdb、mdb、kml、dwg等管线、规划及各行业专题图）和栅格数据（支持GeoTIFF、Imagine、JPEG、GRASS Raster、Grid等格式）汇聚一体，形成专属的飞行地图，对照空间数据（支持CGCS2000、西安80、北京54、WGS-84、独立坐标等坐标系）精准规划飞行区域、合理规划航线，保障飞行任务科学、安全、高效。

现将轻小型无人机在新一轮退耕还林工程外业核查中常用功能和使用方法作简单介绍。

1 智飞地图外业应用方法

1.1 前期准备

卫星影像下载采用Bigmap软件下载天水市境内高清卫星地图数据，下载卫星地图数据120G，影像精度0.5米，坐标设置为投影坐标CGCS2000_GK_CM_105E。

矢量数据采用shp格式的甘肃省新一轮退耕还林数据，由小班基本信息（A字段）和检查验收信息（B字段）两部分组成。外业核查使用小班基本信息，包括户主名、户主身份证号、退耕合同号、小班号、作业面积、土地权属、林木权属、空间地理位置信息及施工信息等共142个字段。

经过影像的预处理、空间配准、内容融合；影像增强、影像镶嵌和裁切、图幅整饰处理等，形成TIF格式栅格文件，作为调查的基础地理数据。

打开智飞助手软件，点击“创建数据”进入创建地图页面。将矢量化的甘肃省新一轮退耕还林数据工程图斑、天水市境内高清卫星地图栅格影像等基础地理数据转换为.soly智飞地图专用格式。

字段设置是为字段设置别名，在矢量化的退耕还林属性数据库中可能会有很多数据，根据标准大多是英文大写字母，为了避免混淆和忘记我们可以设置别名，方便我们查看。并且在“创建数据”处点击“编辑”，可以为字段添加值域，即字段可选项。

“创建数据”点击“标注”，可以设置显示的标注字段，如选择图斑编号、地块编码、设计面积、树种组成、户主身份证号、退耕还林合同号等，设置显示字体的大小和颜色，便于在飞行时实时查看。

1.2 手动飞行

新一轮退耕还林工程外业核查采用大疆御Mavic 2 Pro专业版无人机。大疆御Mavic 2 Pro专业版采用哈苏航拍相机可提供色彩精准的优质素材保证外业核查退耕图斑时能够快速区别图斑与植被的颜色。安全性方面：拥有遍布机身的全方位10个视觉传感器及红外传感系统，提供了六向环境感知能力，同时在机身下方还有LED补光灯，全面提升了无人机在复杂飞行环境中的安全性；在图像传输方面：控制距离最远可达8公里，即使在微风的环境下，配合高精度三轴云台可稳定拍摄4K超高清视频与2000万像素照片，满足用户在户外的航拍作业需求；稳定性方面：可在室内外稳定悬停、飞行，具备自动返航及障碍物感知功能，并且能够实现丰富且易用的智能飞行功能。

通过USB数据线或智飞助手，将核查图斑数据离线加载到智飞地图作为飞行地图，即使在没有网络的山区，也能快速直观地掌握图斑情况。手动内八启动无人机，升空后控制无人机图标指向核查目标区域。飞行过程中尽量使机头朝前飞行，云台水平，最大程度保证智能避障的开启。

2 智飞地图现场判读、核查

在了解退耕还林图斑的分布之后，可根据分布情况选择一个起降点，利用无人机依次图斑范围现场拍摄退耕还林现状图斑照片。核查图斑现状时，界面上会出现蓝色的拍摄范围框，当无人机拍完了照片后，直接就能将照片叠加到智飞地图上显示，通过图传对比高清卫星地图遥感影像和疑似变化退耕图斑等数据，现场判读图斑变化情况，来判断树种成活率和栽植比例情况。快速掌握甘肃省新一轮退耕还林工程实施情况。

对于一些退耕图斑分布较密集的区域，还可以通过智飞地图来设置重叠度（包括航向重叠度和旁向重叠度），航向重叠6 0%～8 5%，旁向重叠60%～75%。飞行高度可以根据实际地形调整相关参数，无人机会自动获取退耕实施作业区域正射影像。根据最新的高清影像，室内就能快速判读退耕图斑现状，并准确地勾绘提取出退耕图斑内的变化范围。

通过高清影像提取新一轮退耕还林图斑变化范围的方式，让作业人员不用再拿着GPS、测亩仪和图纸到现场核查退耕图斑现状、记录退耕图斑变化的边界，无论是准确性还是效率都能得到极大地提高。

3 结束语

随着高新技术在林业行业上的不断应用，可以预见，轻小型无人机将会在未来的林业生产中将会扮演更重要的角色。智飞移动GIS地图的应用能为林业一线工作人员提供准确的图斑核查效率，便捷的核查速度，提升了核查人员因地形因素造成的安全隐患问题。无人机技术以其灵活性好、操作简单、易保养、使用、维护成本低、安全风险系数小等优点在现代及未来遥感林业中发挥着非常重要的作用，被广泛应用于林业资源调查、林地征占用、林地林权管理、古树名木管理、天然林保护工程、林业有害生物防治和病虫害调查等，特别是在大型林业灾害发生后的监测以及后续林业持续发展中发挥着巨大的作用。