一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法技术

本发明专利技术公开了一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，属于广义3S集成技术山地飞播造林领域。本发明专利技术集无人机UAV摄影测量技术、GIS空间区划与分析技术、GNSS空间导航技术以及空中高压弹射技术于一体，综合利用3S技术，从数据采集、空间区划分析到精准飞播造林营林一体化全流程作业，实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标。该技术方法是对现有山地造林技术的改进和创新，改变了传统山地造林的粗放作业方式，实现了高精度一体化作业模式，适合推广应用。

A method of mountain afforestation technology based on UAV / GIS / GNSS and high pressure ejection

【技术实现步骤摘要】
一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法一、
本专利技术涉及一种山地造林的方法，特别是一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林的技术方法。二、技术背景造林是指在无林地地区借助相关技术手段建立新林地的过程，因为造林工作是一个从无到有的过程，所以造林工作的难度可想而知。相比于平原造林，山地造林已成为我国林业工作中的重点与难点，受到社会各界人士的广泛关注，山地造林不仅能够起到保持水土、防风固沙的作用，而且从一定程度上对改善我国的生态环境有极大的促进作用。在发展经济的同时，必须兼顾生态环境效益，将人口、资源、环境三者协调起来。我国山地的面积大，树木的覆盖率相对比较高，但是随着工业化的快速发展，我国很大一部分森林资源遭到了破坏。在可持续发展理念的指引下，扩大山地的绿化面积、保持水土、积极探索山地造林技术也显得至关重要。但是，目前所采用的山地造林技术除了传统的人工造林方法外，就是利用粗放式的撒播造林法，这些方法虽然在山地造林方面也取得了一定的效果，但是存在着较为明显的缺陷和不足，具体表现为：(1)造林规划设计不合理，没有做到精准造林；(2)造林作业方式过于粗放；(3)造林树种选择不合理，没有做到树木种子宜地宜播；(4)造林土地贫瘠，没有对造林种子进行充分的准备处理；(5)造林后期抚育不当，造成山地造林成活率较低。三、
技术实现思路
针对现有山地造林技术存在的弊端和不足，改变传统山地造林的粗放作业模式，实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标，本专利技术的目的是提供一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林的技术方法。主要
技术实现思路
：1.一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征是：集无人机UAV摄影测量技术、GIS空间区划与分析技术、GNSS空间导航技术以及空中高压弹射技术于一体，综合利用3S技术，从数据采集、空间区划分析到精准飞播造林营林一体化全流程作业，实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标。2.所述的一体化全流程山地飞播造林技术，首先，选定带规划区域，利用UAV采集外业图像数据，通过数字摄影测量技术进行影像拼接和纠正，制作待规划区域数字正射影像图DOM；然后，利用地理信息系统GIS空间区划和分析功能，结合当地的气候、水文、土壤、温度、植被条件，对待规划区域DOM进行造林规划设计；再然后，根据山地造林条件以及UAV载重限制，设计合适的UAV高压弹射飞播器；最后，根据造林设计方案，选定适生树木种子，借助GNSS导航系统，利用UAV在规定区域内实现精准、高效飞播造林。3.所述待规划区域数字正射影像图DOM制作，是借助带差分UAV高精度导航定位技术和数字摄影测量技术实现的。4.所述GIS空间区划与分析，是根据DOM和当地属性要素，结合适生植被生长环境和分布条件，实现待规划区域的造林设计。5.所述UAV高压弹射飞播器，是利用锂电池供电、高压气缸、气体直推弹射方式实现动力发射的；装置包括弹射气缸、活塞、推进杆、锂电池以及配套的连接装置；可根据需要设定高压弹射的力度和速度。6.所述的无人机飞播树木种子需要经过准备处理，在种子外表粘着胶、药剂以及其他添加剂等包衣材料，增加树木种子的飞播粒径和本身重量，增加种子飞播后的成活率；不同的树木种子需要进行不同的处理方式，不同的种子需要经过破壳或脱蜡或去翅或脱芒处理，保证飞播前树木种子后期的成活率；树木种子需要根据当地条件选定，要选择适合生长的种子进行飞播。7.根据规划设计方案确定造林播区以及宜播地区域，根据山地地形条件确定UAV飞行航高、航迹，其中，最佳飞播航高为相对高差3m；根据UAV航高和播幅宽度，确定UAV航标线，由GNSS导航系统指导UAV按照规划方案进行精准飞播作业。8.所述山地造林复查效果不太理想的区域，需要利用UAV进行复播作业，实现飞播造林与营林相结合的作业方式。本项专利技术与现有方法相比具有以下优点：(1)利用广义的3S技术，通过科学合理的规划设计，制定合理的山地造林方案；(2)实现从数据采集、空间区划分析到精准飞播造林营林一体化全流程作业；(3)实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标；(4)节省大量的人力、物力成本，带来可观的生态效益、经济效益和社会效益。四、附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1——广义“3S”一体化山地造林技术示意图；图2——飞播无人机结构示意图；图3——高压弹射飞播器；其中，1表示飞播无人机本体，2表示电池，3表示高压弹射飞播装置，4表示动力装置，5表示储种装置，6表示弹射口，7表示传送带等其他设备。五、具体实施方式：利用广义3S技术，集UAV摄影测量技术、GIS空间区划与分析技术、GNSS空间导航技术以及空中高压弹射技术于一体，对现有山地造林技术进行了大胆改进和创新，提供了一种一体化、高精度、高效率的现代化山地造林思路和模式，具体是：(1)选定带规划区域，利用UAV采集外业图像数据，通过数字摄影测量技术进行影像拼接和纠正，制作待规划区域数字正射影像图DOM；(2)利用地理信息系统GIS空间区划和分析功能，结合当地的气候、水文、土壤、温度、植被条件等，对待规划区域DOM进行造林规划设计，确定造林播区和非播区，明确宜播地和非宜播地；(3)如图2、图3所示，根据山地造林条件以及UAV载重限制，设计合适的UAV高压弹射飞播器；(4)如图1所示，根据规划设计方案确定造林播区以及宜播地区域，根据山地地形条件确定UAV飞行航高、航迹，其中，最佳飞播航高为相对高差3米；根据UAV航高和播幅宽度，确定UAV航标线，由GNSS导航系统指导UAV按照规划方案进行精准飞播作业，实现精准、高效飞播造林；(5)对于山地造林复查效果不太理想的区域，需要利用UAV进行复播作业，实现飞播造林与营林相结合的作业方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征是：集无人机UAV摄影测量技术、GIS空间区划与分析技术、GNSS空间导航技术以及空中高压弹射技术于一体，综合利用3S技术，从数据采集、空间区划分析到精准飞播造林营林一体化全流程作业，实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标。

【技术特征摘要】
1.一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征是：集无人机UAV摄影测量技术、GIS空间区划与分析技术、GNSS空间导航技术以及空中高压弹射技术于一体，综合利用3S技术，从数据采集、空间区划分析到精准飞播造林营林一体化全流程作业，实现高效率、高精度、高成活率的山地造林目标。2.根据权利要求1所述的一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征是：所述的一体化全流程山地飞播造林技术，首先，选定带规划区域，利用UAV采集外业图像数据，通过数字摄影测量技术进行影像拼接和纠正，制作待规划区域数字正射影像图DOM；然后，利用地理信息系统GIS空间区划和分析功能，结合当地的气候、水文、土壤、温度、植被条件，对待规划区域DOM进行造林规划设计；再然后，根据山地造林条件以及UAV载重限制，设计合适的UAV高压弹射飞播器；最后，根据造林设计方案，选定适生树木种子，借助GNSS导航系统，利用UAV在规定区域内实现精准、高效飞播造林。3.根据权利要求1所述的一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征在于，所述待规划区域数字正射影像图DOM制作，是借助带差分UAV高精度导航定位技术和数字摄影测量技术实现的。4.根据权利要求1所述的一种基于UAV/GIS/GNSS和高压弹射飞播树木种子的山地造林技术方法，其特征在于，所述GIS空间区划与分析，是根据DOM和当地属性要素，结合适生植被生长环境和分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯仲科，刘金成，卢靖，林奕成，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11