基于RTK技术的无人机精准植树造林方法及其系统与流程

本发明涉及植树造林技术领域，具体涉及一种基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林方法及其系统。

背景技术：

飞机播种造林是指使用有人驾驶运输机沿一定航线按一定航高将种子播撒在规划区域内，其特点是速度快、工效高、成本低，能应用于交通不便、人烟稀少，其他造林方法难以实行的边远山区、荒野。

近年来，随着民用工业级无人机的兴起，为解决地形复杂的碎片化荒山荒地的植被恢复，国内开始尝试采用无人机代替有人驾驶大飞机进行飞播造林。其优点是利用了无人机高效、灵活、航高低、撒播精准的特点，对于净空条件差，地形复杂、地块小而分散的难造林地进行植被恢复。

现有的飞播造林，不管飞机播种还是无人机播种，均存在落种不均匀，形成的幼林常稀密不均，景观单调，态系统脆弱，生物多样性差，生态功能低下，用种量过大，与播种面积相比，成效面积和成活率都比较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种的基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林方法及其系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林方法，包括如下步骤：

(1)采用以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机对待造林的区域进行航测并获取地图数据，根据地图数据标记种植点，再将种植点传输到与地理测绘无人机连接的地面控制站；

(2)对种子进行包衣技术处理后再在外包包裹一层可在土壤中自然降解的弹头状外壳形成种子体；

(3)将步骤(2)获取的种子体安装在种子发射机上，再将种子发射机安装在以搭载gnssrtk系统的植树无人机上，所述以搭载gnssrtk系统的植树无人机已于地面控制站连接并已获取地图数据和种植点；

(4)根据将步骤(3)以安装好种子体和种子发射机的植树无人机按照地面控制站规划作业航线自主飞行至步骤(1)标记的种植点后控制种子发射机投放种子体至种植点。

进一步地，本发明所述的基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林方法还包括(5)采用搭载相机和gnssrtk系统的地理测绘无人机对种植点进行航测。

进一步地，所述对种子进行包衣技术处理是指将种子用放置在含有杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂和保水剂的多种成分的种衣剂内。

进一步地，所述种子发射机包括壳体，所述壳体内从右到左依次设有种子体安装腔、发射推动腔和压缩空气腔，所述种子安装腔的出口处安装有种子推动杆，所述种子推动杆连接有驱动机构，且其推动方向指向发射推动腔的出口，发射推动腔的出口处连接有种子发射管，发射推动腔内安装有推动结构，且发射推动腔与压缩空气腔连接，所述压缩空气腔连接有直流气泵，其内还安装在有密封塞，密封塞连接有电磁阀，电磁阀、直流气泵和驱动结构均与种植无人机的控制器连接。

本发明的目的还提供了一种基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林系统，包括以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机、搭载gnssrtk系统的植树无人机、地面控制站、种子体和种子发射机，种子体包括内层的种子、中层的包衣层和外层的弹头状外壳，所述种子体安装在种子发射机内，再将已安装的种子体的种子发射机安装在以搭载gnssrtk系统的植树无人机上；以搭载gnssrtk系统的植树无人机和以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机均与地面控制站连接，以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机对待造林区域进行航测并获取地图数据，并在地图数据上标记种植点，将地图数据和种植点均发送给地面控制站，地面控制站根据地图数据和种植点规划作业航线，以搭载gnssrtk系统的植树无人机获取地图数据、种植点和规划作业航线，植树无人机按照规划作业航线自主飞行至种植点后控制种子发射机投放种子体至种植点。

进一步地，所述弹头状外壳为可在土壤中自然降解的材料制成。

进一步地，所述包衣层包括杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂和保水剂。

进一步地，所述种子发射机包括壳体，所述壳体内从右到左依次设有种子体安装腔、发射推动腔和压缩空气腔，所述种子安装腔的出口处安装有种子推动杆，所述种子推动杆连接有驱动机构，且其推动方向指向发射推动腔的出口，发射推动腔的出口处连接有种子发射管，发射推动腔内安装有推动结构，且发射推动腔与压缩空气腔连接，所述压缩空气腔连接有直流气泵，其内还安装在有密封塞，密封塞连接有电磁阀，电磁阀、直流气泵和驱动结构均与种植无人机的控制器连接。

本发明具有以下有益效果：

(1)无人机搭载种子发射机实现精确种植，极大地减少了用种量，解决了传统飞播稀密不均的问题，能形成林相整齐均与森林植被；

(2)选用优良种子进行包衣技术处理，种植方式采用压缩空气装置直接射入土壤，使种子的着床率、发芽率和成苗率大幅度提高；不仅造林成效数倍于传统飞播，由于种子直接发芽生长不经过移植，比人工植苗造林的成活率和保存率更高。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的系统结构示意图。

图3为本发明种子体的结构示意图。

图4为本发明种子发射机的结构示意图。

图中标记：a、种子体；1、壳体；11、种子体安装腔；12、推动腔；13、压缩空气腔；14、种子发射管；2、种子推动杆；21、驱动机构；3、推杆结构；4、密封塞；41、电磁铁；5、直流气泵。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供的基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林方法包括如下步骤：

(1)采用以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机对待造林的区域进行航测，根据航测获取的高精度地图数据并按照造林设计配置标记为作业任务数据即种植点，地理测绘无人机将采集的高精度地理数据和标记的种植点传输给与其连接的地面控制器，地面控制器为现有技术的通用的无人机地面站，可以多个无人机连接，实现数据共享；

(2)对种子进行包衣技术处理后在外包一层可在土壤中自然降解的弹头状外壳形成种子体a；所述对种子进行包衣技术处理是指将种子用放置在含有杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂和保水剂的多种成分的种衣剂内，利于提供种子的存活率及初期生长的营养物质；所述外壳为子弹头的形状，便于后期将种子带入土壤中，且材料为土壤中自然降解的材料制成，不会污染环境；

(3)将步骤(2)获取的种子体a安装在种子发射机上，再将种子发射机安装在以搭载gnssrtk系统的植树无人机上；所述种子发射机以压缩空气为动力源，便于种子体a发射至标记好的种植点的土壤中；种子发射机类似目前竞技体育比赛中使用的气压式气枪，采用直流气泵进行恒压式充气；其具体的结构如图4所示，所述种子发射机包括壳体1，所述壳体1内从右到左依次设有种子体安装腔11、发射推动腔12和压缩空气腔13，所述种子安装腔的出口处安装有种子推动杆2，所述种子推动杆2连接有驱动机构21，且其推动方向指向发射推动腔12的出口，发射推动腔12的出口处连接有种子发射管14，发射推动腔12内安装有推动结构，且发射推动腔12与压缩空气腔13连接，所述压缩空气腔13连接有直流气泵5，其内还安装在有密封塞4，密封塞4连接有电磁阀，电磁阀、直流气泵5和驱动结构均与种植无人机的控制器连接，通过将直流气泵5先给压缩空气腔13内充入压缩空气，再控制电磁阀移动，再控制驱动机构21将种子字推动至种子发射管14内，密封塞4移动压缩空气快速充满发射推动腔12内，推动推动结构，推动结构将种子体a快速推送出去，从而实现将种子体a推送至种植点上；

(4)根据将步骤(3)以安装好种子体a和种子发射机的植树无人机根据规划航线自主飞行至步骤(1)标记的种植点后，控制种子发射机发射种子体a到种植点；

(5)采用搭载相机和gnssrtk系统的地理测绘无人机定期对种植点进行航测，通过航测可观察种子的生长情况，具体的航测时间可根据种子的生长周期来定，如3个月，4个月，在种子发芽到成长为健康的树苗时间的时间间期可以短一点，以便于种子未发芽或者其他原因死亡，可以进行补种。

实施例2

如图2所示，本实施例还提供了一种基于gnssrtk定位技术的无人机精准植树造林系统，包括以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机、搭载gnssrtk系统的植树无人机、地面控制站、种子体a和种子发射机。如图3所示，所述种子体a包括内层的种子、中层的包衣层和外层的弹头状外壳，图3中，中心为种子，黑色区域为包衣层，黑色边缘为外壳；所述包衣层包括杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂和保水剂；利于提供种子的存活率及初期生长的营养物质；所述弹头状外壳为可在土壤中自然降解的材料制成，便于后期将种子带入土壤中，且材料为土壤中自然降解的材料制成，不会污染环境。将所述种子体a安装在种子发射机内，所述种子发射机以压缩空气为动力源，便于种子体a发射至标记的种植点的土壤中；种子发射机类似目前竞技体育比赛中使用的气压式气枪，采用直流气泵进行恒压式充气。具体结构如图4所示，所述种子发射机包括壳体1，所述壳体1内从右到左依次设有种子体安装腔11、发射推动腔12和压缩空气腔13，所述种子安装腔的出口处安装有种子推动杆2，所述种子推动杆2连接有驱动机构21，且其推动方向指向发射推动腔12的出口，发射推动腔12的出口处连接有种子发射管14，发射推动腔12内安装有推动结构，且发射推动腔12与压缩空气腔13连接，所述压缩空气腔13连接有直流气泵5，其内还安装在有密封塞4，密封塞4连接有电磁阀，电磁阀、直流气泵5和驱动结构均与种植无人机的控制器连接，通过将直流气泵5先给压缩空气腔13内充入控制，在控制电磁阀移动，再控制驱动机构21将种子字推动至种子发射管14内，密封塞4移动压缩空气快速充满发射推动腔12内，推动推动结构，推动结构将种子体a快速推送出去，从而实现将种子体a推送至种植点上。

再将已安装的种子体a的种子发射机安装在以搭载gnssrtk系统的植树无人机上；采用以搭载gnssrtk系统的地理测绘无人机对待造林的区域进行航测，根据航测获取的高精度地图数据并按照造林设计配置标记为作业任务数据即种植点，地理测绘无人机将采集的高精度地理数据和标记的种植点传输给与其连接的地面控制器，地面控制器为现有技术的通用的无人机地面站，可以多个无人机连接，实现数据共享，以安装好种子体a和种子发射机的植树无人机根据规划航线自主飞行至步骤(1)标记的种植点后，控制种子发射机发射种子体a到种植点。

所述地面控制站还可以连接搭载相机和gnssrtk系统的地理测绘无人机定期对种植点进行航测，通过航测可观察种子的生长情况，具体的航测时间可根据种子的生长周期来定，如3个月，4个月，在种子发芽到成长为健康的树苗时间的时间间期可以短一点，以便于种子未发芽或者其他原因死亡，可以进行补种。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。