無人機在航道管理中的應(yīng)用淺析
——以蘇州航道為例

□ 王飛雄

2015年3月1日《航道法》正式實施，蘇州水運發(fā)展迎來了新機遇。近幾年來，蘇州市累計完成航道建設(shè)投資40多億元，整治航道里程184公里，建成沿江船閘2座，新增綠化面積87萬平方米。目前，蘇州市航道總長達到2786.4公里，占江蘇省航道總里程的11.4%，其中，等級航道里程843.17公里。

建設(shè)成果來之不易，所有這些成就都是蘇州航道人不懈努力的結(jié)果。但是，僅有建設(shè)是不夠的，還要在保護上下功夫。要想守住來之不易的航道建設(shè)成果，維護好航產(chǎn)航權(quán)需要航道管理部門積極作為，不斷創(chuàng)新執(zhí)法手段，著力提升航道管理水平，切實履職盡責(zé)。

一、航道管理綜述

目前，航道管理的主要抓手是巡航，按照《江蘇省航道巡查工作規(guī)范》，巡航中重點檢查內(nèi)容包括航道駁岸和綠化的完好情況；航標、標志標牌的完好情況；檢查航道界樁的完好情況；航道中有無影響通航的障礙物；是否有新建設(shè)施；規(guī)劃控制線范圍內(nèi)的保護情況；是否有在航道內(nèi)擅自取土（傾倒砂石）、擅自占用岸線的狀況了解航道通航狀況等?！督K省航道巡查工作規(guī)范》還規(guī)定：航道巡查頻次按照航道維護等級實施，二級航道每月巡查不少于8次，其中，船巡不少于4次；三、四級航道每月巡查不少于6次，其中船巡不少于2次；五級航道每月巡查不少于4次，其中船巡不少于1次；六至七級航道每月巡查不少于2次。

航道管理“量大面廣”，與之相比，航道管理人員配備力量就顯得相對比較薄弱，面對繁多的管理內(nèi)容，監(jiān)管壓力巨大。雖然航道人員做了大量工作，但仍無法完全滿足當前航證管理的實際要求。產(chǎn)生因巡航計劃制定不科學(xué)或部分巡航人員主觀能動性不強等造成信息滯后，使得相關(guān)工作不能得到有序展開，甚至陷入被動和僵局，給航道形象建設(shè)帶來了不良影響。通常情況下，巡航采取航道艇、執(zhí)法車、執(zhí)法人員步行等方式開展。巡航需要檢查的內(nèi)容很多，在實際工作中，能夠直接反映巡航情況的只有巡航日志。筆者在年度執(zhí)法設(shè)備管理檢查活動中發(fā)現(xiàn)，有的基層單位巡航日志記載的內(nèi)容主觀性、隨意性較大，有的巡航日志存在后補的情況，造成巡航日志不能客觀呈現(xiàn)出巡航原貌，無法真正起到巡航的作用。同時，還存在全年巡航頻率不足、覆蓋面不夠、效率不高，以及部分航道違法行為取證難、存檔資料不完備、巡航成本高等問題。要解決這些問題，無人機等新技術(shù)的應(yīng)用為航證管理提供了一條新的思路。

二、無人機相關(guān)知識介紹

1.無人機的特點

無人機是利用無線遙控或程序控制來執(zhí)行特定航空任務(wù)的飛行器。按飛行方式分固定翼無人機、旋翼無人機、撲翼無人機、飛艇。無人機可按照用途分為軍用和民用兩類，而民用無人機還可以分為行業(yè)應(yīng)用類無人機和消費級無人機。目前比較常用的主要是固定翼無人機和多旋翼無人機，固定翼主要的優(yōu)勢在于續(xù)航，一般可達24小時，飛行高度也比較高。多旋翼續(xù)航較短，但更加靈活，操作更簡單。無人機遙感監(jiān)測具有分辨率高、靈活機動、響應(yīng)速度快、客觀準確、不受地形地貌環(huán)境影響等優(yōu)勢和特點。無人機巡航具有巡查成本低、人員工作量小、反應(yīng)速度快、應(yīng)急能力強、空中視角廣、監(jiān)查效果好、資料類型豐富和便于存檔等諸多優(yōu)點，近年來逐漸在航道管理中得到使用。

2.無人機在航道應(yīng)用中的風(fēng)險分析

雖然無人機存在諸多的優(yōu)點和用途，但是在使用過程中受環(huán)境的限制存在諸多風(fēng)險，尤其是航道環(huán)境多變，無人機天生最怕的幾大因素都存在。

（1）無人機的天敵——水。航道系統(tǒng)中，水可以說是無時無刻不存在，但無人機卻最怕“水”。一方面，普通無人機的高度感應(yīng)系統(tǒng)在水面上感應(yīng)不到水面，所以智能躲避對水面無用，導(dǎo)致無人機自動返航或者在水面上空飛行時，如果全靠無人機的高度感應(yīng)很容易落水。另一方面。無人機屬于精密電子設(shè)備，天生有怕水的屬性，尤其在航道中，不光進水會造成電子元件損壞，而且進水就會掉入航道中。船只來來往往，想打撈起來較為困難。

（2）信號干擾源遍布。相關(guān)單位在對轄區(qū)內(nèi)航道航拍時發(fā)現(xiàn)，位于航道岸邊及跨域航道的設(shè)施。比如，通訊信號塔、高壓電線和橋梁對無人機有著極強的信號干擾。無人機在飛過這些設(shè)施的時候，都出現(xiàn)過控制屏幕綠屏、GPS信號弱、控制失靈、飛機高度不穩(wěn)定等問題。尤其是高壓線不僅會對信號產(chǎn)生干擾，而且會直接導(dǎo)致飛機碰撞而墜落，這主要是因為普通無人機的障礙躲避系統(tǒng)探測不到線路而造成的。而蘇州地區(qū)航道周邊密布高壓線、橋梁和信號塔等設(shè)施，飛行難度較大。

（3）操作能力要求高。因為無人機在天空飛行，受風(fēng)力、視線、信號環(huán)境等因素影響很大，這要求操作人員要有很強的空間感知、協(xié)調(diào)操作、軌跡預(yù)測和突發(fā)情況等緊急處理能力及豐富的航飛經(jīng)驗。比如，無人機飛躍高大的建筑物時，地面觀察人員要感知雙方的距離、高度差時有一定的難度，會有較大的視覺偏差。同時，高空中風(fēng)力都比較大，要穩(wěn)定航行需要對無人機不斷進行位置判斷和修正。

（4）航道管理部門的配套設(shè)備、軟件不足。無人機雖然在各個領(lǐng)域紛紛嶄露頭角，但是在航道管理中的應(yīng)用才剛起步。針對航道管理部門的實際需求，如航道影像自動對比分析、水面感應(yīng)、線路躲避、飛行路線記憶、更豐富的遙測技術(shù)等，還缺乏與之相應(yīng)的配套設(shè)備和軟件。

3.無人機在航道使用方面的相關(guān)建議

基于以上多方面的原因，無人機在航道上還未得到大規(guī)模使用。但近年來，蘇州航道的實踐可以發(fā)現(xiàn)，無人機在航道中的應(yīng)用不僅可行而且非常必要。

（1）將無人機列為輔助執(zhí)法裝備。航道管理部門應(yīng)該摒棄各自分散購買，小店零星采購的模式，統(tǒng)一采購，統(tǒng)一發(fā)放，統(tǒng)一管理，統(tǒng)一匯報使用情況和使用經(jīng)驗，定制適合航道管理的產(chǎn)品。

（2）通過使用，不斷改進需求。目前，針對水域環(huán)境的無人機功能開發(fā)還相對薄弱，航道管理部門應(yīng)加強無人機的使用，通過不斷收集其數(shù)據(jù)和體驗，及時匯總使用者的功能需求，主動對接無人機廠商，制造符合水域環(huán)境特點、滿足水上使用功能要求、解決航道使用需求的無人機和相關(guān)配件、軟件。

（3）建立一支航道無人機執(zhí)法隊伍。航道管理部門能熟練使用無人機的執(zhí)法人員屈指可數(shù)，目前主要采取第三方購買服務(wù)的方式，但是未來當無人機作為執(zhí)法裝備的時候，就需要有與之配套的操作人員，因此，要通過培訓(xùn)、選拔等方式積極培育航道無人機操作人才，組建一支航道無人機執(zhí)法隊伍。

三、無人機在航道系統(tǒng)中應(yīng)用場景設(shè)計

未來，當無人機真正大規(guī)模在航道中應(yīng)用時，相關(guān)部門首先要考慮哪些場景使用無人機能起到事半功倍的效果。

1.用于日常巡航

優(yōu)化現(xiàn)有巡航模式，利用無人機按照計劃進行例行航拍，尤其是對目前車、船無法到達，或者巡航花費時間較多的航道進行重點航拍。例如，滸關(guān)黃埭線受鐵路橋的影響，航道艇無法到達；蘇虞東線受水閘影響巡航難度較大；滸關(guān)運河11.8公里河段受312國道橋影響無法巡航到位等。這3個航段如應(yīng)用無人機巡航，能得到航道影像數(shù)字資料，使巡航報告立體化、直觀化、全面化，并通過相關(guān)視頻和圖像識別技術(shù)對資料進行篩查，智能找出違章違法行為。受航道上橋梁、管線、標志牌等因素影響，無人機巡航時要注意無人機飛行的高度設(shè)定、拍攝角度以及無人機選型等。

2.作為車船載設(shè)備

將無人機作為移動執(zhí)法裝備，隨車、船配合行動，對于巡航中由于地勢等原因無法查看等情況，及時放飛無人機進行查勘，掃除巡航中的盲點，及時發(fā)現(xiàn)違法建筑物。對于車、船無法到達的區(qū)域，或者不方便到達的區(qū)域，可以使用無人機選擇合適地段進行放飛，定點勘察。

3.許可事中事后監(jiān)管

采用無人機低空航攝技術(shù)獲取許可項目的影像資料，通過對比項目實施前后影像圖，對比分析項目進展情況，作為許可的附屬資料保存。利用無人機對在建項目進行臨時抽查拍攝，與執(zhí)法人員到場查勘形成對比，為決策提供依據(jù)。通過俯拍，可以核查平面布置與許可報送的圖紙的一致性。例如，執(zhí)法人員操控?zé)o人機從空中全程監(jiān)控晉福橋主跨拆除，及時了解施工動態(tài)，掌握航道相關(guān)信息，避免了執(zhí)法人員進入情況復(fù)雜的施工現(xiàn)場所存在的人身危險。通過航拍，執(zhí)法人員對現(xiàn)場施工情況一目了然，在整個檢查過程中未發(fā)現(xiàn)施工單位有向航道內(nèi)傾倒施工廢棄物的行為。有了這雙監(jiān)管“天眼”，航道執(zhí)法人員可不受時間、空間與地形等條件制約，不僅能有效掌握現(xiàn)場情況，加強許可項目的全過程監(jiān)管，還能進一步提高航道行政執(zhí)法效能。

4.基于電子航道圖的可視化業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

利用無人機與多波束等技術(shù)的融合，可以實現(xiàn)航道地形、水流、水深、洲灘變化、岸坡沖刷等信息的大區(qū)域快速采集，形成航道電子圖。同時建立航道數(shù)據(jù)中心，展現(xiàn)航道基礎(chǔ)設(shè)施的動態(tài)、靜態(tài)信息，通過航道異常信息自動識別和提示，全過程監(jiān)管許可事項。也可以通過建立橋梁通航高度顯示系統(tǒng)，向過往船舶實時播報當前的橋梁可通航高度，以保證船舶和橋梁的安全。

5.證據(jù)收集和補充

目前，對于市民的投訴舉報，從航道執(zhí)法人員接到舉報電話，到到達指定地點所需的時間較長，很難獲取第一手的違法證據(jù)。而無人機可第一時間放飛，抵達現(xiàn)場進行證據(jù)收集，便于及時發(fā)現(xiàn)并有效制止違法違章行為，一定程度上起到震懾的作用。還可以利用無人機噪音小、不容易被察覺的特點，隱蔽接近違法現(xiàn)場，通過不同角度的拍攝對違法現(xiàn)場進行更好的記錄。

6.許可前的實地核查

根據(jù)建設(shè)單位的申請資料和其提供的圖紙，航道執(zhí)法人員到擬建項目現(xiàn)場實地勘察時，可以利用無人機做好勘驗影像記錄。對于一些需要測量管道出土點距離的過河設(shè)施的許可，可以利用無人機航測技術(shù)進行測量，確保管線埋設(shè)位置和報送圖紙一致。由于擬建的臨時碼頭后方場地堆放了大量土方，導(dǎo)致航道執(zhí)法人員無法接近勘驗現(xiàn)場。航道執(zhí)法人員借助無人機對勘驗現(xiàn)場進行拍攝，通過拍攝的高清視頻和反饋的相關(guān)信息，執(zhí)法人員能較為全面、準確地掌握現(xiàn)場情況，直觀地了解擬建碼頭對航道的影響程度。

7.對外宣傳

利用無人機對重點航道段落進行多角度拍攝，宣傳生態(tài)航道建設(shè)，擴大航道部門的影響力，打造樣版航區(qū)。同時，利用無人機宣傳航道法等法律法規(guī)，起到普法的目的。

8.船閘現(xiàn)場指揮和調(diào)度

利用無人機拍攝突發(fā)情況，實時將現(xiàn)場情況回傳至指揮中心輔助決策。對船閘管轄區(qū)域進行實時航拍，可以記錄船舶進出閘航行動態(tài)、上下游航道船舶待閘情況，并與水面船艇巡查、地面安全巡檢無縫銜接，方便調(diào)度人員根據(jù)航拍情況進行指揮分流、超前預(yù)控。

9.檢查航道通視效果

利用無人機模擬船舶實際行駛的線路，通過反復(fù)觀看影像，觀察航道兩側(cè)的有關(guān)設(shè)施，檢查航道尤其是彎曲段航道的通視情況。

四、結(jié)語

航道管理部門將按照規(guī)劃繼續(xù)高質(zhì)量推進航道整治工程，加快構(gòu)筑高等級航道網(wǎng)絡(luò)，蘇州市干線航道網(wǎng)規(guī)劃將以三級、四級航道為主骨架，五級航道為補充，構(gòu)成干線相通、層次分明、通江入湖、連城達港的航道網(wǎng)絡(luò)。在加大建設(shè)的同時，蘇州航道管理部門也在不斷加強航道執(zhí)法力量，創(chuàng)新監(jiān)管方式。實踐表明，無人機的使用潛力巨大，在航道管理中的應(yīng)用場景廣闊，這就要求相關(guān)部門要在使用中不斷摸索，探究無人機在更多航道管理中應(yīng)用的場景，實現(xiàn)航道精細化、信息化管理。