無人機航拍技術在遼寧省水行政執(zhí)法巡查中的應用

江 震，馬 宇，史建國

（遼寧省水利廳水政監(jiān)察服務中心,遼寧 沈陽 110003）

1 水行政執(zhí)法現(xiàn)狀

水行政執(zhí)法是水行政主管部門依據(jù)水法律法規(guī)賦予的權利對違法的單位和個人進行審批、許可和處罰的活動，但廣義上的執(zhí)法是指巡查、立案和處罰等行為，如何做好巡查是水行政執(zhí)法工作的基礎和關鍵。近年來，遼寧省各級水行政主管部門認真貫徹執(zhí)行國家依法治水重大決定，不斷加強水行政綜合執(zhí)法，強化水政執(zhí)法日常巡查與監(jiān)管，全省水事管理秩序得到明顯好轉，依法治水管水能力得到進一步改善。但還存在一些亟需解決的問題，主要表現(xiàn)在非法盜采砂石問題依然存在，肆意偷采水資源問題比較突出，破壞水利工程設施時有發(fā)生等?？梢娝?zhí)法監(jiān)管任務日益繁重，執(zhí)法監(jiān)管工作面臨空前嚴峻形勢，加強水行政執(zhí)法監(jiān)管工作，發(fā)展水行政執(zhí)法信息化建設，無人機在水行政執(zhí)法巡查工作中的應用值得研究。

2 無人機基本情況

無人機是由無線電遙控設備、應用程序和飛機模型等部分組成的小型不載人飛機，無人機按照大小、用途等屬性分類，種類很多，水行政執(zhí)法工作中常用的無人機大多是民用無人機（小型無人機），屬于政府公共服務適用范疇，特點是成本低，體型小，易操作，便攜帶[1]。遼寧省常用的無人機是國產大疆品牌精靈4，機身重量2 kg，最長飛行時間可達60 min，水平飛行最高速度可達14 m/s，垂直移動最高速度可達6 m/s，拍攝有效像素可達2000萬，有障礙物感知系統(tǒng)，及失聯(lián)和低電量返航等功能。

3 無人機在水行政執(zhí)法巡查中的應用

3.1 河道巡查

借助無人機進行水行政執(zhí)法河道巡查作業(yè)中，具有體積輕便、視角廣闊、實時傳輸和不受地形地貌影響等優(yōu)勢，可以對河道采砂、非法占河、破壞河道等涉河違法行為進行及時有效的巡查[2]，對非法盜采水資源等違法行為也有輔助偵查作用，有利于提高河道領域水行政執(zhí)法案件的結案率。目前遼寧省各地相繼在河道水行政執(zhí)法巡查中啟用無人機，切實全面推進落實無人機在水行政執(zhí)法工作中的應用，運用水利信息化科技手段不斷強化河道日常監(jiān)管巡查，更好地維護河道良好的水事秩序。

3.2 水庫巡查

為提升遼寧省防汛抗旱減災和生活農業(yè)供水保障的能力，建國以來遼寧省已修建了一定數(shù)量的水庫工程。截止2017年底，全省共有水庫792座，總庫容182.2億m3，其中大型水庫30座。

近年來，無人機也應用到了水庫庫區(qū)（水利工程保護和管理范圍內）的違法違規(guī)建筑和種植，及垃圾傾倒、非法采砂、水庫漁業(yè)破壞的日常巡查。輔助監(jiān)察提取位置和范圍等信息，還有對當水庫發(fā)生大面積水體污染、堤壩潰決或其它安全突發(fā)事件時，在人力不能及時或無法達到現(xiàn)場的情況下，通過無人機系統(tǒng)進行現(xiàn)場監(jiān)控，為管理人員提供決策依據(jù)[3]。

3.3 東水濟遼工程的運行管理巡查

3.3.1 建設期管線巡查

在遼寧省東水濟遼工程的遼西北輸水工程和大伙房輸水工程建設期間，借助無人機監(jiān)控系統(tǒng)通過對施工現(xiàn)場（隧道內和隧道外管線）、區(qū)域范圍、人員設備等的監(jiān)控，為后續(xù)的領導組織施工和保證施工現(xiàn)在安全提供決策。進行隧道內的航測工作，具有效率高、速度快、測量準確等特點，減少了勞動力的投入，也保證了測量人員的安全。

3.3.2 日常管線巡查

隨著大伙房水庫管線的運行和遼西北供水管線的建設通水，輸水線路的日常巡視管理提上議事日程，管理需求更加迫切。但是兩大輸水工程的東水濟遼工程輸水管線線路長、作業(yè)面廣、地形地貌復雜多變，因此需要人力巡查巡線的工作量極大，如遇到極端天氣等自然災害的情況下，巡查巡線工作甚至很難開展。但是通過采用無人機巡查技術，可以對東水濟遼工程的配水站、檢修道、閥井、通信光纜、工程界樁、標識牌等設施安全進行巡查，利用無人機結合高分辨率影像數(shù)據(jù)，快速和自動得到測區(qū)的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)和數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)據(jù)，通過自動處理后，及時發(fā)現(xiàn)各類違法行為（見圖1），運用水行政執(zhí)法視頻指揮系統(tǒng)及時通知管線巡線人員，避免了管線沿線漏水、管線上方違建、人為破壞等事故的發(fā)生，降低了巡查執(zhí)法人員的勞動強度，及時制止水事違法行為的進一步發(fā)生。無人機巡測技術可以通過測繪對管線進行數(shù)字化模型處理，利用全數(shù)字攝影測量或數(shù)字測圖技術建立數(shù)字高程模型(DEM),應用GIS的分析決策功能，并制定周期巡測計劃，及時監(jiān)測管線及其周邊環(huán)境的變化，為輸水管線的運行維護提供決策依據(jù)。

圖1 涉水違法行為航拍圖

3.4 水土保持巡查

在水土保持巡查中，無人機的使用可以實時掌握工程建設中擾動地表范圍、棄土區(qū)的分布、棄土量及水土保持措施現(xiàn)狀、植被覆蓋度、水庫保持措施和水土流失情況等監(jiān)測要素，為水土保持治理措施監(jiān)測與評價提供基礎，也為水土保持執(zhí)法提高了效率，及時了解各地水土流失情況，對今后的水土流失治理早決策、早處理[4]。

3.5 防洪抗旱減災

無人機巡查在遼寧省的防汛抗旱減災領域也發(fā)揮了重要作用。近年來，利用無人機對清原縣和岫巖縣抵御洪水、營口市和盤錦市抗旱水事糾紛，沈陽市、大連市和鞍山市等較大型城市的城區(qū)內澇等災害進行了巡查及三維建模（見圖2），為市政排水、應急救援等工作提供了第一手資料，發(fā)揮了重要作用。除此之外，還通過無人機系統(tǒng)的航測，實現(xiàn)對旱情的監(jiān)測，監(jiān)測種植的作物和面積。

圖2 城區(qū)內澇三維模型圖

3.6 其他應急處理

當輸水管線發(fā)生滲漏爆管，水庫水源地發(fā)生大面積水體污染、堤壩潰決、或其它安全突發(fā)事件時，在人力不能及時或無法達到現(xiàn)場的情況下，通過無人機系統(tǒng)進行現(xiàn)場監(jiān)控，為管理人員提供決策依據(jù)。

4 前景與展望

4.1 規(guī)范無人機的使用

由于無人機在我國出現(xiàn)和發(fā)展的時間不長，無人機在水行政執(zhí)法巡查的應用時間更短，相關的法律法規(guī)體系還不太完善，希望我國能在國家的層面上出臺法律法規(guī)來規(guī)范無人機的使用，讓他合法化、規(guī)范化和制度化。在無人機的年檢和校核上制定國家標準，讓政府和百姓操作使用的更加安全和準確[5]。

4.2 配備綜合性專業(yè)人才

由于科技的不斷發(fā)展，無人機技術的不斷更新，為滿足社會和行業(yè)的新需求，無人機的操作程序也將日益復雜，這就需要更優(yōu)秀的綜合性專業(yè)人才，在計算機的使用中要靈活專業(yè)，在水行政執(zhí)法工作中要業(yè)務精湛，在現(xiàn)有的機構形勢下，政府更需要招聘這種既懂得計算機操作，又精通水利與法律業(yè)務知識的綜合型人才，且加強定期的專業(yè)培訓。

4.3 加強政府經(jīng)費保障工作

普通的無人機價格相對不高，但有些水利領域或者水行政執(zhí)法案件中需要安裝更精確的測繪儀器或者設備，此類無人機價格高則上百萬元，因此需要財政部門在水行政執(zhí)法工作給予重視，切實保障水行政執(zhí)法巡查中無人機的配備，有助于更好打擊各類涉河涉水違法行為。

4.4 急需解決無人機的技術問題

一是電池續(xù)航時間較短，受傳統(tǒng)電池技術的影響，多數(shù)的無人機飛行時間不足1小時，甚至在20 min～30 min左右，工作和巡查時間相對較短，滯空時間有限，飛行時間也受到約束，沒有達到有效地巡查執(zhí)法，希望提升技術的發(fā)展，增強電池的使用時間。二是雨天信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性差，云層會對信號傳輸產生很大影響，干擾圖像傳輸和飛行控制信號傳導，希望在雨天里降低不安全因素，穩(wěn)定信號的傳輸，安全執(zhí)行飛行任務[6]。三是無人機像幅不夠清晰，無人機像幅小，會致使影像有明顯的畸變，內業(yè)工作難度增加，相信在我國5 G技術發(fā)展的今天，利用科技創(chuàng)新等手段，提高無人機的攝像清晰度會很快實現(xiàn)的。

5 結語

水行政執(zhí)法巡查是水行政執(zhí)法工作的最基本和關鍵環(huán)節(jié)，切實有效的發(fā)揮好無人機技術在水行政執(zhí)法巡查中的作用，有利于將水事違法行為扼殺在萌芽中，在水行政執(zhí)法辦案中也會提高效率，及時獲取取證資料，嚴厲打擊水事違法行為。因此如何充分發(fā)揮好無人機在水行政執(zhí)法巡查中的作用是當前和今后需要研究的課題，不僅需要無人機在制度、人才、經(jīng)費和技術上更加完善，更要在水利行業(yè)和社會上大力宣傳無人機在水行政執(zhí)法中起到的作用。要以點帶面，提前布局，讓更多的基層水政監(jiān)察部門使用好無人機設備，做好水行政執(zhí)法巡查工作，創(chuàng)造良好的水事秩序。