無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的應(yīng)用分析

陳鄭璐

（景寧畬族自治縣木材檢查站，浙江 麗水 323500）

隨著土地資源與用地需求之間的矛盾逐漸突出，對(duì)于封山育林與林業(yè)產(chǎn)業(yè)化改革產(chǎn)生的成果，既要大力保護(hù)，同時(shí)也要針對(duì)林業(yè)資源管理中存在的一些效率問題、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防問題等分析解決。尤其是進(jìn)入林業(yè)發(fā)展新階段，需要在林業(yè)執(zhí)法中加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用，整合通訊技術(shù)資源、無人機(jī)資源、地理信息系統(tǒng)資源，提升我國林業(yè)執(zhí)法的效率。

1.無人機(jī)應(yīng)用概述

1.1 無人機(jī)工作原理

在林業(yè)執(zhí)法中應(yīng)用無人機(jī)，需要精準(zhǔn)掌握其工作原理。結(jié)合現(xiàn)階段無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，無人機(jī)的系統(tǒng)組成主要包括飛行器、測控與信息傳輸系統(tǒng)、信息獲取和處理系統(tǒng)、地面控制紫銅以及保障系統(tǒng)等。從其工作原理看，主要是以無人機(jī)為載體，搭建起空中平臺(tái)，通過無人機(jī)搭載的高清攝影設(shè)備進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測。具體實(shí)踐中，無人機(jī)主要在以地面飛行控制系統(tǒng)為主的執(zhí)法范圍內(nèi)航線規(guī)劃，借助航線自動(dòng)實(shí)施航拍參數(shù)計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)高分辨正射影像的獲取，最后通過地面像控點(diǎn)導(dǎo)入坐標(biāo)，糾正正射影像，并在完成現(xiàn)狀區(qū)劃的基礎(chǔ)上獲取林地破壞、違法占地等方面的信息。

1.2 無人機(jī)的較優(yōu)勢

從無人機(jī)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，無人機(jī)林業(yè)執(zhí)法應(yīng)用具有明顯的成本低、效率高等特點(diǎn)。以無人機(jī)應(yīng)用的比較優(yōu)勢進(jìn)行分析，主要包括時(shí)效性優(yōu)勢、分辨率優(yōu)勢、節(jié)約資源優(yōu)勢。（1）以時(shí)效性優(yōu)勢為例，在林業(yè)執(zhí)法中應(yīng)用無人機(jī)，可以響應(yīng)低空飛行，通過短時(shí)間內(nèi)的便利操作，即可完成常規(guī)檢查與針對(duì)性檢查；而且對(duì)于天氣的要求相對(duì)較低。（2）以分辨率優(yōu)勢為例，無人機(jī)上配置的設(shè)備屬于高清鏡頭，其航拍影像分辨率可以達(dá)到1 厘米，因此，與傳統(tǒng)的攝像機(jī)記錄與攝相關(guān)監(jiān)測相比，其分辨率相對(duì)較高。（3）對(duì)于無人機(jī)的使用只需要配置一到兩名技術(shù)人員，可以有效降低人力資源投入，從而達(dá)到節(jié)約人力資本的目標(biāo)；同時(shí)，無人機(jī)的使用頻率與使用數(shù)量相對(duì)固定，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)法成本范圍內(nèi)的合理控制。

2.無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的技術(shù)應(yīng)用步驟

2.1 應(yīng)用準(zhǔn)備

在林業(yè)執(zhí)法中應(yīng)用無人機(jī)，需要按照一定的技術(shù)步驟進(jìn)行操作。首先，在應(yīng)用準(zhǔn)備階段，需要對(duì)無人機(jī)體、電池電量、各類搭載設(shè)備、地面控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)檢查；其次，需要對(duì)天氣狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)分析，規(guī)避大霧、大風(fēng)、降雨等天氣。第三，要求明確無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的使用規(guī)范，依法選擇適用的類型，檢查規(guī)劃外業(yè)飛行航線。第四，要按照執(zhí)法目標(biāo)定位、執(zhí)法管理內(nèi)容，設(shè)置影像相關(guān)參數(shù)，包括照片重疊度、地面分辨率、地面像控點(diǎn)布置等。

2.2 外業(yè)航拍

執(zhí)行外業(yè)航拍任務(wù)時(shí)，應(yīng)該以執(zhí)法范圍為依據(jù)，結(jié)合實(shí)際的航線進(jìn)行優(yōu)化處理；實(shí)時(shí)監(jiān)控地面成像；在布置好地面像控點(diǎn)的同時(shí)，采用動(dòng)態(tài)化的檢查方法，對(duì)航拍獲取的正射影像進(jìn)行檢查；最后，在評(píng)估復(fù)飛的可能性基礎(chǔ)上，完成外業(yè)航拍。

2.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)于外業(yè)航拍采集的正射影像，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)處理方案，運(yùn)用圖像處理軟件，如空中三角測量、影像預(yù)處理，進(jìn)行正射影像拼接處理，最后，生成林地破壞正射影像圖、林地占用正射影像圖等相關(guān)影像圖譜。

2.4 報(bào)告編制

針對(duì)數(shù)據(jù)處理生成的正射影像圖，需要配套的應(yīng)用外業(yè)測量像控點(diǎn)坐標(biāo)，糾正影像坐標(biāo)；然后，以當(dāng)?shù)亓值貓?zhí)法部門數(shù)據(jù)庫為參考依據(jù)，劃分出涉及違法占用、林地破壞現(xiàn)象的地塊，并根據(jù)現(xiàn)狀分析做出區(qū)劃與標(biāo)注；完成林地面積數(shù)據(jù)處理后，應(yīng)該結(jié)合無人機(jī)林業(yè)執(zhí)法任務(wù)，編制與之對(duì)應(yīng)的成果報(bào)告，并依照程序上交當(dāng)?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門。

3.無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的應(yīng)用分析

下面從應(yīng)用方法、應(yīng)用實(shí)例舉例、應(yīng)用分析，對(duì)無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的應(yīng)用展開分析。

3.1 應(yīng)用方法

在無人機(jī)林業(yè)執(zhí)法的實(shí)際應(yīng)用中，需要采用一些具體的方法。以常規(guī)林業(yè)執(zhí)法中的無人機(jī)應(yīng)用為例，具體如下：

3.1.1 地面像控點(diǎn)坐標(biāo)采集

首先，根據(jù)林業(yè)執(zhí)法中的無人機(jī)應(yīng)用需求，需要采用GPS-RTK（全球定位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)）進(jìn)行地面像控制點(diǎn)坐標(biāo)采集。一方面，需要按照當(dāng)?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法范圍或外業(yè)航拍任務(wù)劃定的范圍與精度要求，對(duì)地面像控點(diǎn)進(jìn)行合理布置；另一方面，要按照GPS-RTK 技術(shù)測量像控制點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確坐標(biāo)定位。

3.1.2 攝影測量技術(shù)

林地執(zhí)法中的無人機(jī)應(yīng)用中，對(duì)于執(zhí)法范圍的控制以正射航拍技術(shù)為準(zhǔn)，具體是選取垂直視角度進(jìn)行影像采集。因此，在相片采集過程中，需要對(duì)相關(guān)相片的航向、高度、坐標(biāo)、旁向重疊等參數(shù)進(jìn)行記錄；再進(jìn)行正射影像的分析處理。以輕小型無人機(jī)的調(diào)查精度要求為例，在其使用中，需要設(shè)置的飛行高度通常以小于260 米為準(zhǔn)，此時(shí)影像數(shù)據(jù)的地面分辨率獲取可以達(dá)到0.05 米以下。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

3.2.1 以無人機(jī)攝影測量外業(yè)作業(yè)為例

2020 年6 月14 日，某地林業(yè)執(zhí)法部門接到電話舉報(bào)，稱有人破壞林地，但是只知道大致的破壞方向，卻不知道具體的破壞地點(diǎn)。當(dāng)?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門迅速安排執(zhí)法人員，運(yùn)用輕型無人機(jī)，采用正射航拍方法對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行了有效檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的林木已經(jīng)破壞了一部分；通過對(duì)無人機(jī)航拍影像地面分辨率的有效控制，影像資料反映了破壞林地的現(xiàn)狀。并且迅速出動(dòng)警力對(duì)其進(jìn)行了現(xiàn)場抓捕。通過此次緊急事件的處理表明了無人機(jī)在林地執(zhí)法中的有效性，并且應(yīng)用GPS-RTK 對(duì)地面設(shè)置的3 個(gè)地面像控點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)測量，保護(hù)了破壞現(xiàn)場，違法分子面對(duì)現(xiàn)場證據(jù)與影像資料，供認(rèn)不諱。進(jìn)而有效保證了林地未遭進(jìn)一步破壞，對(duì)違法犯罪分子的林地破壞行為也起到了一定的震懾作用。

3.2.2 以無人機(jī)攝影測量內(nèi)業(yè)處理為例

隨著土地使用量的逐漸減少，一些林地區(qū)域的民眾或一些勢力集團(tuán)將黑手伸向了林業(yè)土地資源，并開展了一些非法的林地占用與林地破壞活動(dòng)。采用無人機(jī)正射影像方式，按照應(yīng)用程序進(jìn)行影像拍攝，生成正射影像圖，借助糾正方案獲得精準(zhǔn)正射影像后?？梢酝ㄟ^ArcGIS 軟件實(shí)施相關(guān)影像數(shù)據(jù)的室內(nèi)勾繪，進(jìn)而明確了解破壞現(xiàn)狀與占用情況。這種內(nèi)業(yè)處理方法，不僅能夠區(qū)域現(xiàn)狀地類，并對(duì)其面積進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，進(jìn)而獲取相關(guān)占用與破壞信息，也可以為進(jìn)一步進(jìn)駐林地現(xiàn)場進(jìn)行損毀程度確認(rèn)提供了精準(zhǔn)的參與依據(jù)與指導(dǎo)信息。

3.3 應(yīng)用分析

3.3.1 應(yīng)用比較分析

（1）與傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法中應(yīng)用的GPS 定位相比，無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的應(yīng)用可以避開樹木遮擋產(chǎn)生的精度下降問題；并克服林地自然地形條件與復(fù)雜環(huán)境產(chǎn)生的管理困難；尤其是，可以形成低風(fēng)險(xiǎn)、高效率的完整影像數(shù)據(jù)，進(jìn)而確保林業(yè)執(zhí)法時(shí)的客觀性。（2）與傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法相比，無人機(jī)航拍方式只需要對(duì)地面像控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)定位即可以達(dá)到精準(zhǔn)作業(yè)，而且，測量時(shí)間通常以每人12h 為準(zhǔn)，大大提升了執(zhí)法效率，而且，無人機(jī)的測量精度可以控制到0.05 米以下，能夠有效完成各項(xiàng)執(zhí)法任務(wù)。（3）與傳統(tǒng)執(zhí)法相比，無人機(jī)對(duì)于專業(yè)知識(shí)型人才的需求較低，可以解決傳統(tǒng)執(zhí)法中專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)不足的問題，同時(shí)，也以其比較優(yōu)勢達(dá)到了節(jié)約資源的目的，尤其是在整體上改善了執(zhí)法管理方式。（4）與傳統(tǒng)執(zhí)法相比，無人機(jī)的安全性、實(shí)效性能夠降低執(zhí)法風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化的林業(yè)執(zhí)法體系建設(shè)，從而在滿足執(zhí)法任務(wù)需求的同時(shí)，降低作業(yè)量，提升林業(yè)執(zhí)法中的效用生產(chǎn)效率。尤其是通過以上外業(yè)航拍的執(zhí)法案例可以證實(shí)，對(duì)于違法犯罪活動(dòng)具有事實(shí)上的震懾作用。

3.3.2 注意事項(xiàng)

通過以上初步分析雖然證實(shí)了無人機(jī)在林業(yè)執(zhí)法中的各種優(yōu)勢。但是，由于現(xiàn)階段無人機(jī)市場品類繁多、價(jià)格差異較大、功能趨于多樣化，而且，無人機(jī)的操作需要進(jìn)行一定的操作訓(xùn)練才能正式投入林業(yè)執(zhí)法實(shí)踐中。建議如下：（1）在當(dāng)?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門獨(dú)自進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要進(jìn)行市場調(diào)研，增強(qiáng)與同類部門之間的交流。從而按照當(dāng)?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法需求購置價(jià)格合理、功能適用性較高的無人機(jī)設(shè)備，而訓(xùn)練部門則應(yīng)該通過與無人機(jī)產(chǎn)品供應(yīng)商進(jìn)行談判，確定其具有操作服務(wù)與相關(guān)售后服務(wù)的情況下進(jìn)行資源配置。（2）若采用林業(yè)執(zhí)法部門與社會(huì)企業(yè)之間的業(yè)務(wù)外包方式，則應(yīng)該注重招投標(biāo)管理中的各項(xiàng)資質(zhì)審核，以及對(duì)于具體合作方式及相關(guān)條款的精細(xì)化擬定，確保在產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的同時(shí)，提升林業(yè)執(zhí)法整體管理水平。

4.結(jié)語

總而言之，與傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法管理相比，無人機(jī)具有體型小、速度快、重量輕、操作簡便、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)用等比較優(yōu)勢。在具體的林業(yè)執(zhí)法中應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行執(zhí)法管理，一方面，應(yīng)該遵循相關(guān)法律規(guī)范；另一方面，需要以無人機(jī)為載體，對(duì)相關(guān)的技術(shù)資源進(jìn)行優(yōu)化配置；另外，在實(shí)際的無人機(jī)林業(yè)執(zhí)法實(shí)踐中，要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的管理理念，結(jié)合相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行無人機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更新升級(jí)。結(jié)合以上分析，建議增強(qiáng)林業(yè)執(zhí)法機(jī)構(gòu)的市場化運(yùn)作能力，將執(zhí)法管理與社會(huì)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)成果進(jìn)行有效對(duì)接，進(jìn)而建立起具有全要素生產(chǎn)效率的新型林業(yè)執(zhí)法管理體系。