無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)的發(fā)展及前景

北方民族大學電氣信息工程學院 魏 鑫

無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)的發(fā)展及前景

北方民族大學電氣信息工程學院 魏 鑫

現(xiàn)在不論是政府還是百姓都對環(huán)境特別關(guān)心，目前“霧霾”更是成了人們閑暇時討論的熱點話題，而秸稈焚燒是霧霾的一大成因。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機技術(shù)迎來了發(fā)展的黃金期。與此同時，圖像處理領(lǐng)域和航拍領(lǐng)域也進入了快速發(fā)展期。本文對無人機航拍來監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了概括，并對其應(yīng)用前景進行了分析。

無人機航拍；監(jiān)測；秸稈焚燒；發(fā)展；前景

0 引言

自改革開放以來，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅猛，目前已成為世界第二大經(jīng)濟體。伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題愈演愈烈，而這幾年爆出的霧霾更是成了當今中國最嚴重的環(huán)境問題之一。

我國是農(nóng)業(yè)大國，年產(chǎn)各類作物秸稈約6億噸，據(jù)統(tǒng)計其中80%的秸稈都被焚燒了。秸稈露天焚燒會導致許多環(huán)境問題，近年來北方地區(qū)出現(xiàn)的大規(guī)模的霧霾與秸稈焚燒有著密切關(guān)聯(lián)[1]。

伴隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和飛控技術(shù)的不斷進步，無人機技術(shù)發(fā)展迅猛。而攝像頭制造工藝的突破和圖像處理領(lǐng)域一些新算法的提出，為無人機航拍技術(shù)提供了有力保障。利用無人機航拍來監(jiān)測秸稈焚燒作為一種新的秸稈焚燒監(jiān)測途徑應(yīng)運而生。

1 無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒的優(yōu)勢

目前，國家環(huán)保總局環(huán)境監(jiān)察局監(jiān)測全國范圍內(nèi)的秸稈焚燒主要利用衛(wèi)星遙感手段，但是高分辨率的遙感衛(wèi)星在監(jiān)測秸稈焚燒時易受天氣影響，存在云覆蓋下火點信息不確定性[2]，且漏報和誤報的可能性較大。氣象衛(wèi)星僅能探測50～100平方米的火場，致使持續(xù)時間短的小規(guī)模秸稈焚燒火點被遺漏；由于衛(wèi)星遙感主要依靠紅外感知外界溫度，因此電焊、煉鋼、熱島效應(yīng)均可能被顯示為火點，導致誤報。雖然有衛(wèi)星遙感技術(shù)來對秸稈焚燒進行監(jiān)測，但是各地政府還需要派專人到測得火點地址（經(jīng)緯度），通過手持GPS定位來進行焚燒點的核驗和確認，這就造成了人力物力資源的浪費。在廣大農(nóng)村地區(qū)更是采用“干部駐村”的方式，在防止和減少秸稈焚燒，干部組織相關(guān)人員對重點區(qū)域?qū)嵤?4小時的不間斷巡查，行政成本昂貴且管理效率低下。

采用無人機航拍來監(jiān)測秸稈焚燒彌補了衛(wèi)星遙感小范圍內(nèi)監(jiān)測焚燒火點不精確的缺陷，同時也降低了傳統(tǒng)采用“人海戰(zhàn)術(shù)”進行秸稈焚燒監(jiān)測的人力物力資源浪費，提高了執(zhí)法效率。無人機航拍具有時效性強、機動性高等優(yōu)點，是一種新興的、高科技的、機具推廣價值的秸稈焚燒監(jiān)控措施。

2 無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒的發(fā)展

2014年5月22日，合肥市肥東縣長臨河境內(nèi)舉行了秸稈焚燒無人機年度首飛活動，監(jiān)測境內(nèi)秸稈焚燒火點。2014年6月11日，江蘇有兩架無人機在田間起飛，這兩架無人機分別在南京江寧淳化街道和泰州興化進行秸稈焚燒巡查，但由于空管嚴格，江蘇暫停使用無人機巡查秸稈焚燒。2014年10月22日，黑龍江哈爾濱市環(huán)保局舉行了首次無人機實戰(zhàn)訓練，將無人機應(yīng)用到了秸稈焚燒巡查中。2015年6月16日，陜西

省渭南市環(huán)保局開始使用無人機在全市范圍內(nèi)進行巡查監(jiān)測，以了解麥地中秸稈焚燒情況。2015年9月28日，湖北省環(huán)保局在使用遙感衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，安排了4-5個無人機飛行巡檢小組，對省內(nèi)秸稈焚燒重點區(qū)域進行全天候巡檢。2016年6月1日，山東省濟南市環(huán)保局嘗試使用無人機航拍、地理信息、計算機技術(shù)等手段監(jiān)測秸稈焚燒情況。2016年10月17日，湖南省長沙市農(nóng)委監(jiān)督巡查組利用衛(wèi)星監(jiān)測和無人機航拍等方式，對全市涉農(nóng)區(qū)縣進行秸稈焚燒重點督查。目前無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)正在全國范圍內(nèi)推廣。

3 無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒的前景

2016年9月，G20在杭州召開的前夕，全國人大常委會批準中國加入《巴黎氣候變化協(xié)定》[3]，這意味著中國政府將加大環(huán)保力度。目前中國最迫在眉睫的環(huán)境問題就是霧霾，而秸稈焚燒又是造成大范圍霧霾的誘因之一，因此利用無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒必將有廣闊的應(yīng)用前景。首先，無人機航拍和衛(wèi)星遙感相結(jié)合，相得益彰，提高了秸稈焚燒點監(jiān)測的精確度。其次，將無人機航拍應(yīng)用到農(nóng)田秸稈焚燒監(jiān)測，提高了監(jiān)測效率，降低了行政執(zhí)法成本。再次，隨著電子技術(shù)和制造工藝的發(fā)展，無人機會向著小型化和智能化方向發(fā)展，于此同時作為電子產(chǎn)品其價格也在逐漸降低，有利于市場推廣。最后，近年來電源技術(shù)發(fā)展迅速，無人機的續(xù)航能力得到了大幅提升，間接推動了無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

秸稈焚燒危害巨大，其在焚燒過程中會釋放大量一氧化碳、二氧化硫等有毒氣體，危害人體健康[4]。同時秸稈焚燒產(chǎn)生的煙霧也是造成大范圍霧霾的成因之一。無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒，能及時發(fā)現(xiàn)秸稈焚燒區(qū)域，并把實時測得圖像傳到指揮中心，結(jié)合地面執(zhí)法人員，核實焚燒點情況。無人機還對每一塊農(nóng)田進行拍照，通過衛(wèi)星與控制中心互聯(lián)，對比查看是否有焚燒后的黑斑，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。無人機航拍監(jiān)測秸稈焚燒是衛(wèi)星遙感監(jiān)測手段的有效補充，提高了監(jiān)測的精確度，減少了人力物力及行政執(zhí)法成本，且無人機技術(shù)在飛速發(fā)展而價格在逐漸降低，因而具有廣闊的應(yīng)用和推廣前景。

[1]果實．秸稈焚燒對北方霧霾天氣產(chǎn)生的影響及相應(yīng)解決對策[J]．農(nóng)場經(jīng)濟管理,2014(3):62-63．

[2]厲青,張麗娟,吳傳慶,等．基于衛(wèi)星遙感的秸稈焚燒監(jiān)測及對空氣質(zhì)量影響分析[J]．生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報,2009,25(1):32-37．

[3]劉文學．全國人大常委會批準《巴黎協(xié)定》[J]．中國人大,2016(17):4-4．

[4]吳德良．淺談焚燒秸稈的危害及綜合利用的好處[J]．新農(nóng)民月刊,2012(10)．

魏鑫（1992—），男，河北邢臺人，碩士，研究方向：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和FPGA系統(tǒng)設(shè)計。

注：北方民族大學研究生創(chuàng)新項目（YCX1676）。