無人機在林業(yè)執(zhí)法中的應用分析

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，同時也要針對林業(yè)資源管理中存在的一些效率問題、風險預防問題等分析解決。尤其是進入林業(yè)發(fā)展新階段，需要在林業(yè)執(zhí)法中加強技術(shù)應用，整合通訊技術(shù)資源、無人機資源、地理信息系統(tǒng)資源，提升我國林業(yè)執(zhí)法的效率。

1.無人機應用概述

1.1 無人機工作原理

在林業(yè)執(zhí)法中應用無人機，需要精準掌握其工作原理。結(jié)合現(xiàn)階段無人機在林業(yè)執(zhí)法中的應用經(jīng)驗看，無人機的系統(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，主要是以無人機為載體，搭建起空中平臺，通過無人機搭載的高清攝影設備進行相關數(shù)據(jù)監(jiān)測。具體實踐中，無人機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，借助航線自動實施航拍參數(shù)計算，進而實現(xiàn)對高分辨正射影像的獲取，最后通過地面像控點導入坐標，糾正正射影像，并在完成現(xiàn)狀區(qū)劃的基礎上獲取林地破壞、違法占地等方面的信息。

1.2 無人機的較優(yōu)勢

從無人機的應用經(jīng)驗看，無人機林業(yè)執(zhí)法應用具有明顯的成本低、效率高等特點。以無人機應用的比較優(yōu)勢進行分析，主要包括時效性優(yōu)勢、分辨率優(yōu)勢、節(jié)約資源優(yōu)勢。（1）以時效性優(yōu)勢為例，在林業(yè)執(zhí)法中應用無人機，可以響應低空飛行，通過短時間內(nèi)的便利操作，即可完成常規(guī)檢查與針對性檢查；而且對于天氣的要求相對較低。（2）以分辨率優(yōu)勢為例，無人機上配置的設備屬于高清鏡頭，其航拍影像分辨率可以達到1 厘米，因此，與傳統(tǒng)的攝像機記錄與攝相關監(jiān)測相比，其分辨率相對較高。（3）對于無人機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，從而達到節(jié)約人力資本的目標；同時，無人機的使用頻率與使用數(shù)量相對固定，可以實現(xiàn)執(zhí)法成本范圍內(nèi)的合理控制。

2.無人機在林業(yè)執(zhí)法中的技術(shù)應用步驟

2.1 應用準備

在林業(yè)執(zhí)法中應用無人機，需要按照一定的技術(shù)步驟進行操作。首先，在應用準備階段，需要對無人機體、電池電量、各類搭載設備、地面控制系統(tǒng)進行技術(shù)檢查；其次，需要對天氣狀況進行預報分析，規(guī)避大霧、大風、降雨等天氣。第三，要求明確無人機在林業(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)法目標定位、執(zhí)法管理內(nèi)容，設置影像相關參數(shù)，包括照片重疊度、地面分辨率、地面像控點布置等。

2.2 外業(yè)航拍

執(zhí)行外業(yè)航拍任務時，應該以執(zhí)法范圍為依據(jù)，結(jié)合實際的航線進行優(yōu)化處理；實時監(jiān)控地面成像；在布置好地面像控點的同時，采用動態(tài)化的檢查方法，對航拍獲取的正射影像進行檢查；最后，在評估復飛的可能性基礎上，完成外業(yè)航拍。

2.3 數(shù)據(jù)處理

對于外業(yè)航拍采集的正射影像，根據(jù)實際數(shù)據(jù)處理方案，運用圖像處理軟件，如空中三角測量、影像預處理，進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影像圖譜。

2.4 報告編制

針對數(shù)據(jù)處理生成的正射影像圖，需要配套的應用外業(yè)測量像控點坐標，糾正影像坐標；然后，以當?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)劃與標注；完成林地面積數(shù)據(jù)處理后，應該結(jié)合無人機林業(yè)執(zhí)法任務，編制與之對應的成果報告，并依照程序上交當?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門。

3.無人機在林業(yè)執(zhí)法中的應用分析

下面從應用方法、應用實例舉例、應用分析，對無人機在林業(yè)執(zhí)法中的應用展開分析。

3.1 應用方法

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

3.1.1 地面像控點坐標采集

首先，根據(jù)林業(yè)執(zhí)法中的無人機應用需求，需要采用GPS-RTK（全球定位實時動態(tài)系統(tǒng)）進行地面像控制點坐標采集。一方面，需要按照當?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法范圍或外業(yè)航拍任務劃定的范圍與精度要求，對地面像控點進行合理布置；另一方面，要按照GPS-RTK 技術(shù)測量像控制點坐標，進而實現(xiàn)精確坐標定位。

3.1.2 攝影測量技術(shù)

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

3.2 應用實例

3.2.1 以無人機攝影測量外業(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，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。當?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門迅速安排執(zhí)法人員，運用輕型無人機，采用正射航拍方法對相關區(qū)域進行了有效檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的林木已經(jīng)破壞了一部分；通過對無人機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。并且迅速出動警力對其進行了現(xiàn)場抓捕。通過此次緊急事件的處理表明了無人機在林地執(zhí)法中的有效性，并且應用GPS-RTK 對地面設置的3 個地面像控點進行精準測量，保護了破壞現(xiàn)場，違法分子面對現(xiàn)場證據(jù)與影像資料，供認不諱。進而有效保證了林地未遭進一步破壞，對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。采用無人機正射影像方式，按照應用程序進行影像拍攝，生成正射影像圖，借助糾正方案獲得精準正射影像后。可以通過ArcGIS 軟件實施相關影像數(shù)據(jù)的室內(nèi)勾繪，進而明確了解破壞現(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，并對其面積進行精準計算，進而獲取相關占用與破壞信息，也可以為進一步進駐林地現(xiàn)場進行損毀程度確認提供了精準的參與依據(jù)與指導信息。

3.3 應用分析

3.3.1 應用比較分析

（1）與傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法中應用的GPS 定位相比，無人機在林業(yè)執(zhí)法中的應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雜環(huán)境產(chǎn)生的管理困難；尤其是，可以形成低風險、高效率的完整影像數(shù)據(jù)，進而確保林業(yè)執(zhí)法時的客觀性。（2）與傳統(tǒng)林業(yè)執(zhí)法相比，無人機航拍方式只需要對地面像控制點進行坐標定位即可以達到精準作業(yè)，而且，測量時間通常以每人12h 為準，大大提升了執(zhí)法效率，而且，無人機的測量精度可以控制到0.05 米以下，能夠有效完成各項執(zhí)法任務。（3）與傳統(tǒng)執(zhí)法相比，無人機對于專業(yè)知識型人才的需求較低，可以解決傳統(tǒng)執(zhí)法中專業(yè)人才隊伍建設不足的問題，同時，也以其比較優(yōu)勢達到了節(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，無人機的安全性、實效性能夠降低執(zhí)法風險，促進實時動態(tài)化的林業(yè)執(zhí)法體系建設，從而在滿足執(zhí)法任務需求的同時，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，對于違法犯罪活動具有事實上的震懾作用。

3.3.2 注意事項

通過以上初步分析雖然證實了無人機在林業(yè)執(zhí)法中的各種優(yōu)勢。但是，由于現(xiàn)階段無人機市場品類繁多、價格差異較大、功能趨于多樣化，而且，無人機的操作需要進行一定的操作訓練才能正式投入林業(yè)執(zhí)法實踐中。建議如下：（1）在當?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法部門獨自進行應用時，需要進行市場調(diào)研，增強與同類部門之間的交流。從而按照當?shù)亓謽I(yè)執(zhí)法需求購置價格合理、功能適用性較高的無人機設備，而訓練部門則應該通過與無人機產(chǎn)品供應商進行談判，確定其具有操作服務與相關售后服務的情況下進行資源配置。（2）若采用林業(yè)執(zhí)法部門與社會企業(yè)之間的業(yè)務外包方式，則應該注重招投標管理中的各項資質(zhì)審核，以及對于具體合作方式及相關條款的精細化擬定，確保在產(chǎn)生協(xié)同效應的同時，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，無人機具有體型小、速度快、重量輕、操作簡便、實時動態(tài)應用等比較優(yōu)勢。在具體的林業(yè)執(zhí)法中應用無人機進行執(zhí)法管理，一方面，應該遵循相關法律規(guī)范；另一方面，需要以無人機為載體，對相關的技術(shù)資源進行優(yōu)化配置；另外，在實際的無人機林業(yè)執(zhí)法實踐中，要堅持與時俱進的管理理念，結(jié)合相關技術(shù)的發(fā)展，進行無人機應用系統(tǒng)更新升級。結(jié)合以上分析，建議增強林業(yè)執(zhí)法機構(gòu)的市場化運作能力，將執(zhí)法管理與社會企業(yè)的技術(shù)研發(fā)成果進行有效對接，進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。