無人機(jī)航拍技術(shù)在遼寧省水行政執(zhí)法巡查中的應(yīng)用

江 震，馬 宇，史建國

（遼寧省水利廳水政監(jiān)察服務(wù)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(quán)利對違法的單位和個人進(jìn)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(chǔ)和關(guān)鍵。近年來，遼寧省各級水行政主管部門認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家依法治水重大決定，不斷加強(qiáng)水行政綜合執(zhí)法，強(qiáng)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(zhuǎn)，依法治水管水能力得到進(jìn)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(shè)施時有發(fā)生等。可見水政執(zhí)法監(jiān)管任務(wù)日益繁重，執(zhí)法監(jiān)管工作面臨空前嚴(yán)峻形勢，加強(qiáng)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(shè)，無人機(jī)在水行政執(zhí)法巡查工作中的應(yīng)用值得研究。

2 無人機(jī)基本情況

無人機(jī)是由無線電遙控設(shè)備、應(yīng)用程序和飛機(jī)模型等部分組成的小型不載人飛機(jī)，無人機(jī)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(jī)大多是民用無人機(jī)（小型無人機(jī)），屬于政府公共服務(wù)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(jī)是國產(chǎn)大疆品牌精靈4，機(jī)身重量2 kg，最長飛行時間可達(dá)60 min，水平飛行最高速度可達(dá)14 m/s，垂直移動最高速度可達(dá)6 m/s，拍攝有效像素可達(dá)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(jī)在水行政執(zhí)法巡查中的應(yīng)用

3.1 河道巡查

借助無人機(jī)進(jìn)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(jìn)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(lǐng)域水行政執(zhí)法案件的結(jié)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(jī)，切實全面推進(jìn)落實無人機(jī)在水行政執(zhí)法工作中的應(yīng)用，運用水利信息化科技手段不斷強(qiáng)化河道日常監(jiān)管巡查，更好地維護(hù)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(zāi)和生活農(nóng)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(jī)也應(yīng)用到了水庫庫區(qū)（水利工程保護(hù)和管理范圍內(nèi)）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(dāng)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(dá)到現(xiàn)場的情況下，通過無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)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(jì)遼工程的運行管理巡查

3.3.1 建設(shè)期管線巡查

在遼寧省東水濟(jì)遼工程的遼西北輸水工程和大伙房輸水工程建設(shè)期間，借助無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過對施工現(xiàn)場（隧道內(nèi)和隧道外管線）、區(qū)域范圍、人員設(shè)備等的監(jiān)控，為后續(xù)的領(lǐng)導(dǎo)組織施工和保證施工現(xiàn)在安全提供決策。進(jìn)行隧道內(nèi)的航測工作，具有效率高、速度快、測量準(zhǔn)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(shè)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(jì)遼工程輸水管線線路長、作業(yè)面廣、地形地貌復(fù)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(zāi)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(jī)巡查技術(shù)，可以對東水濟(jì)遼工程的配水站、檢修道、閥井、通信光纜、工程界樁、標(biāo)識牌等設(shè)施安全進(jìn)行巡查，利用無人機(jī)結(jié)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(qiáng)度，及時制止水事違法行為的進(jìn)一步發(fā)生。無人機(jī)巡測技術(shù)可以通過測繪對管線進(jìn)行數(shù)字化模型處理，利用全數(shù)字?jǐn)z影測量或數(shù)字測圖技術(shù)建立數(shù)字高程模型(DEM),應(yīng)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(hù)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(jī)的使用可以實時掌握工程建設(shè)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(chǔ)，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(zāi)

無人機(jī)巡查在遼寧省的防汛抗旱減災(zāi)領(lǐng)域也發(fā)揮了重要作用。近年來，利用無人機(jī)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(nèi)澇等災(zāi)害進(jìn)行了巡查及三維建模（見圖2），為市政排水、應(yīng)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(jī)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(nèi)澇三維模型圖

3.6 其他應(yīng)急處理

當(dāng)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(dá)到現(xiàn)場的情況下，通過無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)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(jī)的使用

由于無人機(jī)在我國出現(xiàn)和發(fā)展的時間不長，無人機(jī)在水行政執(zhí)法巡查的應(yīng)用時間更短，相關(guān)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(jī)的使用，讓他合法化、規(guī)范化和制度化。在無人機(jī)的年檢和校核上制定國家標(biāo)準(zhǔn)，讓政府和百姓操作使用的更加安全和準(zhǔn)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(jī)技術(shù)的不斷更新，為滿足社會和行業(yè)的新需求，無人機(jī)的操作程序也將日益復(fù)雜，這就需要更優(yōu)秀的綜合性專業(yè)人才，在計算機(jī)的使用中要靈活專業(yè)，在水行政執(zhí)法工作中要業(yè)務(wù)精湛，在現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)形勢下，政府更需要招聘這種既懂得計算機(jī)操作，又精通水利與法律業(yè)務(wù)知識的綜合型人才，且加強(qiáng)定期的專業(yè)培訓(xùn)。

4.3 加強(qiáng)政府經(jīng)費保障工作

普通的無人機(jī)價格相對不高，但有些水利領(lǐng)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(shè)備，此類無人機(jī)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(jī)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(jī)的技術(shù)問題

一是電池續(xù)航時間較短，受傳統(tǒng)電池技術(shù)的影響，多數(shù)的無人機(jī)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(dá)到有效地巡查執(zhí)法，希望提升技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)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(chǎn)生很大影響，干擾圖像傳輸和飛行控制信號傳導(dǎo)，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(wù)[6]。三是無人機(jī)像幅不夠清晰，無人機(jī)像幅小，會致使影像有明顯的畸變，內(nèi)業(yè)工作難度增加，相信在我國5 G技術(shù)發(fā)展的今天，利用科技創(chuàng)新等手段，提高無人機(jī)的攝像清晰度會很快實現(xiàn)的。

5 結(jié)語

水行政執(zhí)法巡查是水行政執(zhí)法工作的最基本和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，切實有效的發(fā)揮好無人機(jī)技術(shù)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(yán)厲打擊水事違法行為。因此如何充分發(fā)揮好無人機(jī)在水行政執(zhí)法巡查中的作用是當(dāng)前和今后需要研究的課題，不僅需要無人機(jī)在制度、人才、經(jīng)費和技術(shù)上更加完善，更要在水利行業(yè)和社會上大力宣傳無人機(jī)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(jī)設(shè)備，做好水行政執(zhí)法巡查工作，創(chuàng)造良好的水事秩序。