北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 魏 鑫

無人機(jī)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(xué)電氣信息工程學(xué)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(jī)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(jìn)入了快速發(fā)展期。本文對無人機(jī)航拍來監(jiān)測秸稈焚燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概括，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

無人機(jī)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(jì)發(fā)展迅猛，目前已成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。伴隨著經(jīng)濟(jì)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(dāng)今中國最嚴(yán)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(dǎo)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(jìn)步，無人機(jī)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(jī)航拍技術(shù)提供了有力保障。利用無人機(jī)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(yùn)而生。

1 無人機(jī)航拍監(jiān)測秸稈焚燒的優(yōu)勢

目前，國家環(huán)?？偩汁h(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(dǎo)致誤報。雖然有衛(wèi)星遙感技術(shù)來對秸稈焚燒進(jìn)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(jìn)行焚燒點的核驗和確認(rèn)，這就造成了人力物力資源的浪費(fèi)。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(jī)航拍來監(jiān)測秸稈焚燒彌補(bǔ)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(jìn)行秸稈焚燒監(jiān)測的人力物力資源浪費(fèi)，提高了執(zhí)法效率。無人機(jī)航拍具有時效性強(qiáng)、機(jī)動性高等優(yōu)點，是一種新興的、高科技的、機(jī)具推廣價值的秸稈焚燒監(jiān)控措施。

2 無人機(jī)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(jī)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(jī)在田間起飛，這兩架無人機(jī)分別在南京江寧淳化街道和泰州興化進(jìn)行秸稈焚燒巡查，但由于空管嚴(yán)格，江蘇暫停使用無人機(jī)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(jī)實戰(zhàn)訓(xùn)練，將無人機(jī)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(jī)在全市范圍內(nèi)進(jìn)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(jī)飛行巡檢小組，對省內(nèi)秸稈焚燒重點區(qū)域進(jìn)行全天候巡檢。2016年6月1日，山東省濟(jì)南市環(huán)保局嘗試使用無人機(jī)航拍、地理信息、計算機(jī)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(jī)航拍等方式，對全市涉農(nóng)區(qū)縣進(jìn)行秸稈焚燒重點督查。目前無人機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的續(xù)航能力得到了大幅提升，間接推動了無人機(jī)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(jī)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(jī)還對每一塊農(nóng)田進(jìn)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(zhǔn)確性。無人機(jī)航拍監(jiān)測秸稈焚燒是衛(wèi)星遙感監(jiān)測手段的有效補(bǔ)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(jī)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(jì)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(xué)報,2009,25(1):32-37．

[3]劉文學(xué)．全國人大常委會批準(zhǔn)《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(xué)研究生創(chuàng)新項目（YCX1676）。