无人机航拍技术在辽宁省水行政执法巡查中的应用

江 震，马 宇，史建国

（辽宁省水利厅水政监察服务中心,辽宁 沈阳 110003）

1 水行政执法现状

水行政执法是水行政主管部门依据水法律法规赋予的权利对违法的单位和个人进行审批、许可和处罚的活动，但广义上的执法是指巡查、立案和处罚等行为，如何做好巡查是水行政执法工作的基础和关键。近年来，辽宁省各级水行政主管部门认真贯彻执行国家依法治水重大决定，不断加强水行政综合执法，强化水政执法日常巡查与监管，全省水事管理秩序得到明显好转，依法治水管水能力得到进一步改善。但还存在一些亟需解决的问题，主要表现在非法盗采砂石问题依然存在，肆意偷采水资源问题比较突出，破坏水利工程设施时有发生等。可见水政执法监管任务日益繁重，执法监管工作面临空前严峻形势，加强水行政执法监管工作，发展水行政执法信息化建设，无人机在水行政执法巡查工作中的应用值得研究。

2 无人机基本情况

无人机是由无线电遥控设备、应用程序和飞机模型等部分组成的小型不载人飞机，无人机按照大小、用途等属性分类，种类很多，水行政执法工作中常用的无人机大多是民用无人机（小型无人机），属于政府公共服务适用范畴，特点是成本低，体型小，易操作，便携带[1]。辽宁省常用的无人机是国产大疆品牌精灵4，机身重量2 kg，最长飞行时间可达60 min，水平飞行最高速度可达14 m/s，垂直移动最高速度可达6 m/s，拍摄有效像素可达2000万，有障碍物感知系统，及失联和低电量返航等功能。

3 无人机在水行政执法巡查中的应用

3.1 河道巡查

借助无人机进行水行政执法河道巡查作业中，具有体积轻便、视角广阔、实时传输和不受地形地貌影响等优势，可以对河道采砂、非法占河、破坏河道等涉河违法行为进行及时有效的巡查[2]，对非法盗采水资源等违法行为也有辅助侦查作用，有利于提高河道领域水行政执法案件的结案率。目前辽宁省各地相继在河道水行政执法巡查中启用无人机，切实全面推进落实无人机在水行政执法工作中的应用，运用水利信息化科技手段不断强化河道日常监管巡查，更好地维护河道良好的水事秩序。

3.2 水库巡查

为提升辽宁省防汛抗旱减灾和生活农业供水保障的能力，建国以来辽宁省已修建了一定数量的水库工程。截止2017年底，全省共有水库792座，总库容182.2亿m3，其中大型水库30座。

近年来，无人机也应用到了水库库区（水利工程保护和管理范围内）的违法违规建筑和种植，及垃圾倾倒、非法采砂、水库渔业破坏的日常巡查。辅助监察提取位置和范围等信息，还有对当水库发生大面积水体污染、堤坝溃决或其它安全突发事件时，在人力不能及时或无法达到现场的情况下，通过无人机系统进行现场监控，为管理人员提供决策依据[3]。

3.3 东水济辽工程的运行管理巡查

3.3.1 建设期管线巡查

在辽宁省东水济辽工程的辽西北输水工程和大伙房输水工程建设期间，借助无人机监控系统通过对施工现场（隧道内和隧道外管线）、区域范围、人员设备等的监控，为后续的领导组织施工和保证施工现在安全提供决策。进行隧道内的航测工作，具有效率高、速度快、测量准确等特点，减少了劳动力的投入，也保证了测量人员的安全。

3.3.2 日常管线巡查

随着大伙房水库管线的运行和辽西北供水管线的建设通水，输水线路的日常巡视管理提上议事日程，管理需求更加迫切。但是两大输水工程的东水济辽工程输水管线线路长、作业面广、地形地貌复杂多变，因此需要人力巡查巡线的工作量极大，如遇到极端天气等自然灾害的情况下，巡查巡线工作甚至很难开展。但是通过采用无人机巡查技术，可以对东水济辽工程的配水站、检修道、阀井、通信光缆、工程界桩、标识牌等设施安全进行巡查，利用无人机结合高分辨率影像数据，快速和自动得到测区的数字高程模型（DEM）数据和数字正射影像（DOM）数据，通过自动处理后，及时发现各类违法行为（见图1），运用水行政执法视频指挥系统及时通知管线巡线人员，避免了管线沿线漏水、管线上方违建、人为破坏等事故的发生，降低了巡查执法人员的劳动强度，及时制止水事违法行为的进一步发生。无人机巡测技术可以通过测绘对管线进行数字化模型处理，利用全数字摄影测量或数字测图技术建立数字高程模型(DEM),应用GIS的分析决策功能，并制定周期巡测计划，及时监测管线及其周边环境的变化，为输水管线的运行维护提供决策依据。

图1 涉水违法行为航拍图

3.4 水土保持巡查

在水土保持巡查中，无人机的使用可以实时掌握工程建设中扰动地表范围、弃土区的分布、弃土量及水土保持措施现状、植被覆盖度、水库保持措施和水土流失情况等监测要素，为水土保持治理措施监测与评价提供基础，也为水土保持执法提高了效率，及时了解各地水土流失情况，对今后的水土流失治理早决策、早处理[4]。

3.5 防洪抗旱减灾

无人机巡查在辽宁省的防汛抗旱减灾领域也发挥了重要作用。近年来，利用无人机对清原县和岫岩县抵御洪水、营口市和盘锦市抗旱水事纠纷，沈阳市、大连市和鞍山市等较大型城市的城区内涝等灾害进行了巡查及三维建模（见图2），为市政排水、应急救援等工作提供了第一手资料，发挥了重要作用。除此之外，还通过无人机系统的航测，实现对旱情的监测，监测种植的作物和面积。

图2 城区内涝三维模型图

3.6 其他应急处理

当输水管线发生渗漏爆管，水库水源地发生大面积水体污染、堤坝溃决、或其它安全突发事件时，在人力不能及时或无法达到现场的情况下，通过无人机系统进行现场监控，为管理人员提供决策依据。

4 前景与展望

4.1 规范无人机的使用

由于无人机在我国出现和发展的时间不长，无人机在水行政执法巡查的应用时间更短，相关的法律法规体系还不太完善，希望我国能在国家的层面上出台法律法规来规范无人机的使用，让他合法化、规范化和制度化。在无人机的年检和校核上制定国家标准，让政府和百姓操作使用的更加安全和准确[5]。

4.2 配备综合性专业人才

由于科技的不断发展，无人机技术的不断更新，为满足社会和行业的新需求，无人机的操作程序也将日益复杂，这就需要更优秀的综合性专业人才，在计算机的使用中要灵活专业，在水行政执法工作中要业务精湛，在现有的机构形势下，政府更需要招聘这种既懂得计算机操作，又精通水利与法律业务知识的综合型人才，且加强定期的专业培训。

4.3 加强政府经费保障工作

普通的无人机价格相对不高，但有些水利领域或者水行政执法案件中需要安装更精确的测绘仪器或者设备，此类无人机价格高则上百万元，因此需要财政部门在水行政执法工作给予重视，切实保障水行政执法巡查中无人机的配备，有助于更好打击各类涉河涉水违法行为。

4.4 急需解决无人机的技术问题

一是电池续航时间较短，受传统电池技术的影响，多数的无人机飞行时间不足1小时，甚至在20 min～30 min左右，工作和巡查时间相对较短，滞空时间有限，飞行时间也受到约束，没有达到有效地巡查执法，希望提升技术的发展，增强电池的使用时间。二是雨天信号传输的稳定性差，云层会对信号传输产生很大影响，干扰图像传输和飞行控制信号传导，希望在雨天里降低不安全因素，稳定信号的传输，安全执行飞行任务[6]。三是无人机像幅不够清晰，无人机像幅小，会致使影像有明显的畸变，内业工作难度增加，相信在我国5 G技术发展的今天，利用科技创新等手段，提高无人机的摄像清晰度会很快实现的。

5 结语

水行政执法巡查是水行政执法工作的最基本和关键环节，切实有效的发挥好无人机技术在水行政执法巡查中的作用，有利于将水事违法行为扼杀在萌芽中，在水行政执法办案中也会提高效率，及时获取取证资料，严厉打击水事违法行为。因此如何充分发挥好无人机在水行政执法巡查中的作用是当前和今后需要研究的课题，不仅需要无人机在制度、人才、经费和技术上更加完善，更要在水利行业和社会上大力宣传无人机在水行政执法中起到的作用。要以点带面，提前布局，让更多的基层水政监察部门使用好无人机设备，做好水行政执法巡查工作，创造良好的水事秩序。