无人机在林业中的应用—巡护执法综合方案

2019-04-26 16:09:46 无人机巡检

一、编制目的


       为了加强和规范祁连山国家公园资源管理的巡护检查工作,更好的履行管理职责,提高野外巡护管理工作的质量和水平,加强祁连山区冰川、草原、湿地、森林、荒漠等生态系统保护和综合治理,减轻人类活动对自然环境的压力,解决生态退化趋势,促进人与自然和谐发展,实现生态环境与社会经济发展良性循环。结合本区实际,特制定此操作方案。


二、项目背景


       长期以来,甘肃、青海两省相关部门先后开展了一些生态监测工作。水利、气象部门早在上世纪五、六十年代就在各地建立了一批水文站和气象站进行定时定点监测,为工农业生产提供了大量的基础数据。农牧、林业、环保、国土、水产等部门随后也开展了与本部门密切相关的资源调查、生态现状调查、遥感信息调查、专题研究等工作,取得了一些监测数据和研究成果。
       祁连山地区以往开展的生态环境监测工作,既有监测项目的重复性,也有监测数据利用上的局限性,存在监测设施不能充分利用和监测数据不能综合分析的问题。实施祁连山生态环境监测必然要形成一个综合监测体系,添置必需的监测仪器和设备,依托各业务部门的技术,方可提高自然生态环境监测效率,从而提供切实可靠的分析资料来准确反映生态环境质量现状和生态环境演变趋势,服务于祁连山生态环境保护和综合治理工作。
       生态监测采用遥感监测和地面监测相结合的方法,主要对涉及公园内的所有原住民、地貌风景、科研监测、巡护执法等方面进行监察和信息采集。
       与传统监测方式相比,国隆智能的无人机既可以从宏观上观测空气、土壤、植被和水质状况,为区域保护提供决策依据,也可以实时快速跟踪和监测突发森林事件的发展,及时制定处理措施,减少损失。国隆智能的无人机可搭载高分辨率的数码相机或者摄像机进行监察拍摄,可实时回传拍到的画面,生成高清晰图像,形成对大区域环境的整体认知,可直观辨别探(采)矿点、新建违建项目、人类活动、水土流失区域、自然灾害等;还可以将视频实时回传到监控台,执法人员可以快速响应和做出决策。夜晚还可以启动红外传感器工作模式,进行拍摄夜间视频,对夜间的情况也可以做到监管的作用。
       生态监测采用遥感监测和地面监测相结合的方法,主要对森林、草原、湿地(沼泽、河流、湖泊)、沙漠化、有害生物、水土保持、气象和生物多样性等方面进行监测。
       1、无人机可以从高空中巡护排查林区,监察森林、草原防火情况。
       2、通过高清遥感影像分析出森林破坏的地点和程度,以便及时对毁林开荒、超载放牧等行为进行纠正和处罚。

       3、可以规划和计算矿的采坑以及破坏面积、深度等区域时,对所有探(采)矿点、无责任主体矿的现状进行准确识别并精确计算面积。


三、服务系统具体操作方案


(1)人员配置:


      为了保证飞行组的时效性和机动性,做到24小时以内响应。外业飞行组每天需保证一组2-3人的在位率。飞行组一般准配置为2-3人一组,由无人机驾驶员、地勤保障组成,其中任意一人兼任无人机指挥车驾驶员。

人员分工:无人机驾驶员负责操作无人机飞行及作业区域航线规划、地勤人员主要负责风向天气预测、实时反馈飞行参数给飞手,电磁地磁环境检查架设地面站。


(2)所有探(采)矿点、无责任主体矿现状的信息采集


       由于矿山资源的稀缺性与不可再生的特点,出现了多起乱采乱挖矿山的现象。而传统的人力监察有着四大难题:1.违法开采地区十分隐蔽、不易察觉; 2.盗采人员设置岗哨、阻断道路逃避击打;3.违法开采地区覆盖面积广、范围大;4.大部分违法开采行为基本在夜间实施以避监察。换句话说就是“发现难、 制止难、取证难、查处难”。无人机技术应运而生, 一开始就充满了美好的应用前景。无人机技术与卫星和其他航空遥感数据获取手段相比,它具有数据获取周期短、数据分辨率高、经济效益好的特点。由于操作简单、运营成本低,与其他技术手段相比是高性价比的获取方法,所以这种技术尤其显得经济效益高 , 推广价值很大 。
电力巡检机器人

        而无人机在矿山巡护过程中的应用,将会有效解决以上问题。首先,无人机轻便易携,操作简单、智能化程度高,受环境因素影响小。 其次,无人机可迅速到达需要查看的区域,获得准确的视频和高精度的图像,可以获得矿的破坏面、所需要的矿面积、深度以及采坑位置等。


(3)新建、改建、待建项目的信息采集


       目前国家公园采用人工的方法进行巡检工作,不仅工作量大,费时费力,而且效率也比较低。由于管辖范围较大,且森林内面积大、遮挡多,很多偏僻的地方交通不便,执法车辆无法进入,给巡护执法造成阻碍。无人机执法具有视野广、机动性好、时效性强、巡查范围广等特点,是对人工执法的一种有效补充,能进一步提高工作效率。无人机的到来可以非常贴合实际的解决这一问题,无人机携带光电吊舱,只需要在执法区域悬停10分钟从MP10到防尘网覆盖情况一整套数据全部采集完毕,运用红外热成像仪对公园内新建、违建、待建项目进行拍照与取证,看是否超出修建范围,具体的修建项目数量,可以让执法人员全面了解该区域的整体情况。

电力巡检机器人


(4)人类活动遥感监测定位

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       祁连山地是藏族、裕固族、蒙古族、哈萨克族、回族、土族等少数民族聚居的地区,片区涉及祁连、门源、天峻三县以及德令哈市17个乡镇60个村在自然保护区内,人类开展了具有一定规模、对环境产生一定影响的生产、生活活动。而自然保护区大多有着面积较大、位置偏远、交通不便的特点,部分地方巡护人员和巡护车很难进去,其生态保护工作很难做到全面细致。执法部门可采用无人机在高空拍摄,对原住民的户数,居住的地方环境,以及原住民的具体活动是否对公园产生影响进行拍照,留存影像资料。

(5)地貌风景信息采集

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        进入森林公园,使人惊喜,不曾看到过的松杉树伴湖水。湖水清幽恬静,松杉树绿,布满山坡。湖面上,树林侵入湖水,湖水清滢,枯枝沉底,藤蔓绕边。越往深处走,湖色由碧绿变成湛蓝,犹如画中之景。在采集这些美好景色的时候,传统拍照拍出来的是平面图,不够立体,为了更加突出我国美好的壮丽河山,我们的无人机在高空中携带30倍变焦镜头,捕捉每一个美好的镜头,根据需要,近距离或远距离的拍摄出更加美好的画面以及视频。

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(6)巡护执法
      1.水土流失
      规划区内水土流失总面积9.52万km2,折15780万亩,其中中度以上(含中度)水土流失面积达3.88万km2,折72320万亩。区域内水力侵蚀、冻融侵蚀、风力侵蚀广泛分布,交替作用十分明显。土地沙漠化趋势蔓延,沙漠化面积约120万亩,尤以德令哈、大柴旦、祁连、天峻及肃北和阿克塞县最为严重。
      在规划和计算湿地和土地荒漠化的区域时,利用无人机可以快速获取湿地区域和荒漠化区域数字高程图,对各类湿地类型、荒漠化类型进行准确识别并精确计算面积。
电力巡检机器人

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2.森林健康状况

     为了让绿色家园恒久存在,管理局每一年都要对树木的健康状况进行统计和了解,因森林地貌的复杂性,车和人有部分地区进不去,对变色树、异常林的统计情况也计算的不太精准,执法部门可采用无人机在高空拍摄,对变色树、异常林进行精确的定位,采集有效的影像资料,辅助判断森林健康等级,使我们的绿色家园更加健康美丽。

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3.灾害调查

      祁连山区共有有林地610万亩、疏林地54.5万亩、灌木林地1671万亩,是极宝贵的森林资源。祁连山西段荒漠草原区生长有矮小的荒漠灌丛。天然草地各县均有分布,天然草地总面积12766万亩。针对该地区生态保护基础设施薄弱的问题,规划生态保护支撑工程,实施森林草原防火。利用光学和热源的工作原理,明火无可见烟雾运用热成像技术,无明火可见烟雾运用高清光电吊舱技术。获取受自然灾害影响的森林面积和损毁程度。

4.草地退化,生产力下降

      为了减缓草地的退化及生产力的下降问题。主要采取退牧还草、沙化草地治理、黑土滩治理、补播改良、减畜配套工程等措施,积极改良草场,减轻草场压力,提高草产量。有超载放牧情况出现时利用无人机自身携带的喊话器进行驱赶,无人机可以利用其不受场地限制、视角开阔的优势在一些重点区域进行巡护飞行,拍照取证,生成影像资料。




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