无人机航拍监测秸秆焚烧技术的发展及前景

北方民族大学电气信息工程学院 魏 鑫

无人机航拍监测秸秆焚烧技术的发展及前景

北方民族大学电气信息工程学院 魏 鑫

现在不论是政府还是百姓都对环境特别关心，目前“雾霾”更是成了人们闲暇时讨论的热点话题，而秸秆焚烧是雾霾的一大成因。随着电子技术和控制技术的飞速发展，无人机技术迎来了发展的黄金期。与此同时，图像处理领域和航拍领域也进入了快速发展期。本文对无人机航拍来监测秸秆焚烧技术的发展现状进行了概括，并对其应用前景进行了分析。

无人机航拍；监测；秸秆焚烧；发展；前景

0 引言

自改革开放以来，我国的经济发展迅猛，目前已成为世界第二大经济体。伴随着经济的发展，环境问题愈演愈烈，而这几年爆出的雾霾更是成了当今中国最严重的环境问题之一。

我国是农业大国，年产各类作物秸秆约6亿吨，据统计其中80%的秸秆都被焚烧了。秸秆露天焚烧会导致许多环境问题，近年来北方地区出现的大规模的雾霾与秸秆焚烧有着密切关联[1]。

伴随着电子技术、通信技术和飞控技术的不断进步，无人机技术发展迅猛。而摄像头制造工艺的突破和图像处理领域一些新算法的提出，为无人机航拍技术提供了有力保障。利用无人机航拍来监测秸秆焚烧作为一种新的秸秆焚烧监测途径应运而生。

1 无人机航拍监测秸秆焚烧的优势

目前，国家环保总局环境监察局监测全国范围内的秸秆焚烧主要利用卫星遥感手段，但是高分辨率的遥感卫星在监测秸秆焚烧时易受天气影响，存在云覆盖下火点信息不确定性[2]，且漏报和误报的可能性较大。气象卫星仅能探测50～100平方米的火场，致使持续时间短的小规模秸秆焚烧火点被遗漏；由于卫星遥感主要依靠红外感知外界温度，因此电焊、炼钢、热岛效应均可能被显示为火点，导致误报。虽然有卫星遥感技术来对秸秆焚烧进行监测，但是各地政府还需要派专人到测得火点地址（经纬度），通过手持GPS定位来进行焚烧点的核验和确认，这就造成了人力物力资源的浪费。在广大农村地区更是采用“干部驻村”的方式，在防止和减少秸秆焚烧，干部组织相关人员对重点区域实施24小时的不间断巡查，行政成本昂贵且管理效率低下。

采用无人机航拍来监测秸秆焚烧弥补了卫星遥感小范围内监测焚烧火点不精确的缺陷，同时也降低了传统采用“人海战术”进行秸秆焚烧监测的人力物力资源浪费，提高了执法效率。无人机航拍具有时效性强、机动性高等优点，是一种新兴的、高科技的、机具推广价值的秸秆焚烧监控措施。

2 无人机航拍监测秸秆焚烧的发展

2014年5月22日，合肥市肥东县长临河境内举行了秸秆焚烧无人机年度首飞活动，监测境内秸秆焚烧火点。2014年6月11日，江苏有两架无人机在田间起飞，这两架无人机分别在南京江宁淳化街道和泰州兴化进行秸秆焚烧巡查，但由于空管严格，江苏暂停使用无人机巡查秸秆焚烧。2014年10月22日，黑龙江哈尔滨市环保局举行了首次无人机实战训练，将无人机应用到了秸秆焚烧巡查中。2015年6月16日，陕西

省渭南市环保局开始使用无人机在全市范围内进行巡查监测，以了解麦地中秸秆焚烧情况。2015年9月28日，湖北省环保局在使用遥感卫星的基础上，安排了4-5个无人机飞行巡检小组，对省内秸秆焚烧重点区域进行全天候巡检。2016年6月1日，山东省济南市环保局尝试使用无人机航拍、地理信息、计算机技术等手段监测秸秆焚烧情况。2016年10月17日，湖南省长沙市农委监督巡查组利用卫星监测和无人机航拍等方式，对全市涉农区县进行秸秆焚烧重点督查。目前无人机航拍监测秸秆焚烧技术正在全国范围内推广。

3 无人机航拍监测秸秆焚烧的前景

2016年9月，G20在杭州召开的前夕，全国人大常委会批准中国加入《巴黎气候变化协定》[3]，这意味着中国政府将加大环保力度。目前中国最迫在眉睫的环境问题就是雾霾，而秸秆焚烧又是造成大范围雾霾的诱因之一，因此利用无人机航拍监测秸秆焚烧必将有广阔的应用前景。首先，无人机航拍和卫星遥感相结合，相得益彰，提高了秸秆焚烧点监测的精确度。其次，将无人机航拍应用到农田秸秆焚烧监测，提高了监测效率，降低了行政执法成本。再次，随着电子技术和制造工艺的发展，无人机会向着小型化和智能化方向发展，于此同时作为电子产品其价格也在逐渐降低，有利于市场推广。最后，近年来电源技术发展迅速，无人机的续航能力得到了大幅提升，间接推动了无人机航拍监测秸秆焚烧技术的发展。

4 结束语

秸秆焚烧危害巨大，其在焚烧过程中会释放大量一氧化碳、二氧化硫等有毒气体，危害人体健康[4]。同时秸秆焚烧产生的烟雾也是造成大范围雾霾的成因之一。无人机航拍监测秸秆焚烧，能及时发现秸秆焚烧区域，并把实时测得图像传到指挥中心，结合地面执法人员，核实焚烧点情况。无人机还对每一块农田进行拍照，通过卫星与控制中心互联，对比查看是否有焚烧后的黑斑，保证了监测数据的准确性。无人机航拍监测秸秆焚烧是卫星遥感监测手段的有效补充，提高了监测的精确度，减少了人力物力及行政执法成本，且无人机技术在飞速发展而价格在逐渐降低，因而具有广阔的应用和推广前景。

[1]果实．秸秆焚烧对北方雾霾天气产生的影响及相应解决对策[J]．农场经济管理,2014(3):62-63．

[2]厉青,张丽娟,吴传庆,等．基于卫星遥感的秸秆焚烧监测及对空气质量影响分析[J]．生态与农村环境学报,2009,25(1):32-37．

[3]刘文学．全国人大常委会批准《巴黎协定》[J]．中国人大,2016(17):4-4．

[4]吴德良．浅谈焚烧秸秆的危害及综合利用的好处[J]．新农民月刊,2012(10)．

魏鑫（1992—），男，河北邢台人，硕士，研究方向：嵌入式系统设计和FPGA系统设计。

注：北方民族大学研究生创新项目（YCX1676）。