楊帆 尹柯

摘 要：通過對全國林業(yè)行政案件的調(diào)查和分析，結(jié)合警務(wù)革新在林區(qū)執(zhí)法中的應(yīng)用，本文利用無人機，將識別預(yù)警系統(tǒng)與林區(qū)非法砍伐特點相結(jié)合，分別從硬件端和軟件端對基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)進行設(shè)計，通過向科技要警力降低人力資源，達到保障我國森林資源的目的。

關(guān)鍵詞：無人機;非法砍伐;識別預(yù)警

一.引言

森林是國家最重要的資源之一，對人類的貢獻是多種多樣的。根據(jù)歷次全國森林資源清查可知，截止2018年，全國森林覆蓋率已達22.96%，森林面積已達22044.62萬公頃。人類一方面仰賴森林索取生活所需，一方面毀壞森林濫砍濫伐。由2017年中國林業(yè)發(fā)展報告可知，僅2016年全年，全國共發(fā)生林業(yè)行政案件19.66萬起，立案偵查森林和野生動物刑事案件2.98萬起，全部涉案價值達20.88億元。對國家的利益造成了嚴重侵害。

二.國內(nèi)林區(qū)執(zhí)法現(xiàn)狀及未來方向

國內(nèi)林區(qū)警務(wù)人員僅有6萬余人。大面積的防區(qū)和極低的人員配給使得林區(qū)非法砍伐的發(fā)生到執(zhí)法部門的發(fā)現(xiàn)，周期往往很長，不能及時的遏制犯罪、追回損失。部分林區(qū)出現(xiàn)了難以抵達、巡視周期長的現(xiàn)象，導(dǎo)致許多森林資源遭受盜伐者的破壞。國內(nèi)外對林區(qū)非法砍伐的識別方法也十分有限，目前發(fā)現(xiàn)森林非法砍伐的識別手段主要有衛(wèi)星遙感、塔臺瞭望、人工地面巡視和飛機巡護等。衛(wèi)星遙感易受自身軌道周期和天氣影響，加之費用巨大以及審批程序復(fù)雜緩慢，實時性和實用性不高。塔臺瞭望的實時性雖好，但單個塔臺覆蓋范圍有限以及人眼的一些盲區(qū)存在巨大缺陷。人工地面巡視效率低周期長，森林茂密視線易受遮擋故觀察范圍有限。飛機巡護的實時性和適應(yīng)性雖佳，但維護和使用成本高，難以大規(guī)模、日?；\用。因此我國現(xiàn)在迫切需要一個簡單有效的盜伐案件識別技術(shù)，為祖國的綠水青山保駕護航。

中共中央政治局委員、中央政法委書記郭聲琨在2017年10月召開的中央政法委員會全體會議上指出，要堅持科技引領(lǐng)、信息支撐，把現(xiàn)代科技應(yīng)用作為政法工作現(xiàn)代化的大戰(zhàn)略大引擎，不斷提升新時代政法機關(guān)的核心戰(zhàn)斗力，推動新時代政法工作跨越式發(fā)展。國務(wù)委員、公安部黨委書記、部長趙克志也在2018年1月召開的全國公安廳局長會議上要求，要把握時代發(fā)展大勢，大力實施公安大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，著力打造數(shù)據(jù)警務(wù)、建設(shè)智慧公安，全面推動公安工作質(zhì)量變革、效率變革、動力變革，努力實現(xiàn)公安機關(guān)戰(zhàn)斗力的跨越式發(fā)展?！跋蚩萍家苯o了公安機關(guān)打擊森林非法砍伐的一個機會。

“無人機警務(wù)”是新時代警務(wù)革新的中重中之重，林區(qū)執(zhí)法機關(guān)使用無人機代替人工巡視已經(jīng)成為大趨勢。通過無人機代替人工巡視，結(jié)合林區(qū)3D建模技術(shù)和圖像對比技術(shù)，對比分析前后巡視數(shù)據(jù)，識別區(qū)域林區(qū)的植被是否發(fā)生非法砍伐，進而有方向的偵查確認，是未來實現(xiàn)林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警的可能發(fā)展模式。

三.基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

（一） 基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

本文以上述可能發(fā)展模式為指導(dǎo)思想提出一種，基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計思路。旨在利用科技護航林區(qū)，堅決打擊生態(tài)犯罪。整套系統(tǒng)思路設(shè)計合理、操作簡單、高效便捷。通過軟硬件結(jié)合達到及時、精準地搜集林業(yè)數(shù)據(jù)，加快提升數(shù)字林業(yè)的透明度和建設(shè)度。

通過結(jié)合市場現(xiàn)有的無人機設(shè)備發(fā)展成果和林區(qū)無人機數(shù)據(jù)處理軟件對目標林區(qū)進行3D建模，提取林區(qū)中不同區(qū)域植物顏色或光譜的特征值。在無人機定期巡航拍攝的照片基礎(chǔ)上，利用圖像識別算法分析出可能存在林木被非法砍伐的區(qū)域，發(fā)出報警信號供人工排查使用。

整體設(shè)計分為兩個端口：硬件端和軟件端;

硬件端分為兩個環(huán)節(jié)：無人機林區(qū)巡防→及時巡防數(shù)據(jù)傳輸;

軟件端分為兩個板塊：軟件數(shù)據(jù)輸入、軟件數(shù)據(jù)對比。

“基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)”整體具有生存能力強、機動性能好、使用方便的優(yōu)勢。能利用承載的高靈敏度照相機進行不間斷的畫面拍攝，獲取影像資料，并將所獲得信息和圖像傳送回地面。在出現(xiàn)情況時可迅速達到現(xiàn)場，完成實時現(xiàn)場視頻畫面?zhèn)鬏?，供指揮者進行科學(xué)決策和判斷;是林區(qū)一種不可多得的重要工具?？梢赃M一步提高我林區(qū)執(zhí)法機關(guān)干警的響應(yīng)、決策、評估效率，推動公安信息化建設(shè)進程。

（二）基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)硬件端設(shè)計

“基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)”在硬件端為林區(qū)專職無人機，該林區(qū)防非法砍伐用無人機，通過方向模塊控制無人機飛行方向，在林區(qū)內(nèi)及時調(diào)整，拍攝林區(qū)內(nèi)的異常，通過信號裝換器將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，通過信號發(fā)射器將信號發(fā)送，實現(xiàn)將拍攝狀況進行實時轉(zhuǎn)發(fā)，通過接收模塊實現(xiàn)將數(shù)據(jù)進行接收，通過儲存器實現(xiàn)將數(shù)據(jù)進行保存，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。

1側(cè)翼、2馬達、3支撐板、4信號發(fā)射器、5保護殼、6定位器、7螺旋槳、8支架、9充電接頭、10雙電池倉、11信號轉(zhuǎn)換器、12攝像頭、13儲存器、14定位模塊、15電源、16接收模塊、17主控模塊、18方向模塊、19電量模塊、20顯示模塊、21電量提醒模塊、22警報模塊。

（三）基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)軟件端設(shè)計

“基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)”在軟件端為林區(qū)專職數(shù)據(jù)處理軟件，通過構(gòu)建植物三維幾何數(shù)據(jù)圖（面積、高度、體積），可以快速獲取數(shù)據(jù)、精準量化分析。獲取林區(qū)高分辨率正射影像圖，了解林區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀，實現(xiàn)林區(qū)動態(tài)監(jiān)測，為林區(qū)盜伐案件提供快速勘察的能力;

專有技術(shù)為植物顏色/光譜值的提取和植物顏色/光譜值對比，利于該項技術(shù)可以在所構(gòu)建的林區(qū)3D模型圖中快速對比數(shù)據(jù)庫中往次巡邏結(jié)果，精準定位發(fā)現(xiàn)可能存在林區(qū)砍伐位置，發(fā)出預(yù)警。

（四）基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)特點及優(yōu)勢

“基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)”通過采用無人機航測系統(tǒng)，搭載不同的傳感器隨時勘測和監(jiān)測林區(qū)植物的生長情況。實現(xiàn)數(shù)字林區(qū)的建設(shè)、實現(xiàn)林區(qū)災(zāi)害應(yīng)急指揮、實現(xiàn)林區(qū)環(huán)境治理以及對林區(qū)的盜伐案件的監(jiān)管治理。在整個操作過程中可以做到0人工干預(yù)全自動、高效率的自主作業(yè)，極大地降低了執(zhí)法干警的工作難度。

圖5基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方法

具有機動快，使用成本低，維護操作簡單等技術(shù)特點，具有對地快速實時巡查監(jiān)測能力，對林區(qū)中車和人無法抵達的區(qū)域，諸如森林火災(zāi)監(jiān)控，植物盜伐，農(nóng)林病蟲災(zāi)害預(yù)警等方面具有獨特的優(yōu)勢。

（五）基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)操作流程

系統(tǒng)開始使用后，警務(wù)工作人員操作無人機進行林區(qū)巡防工作，在完成后將本次巡防數(shù)據(jù)傳輸至林區(qū)專職數(shù)據(jù)處理軟件，隨后建立測區(qū)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)設(shè)定完成全自動數(shù)據(jù)處理，得到本次巡防林區(qū)區(qū)域內(nèi)植物顏色/光譜值。通過對數(shù)據(jù)庫往期數(shù)據(jù)對比甄別，發(fā)現(xiàn)不同自動報警。警務(wù)工作人員根據(jù)報警區(qū)域再次操縱無人機完成二次針對巡查，鑒別是否出現(xiàn)非法砍伐情況。

圖6基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)操作流程

四、小結(jié)

本文給出了一種基于無人機的林區(qū)非法砍伐識別預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建。經(jīng)測試，當出現(xiàn)林區(qū)非法砍伐時，該系統(tǒng)可以有效的識別預(yù)警。

作者簡介：

楊帆（2000-），男，漢族，河南南陽人，南京森林警察學(xué)院，本科在讀，研究方向：治安學(xué)

基金項目：本文系南京森林警察學(xué)院2019年度大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目，項目編號：201912213010