航拍飞行器应用于牧业普查的调研分析

长期以来，锡林郭勒盟地区的冬夏两季牧业普查工作使用的是圈畜清点的办法，这不仅需要抽调大量人员、车辆，而且需要广大牧户高度配合。普查中，小畜的清点需将其全部圈入圈中，再逐个放出清点，不仅费时、费力，而且会使牲畜出现掉膘等不良状况，对牧民生产生活影响较大,牧民的抵触情绪也很大。

为了提高普查效率和数据质量，探索一种更为科学的牧业普查方式，在2015年夏季牧业普查工作中，锡盟统计局在东乌旗开展了航拍飞行器清点牲畜的试验工作，并初步取得了成效。这一技术在2015年冬季牧业普查和2016年夏季牧业普查质量抽查中得以全盟范围内推广使用。现将航拍飞行器清点技术使用情况总结如下。

一、使用航拍飞行器清点牲畜的特点

普查中，采用的是大疆精灵三系列航拍飞行器。此飞行器具有飞行稳定、抗风力强、噪音小、拍摄画面清晰、操控距离远等特点。航拍飞行器飞行高度可达500米以上，但受航空管制的限制，实际操作时飞行高度不得超过120米。横向飞行距离控制在2千米以内，以免飞行距离过远造成飞行器失控。

 

 

飞行器基础参数表

初步测定飞行器垂直拍摄不同高度控制范围表

航拍飞行器在实际操作中，总结起来有以下四个特点：

第一，提高了工作效率。普查中，每户现场操作只需用3-5分钟，即可完成图像采集工作，克服了传统的圈羊清点（北部大的牧区每天每工作组入户清点一般每日5-6户左右）效率低的缺点，大大地提高了工作效率。在普查中，使用航拍飞行器清点牲畜省时省力，快速便捷，还不影响广大牧民的生产生活。

第二，误差率小。传统清点误差一般在2-3%之间，而采用航拍图像采集可以将误差控制在1%以内。飞行器飞行高度在70米左右采集图像效果最佳。如果牲畜数量较多，可在适当提升飞行高度后，则图像清晰度基本不受影响。

第三，对家畜影响小。采用航拍飞行器清点牲畜，可在家畜饲养的任何过程完成清点工作。从根本上改变了以往圈羊清点对家畜采食影响大、掉膘，有时还需要牧民反复圈羊，对牧民情绪和生产生活影响大等状况。

最后，受气候影响小。最初航拍试验，航拍飞行器图像采集成功是在6-7级风力中进行的。在六、七月，超过6-7级的风力在草原地区相对较少，可以说航拍飞行器清点牲畜在锡林郭勒盟地区夏季牧业普查中有很强的适应性。

二、航拍飞行器清点技术在普查中的使用情况

在此次夏季牧业普查质量抽查中，我局对不同情形下飞行器清点牲畜的拍摄效果进行了对比。

首先，圈养拍摄。此种情况下，拍摄简洁方便、图像清晰。但由于羊群过分拥挤，存在遮蔽羔羊的现象，会出现一定误差，但总误差率处于正常值范围内。

圈养拍摄图 

 

第二，移动采食畜群拍摄。采食畜群一般为线状分布，由于排列距离过长，一般需分段拍摄再进行图片组合，会造成一定误差，但误差率很小。下一步，如果能成功开发视频自动识别系统，这一问题将从根本上得以解决。

移动采食畜群拍摄图

 

 

第三，在饮水点拍摄。实际操作显示，在家畜饮水点进行航拍效果最佳。一方面，饮水点畜群集中，方便拍摄；另一方面，航拍器起飞时对羊群的惊扰会使羊群略呈散开状态，便于清点。

饮水点拍摄图 

 

第四，在高草地、滩地拍摄。从高空对高草地、滩地拍摄，除极个别牲畜躲入草丛影像不清外，基本上对拍摄清点工作影响不大。

高草地、滩地拍摄图

 

第五，对大畜的拍摄。航拍器横向飞行距离是2千米左右，因此，除北部牧区部分大牧户外，基本上能够覆盖被调查牧户的全部草场，从根本上改变了以往大畜清点难度大、漏统严重的状况。

大畜的拍摄图

 

 

三、不同环境对航拍飞行器清点使用的影响

通过航拍飞行器清点牲畜的试验和推广使用，得出航拍飞行

三、不同环境对航拍飞行器清点使用的影响

通过航拍飞行器清点牲畜的试验和推广使用，得出航拍飞行器清点技术在不同环境下的使用情况。

首先，飞行试验时风力大约在6-7级，航拍器飞行清点工作取得成功。在具体普查工作中，最好在5级以下风力条件下进行，6级以上大风有操作必要时，最好在畜群上实施起飞，顺风势短距离拍摄，逆风飞行容易造成飞行器失控。

其次，雨天不适合飞行拍摄。一是拍摄效果不佳，二是雨水可能进入飞行器导致短路，损坏飞行器，三是遇有雷电时飞行易发生事故。

再次，在零下二十摄氏度以下不适合飞行操作。电池在低温时为了保持电压，会出现掉电甚至是突然短路的情况。操作中发现经常会出现信号中断、视频扫描间断等问题。操作距离稍远，有可能造成飞行器失联。

最后，在雪地条件下，光线稍强，拍摄效果不佳，分辨难度大。因此，该技术在锡林郭勒盟北部旗县冬季牧业普查中使用尚有一定局限性。

四、需进一步解决的技术问题

使用航拍飞行器清点牲畜不仅省时省力，提高了工作效率，而且对家畜影响小，清点误差率小，但在实际应用中我们也发现航拍飞行器清点存在一些亟待解决的问题。

首先，电池的使用时间。由于飞行器需要尽可能减轻起飞重量，所以无法携带较重的大容量电池，飞行器维持十几分钟到二

十分钟飞行之后，就必须更换电池或者插上充电线，拍摄时要携带三四块电池，电池充电时间都超过一小时。

其次，低温飞行的控制。飞行器在低温条件下飞行，电池活性降低，飞行时间变短、电子设备可能会工作不正常，机架的塑料件可能变脆，耐摔强度降低。

再次，多张照片的自动拼接组合质量的开发。大范围放牧或采食后休息的畜群因过度分散，垂直航拍很难覆盖全部畜群，需分段拍摄再进行图片组合。目前，照片拼接组合还处于人工操作阶段，工作繁琐，容易形成一定的误差。下一步，要将分段拍摄的图片要进行高质量、自动拼接组合，并针对采集回来的图片信息开发相应的图像识别软件。

最后，视频清晰度、稳定性自动识别系统的开发。人工将多张照片叠加会形成一定误差，普查过程中，采用了视频录像进行拍摄，但拍摄视频过程中经常出现信号间断现象，所拍摄视频的清晰度和稳定性较差，视频的自动识别系统的开发也将是下一步研发的重点。

五、对航拍飞行器的使用管理

    航拍飞行器需按照航空管制规定，在相关单位报备才能使用，且其使用管理有严格的规定。飞行器不适合分发到基层，容易造成管理漏洞和事故的发生。特别是在锡林郭勒盟这样的边疆少数民族地区使用更需严格管理、规范使用。目前，航拍飞行器仅限于由旗县级以上统计部门统一使用在牧业普查工作的质量抽查工作中，如大面积推广使用，将需组建相关的服务组织，对航拍飞行工作统一管理、使用。