陆地 刘鑫 常亮 王艺凯 邱烨 孔维恒

根据货物的形态和包装，航海界将海上运输货物划分为液体货、干散货、件杂货三大类。干散货主要是谷物、煤、矿石等大宗干散货。干散货可以装满一船或一舱，除谷物等需要特殊贮存条件的干散货以外，一般情况下干散货以露天方式堆存。

干散货是进出口货物的重要组成部分，是海关重点监管的对象。以常见的进口干散货为例，2023年1—6月中国铁矿砂及其精矿进口量约5.76亿t，煤炭进口量约2.2亿t。在海关监管实践和监管链条中，干散货由于其无包装、难计量等特点，监管难度显著大于液体货、件杂货。

在海关各类监管作业场所的管理中，集装箱堆场、储罐/筒仓等区域的智能化管理已经非常成熟，而干散货堆场的智能化水平则存在很大提升空间，由此引发的监管、廉政等风险值得关注。干散货的堆存位置、形态、体积、重量、卸载/提取进度是海关、贸易相关方、港口经营者等共同关注的内容，也是海关监管的重点和难点。得益于无人机航空摄影测量技术的飞速发展，其精确度高、便利性强、成本低廉等特点非常适用于海关监管领域。

1 大宗商品（干散货）管理与海关监管

大宗商品（干散货）的智能化管理水平与智慧海关建设紧密关联。

1.1 大宗商品（干散货）管理的发展情况

大宗商品（干散货）堆场作为干散货临时储存的缓冲区，以堆场为核心实现干散货的接卸、储存、中转。传统堆场作业通过人力操纵堆取料机械实现单点作业，不仅劳动强度大、危险系数高，且精度难以预知，更无法与全域堆取料进度实现联动，制约了货物流通和码头运营效率，亟待借助数字技术实现高效转型。构建智慧码头是干散货码头运营效率提升的突破口。由于干散货不同于集装箱货，货品不加包装，直接以块状、 颗粒状、 粉末状等初级形态参与流通，难以通过射频识别（RFID）等技术实现库存盘存、 货物全程跟踪与精细化管理。当前，干散货码头普遍存在自动化和智能化程度低、设备管理成本高、环保要求高、安全风险大等问题，从汗水经济向智慧转型是干散货码头发展的大趋势。

新冠疫情期间，持续、 广泛的大宗商品（干散货）拥堵不畅给全球供应链造成巨大压力，为保障疫情期间码头运转，对堆场作业提出无接触的要求，驱动新兴技术应用与运营变革。干散货码头堆场在复杂动态环境中的感知能力为机器自主协同、任务规划、 堆取料作业等提供基础支撑，是干散货码头数字化、智能化的关键^[1]。

1.2 大宗商品（干散货）及其所在码头/监管作业场所的监管难点、痛点

干散货在海关监管链条流转的主要节点有运抵、重量鉴定、转堆、堆存、提取等。监管难点、痛点主要有以下几方面。

1.2.1 重量鉴定技术要求较高

水尺计重的工作质量较大程度依赖于工作人员的专业技术水平和职业自律，衡器鉴重的工作质量较易受到衡器技术状态、流程规范程度的影响。

1.2.2 转运过程严密监管难度较大

除皮带方式将货物从船舶转运至堆场外，逐车转运至堆场容易存在逃漏衡情形（GPS和电子围栏技术的应用可以一定程度避免此类情形）。

1.2.3 堆存过程中存证难度较大

堆存期间，货物易受到降雨冲刷、作业计划外的提取等因素影响，可能带来部分货物灭失。在监管实践中，视频监控的存证周期一般为3个月，一般小于货物的实际堆存周期，更早的视频监控难以保存。此外，高杆灯视频监控、多机位近景监控的视频资源是海量数据，事实上难以组织相应的人力资源进行实时监控和回放检查。

1.2.4 货物提取常见明显重量异常

货物堆存周期长、提取周期长，导致发现明显重量异常时距离到货日期常常超过了数月甚至一年。在货物提取过程中，常见提取的重量累计值严重超出到货的重量数据，申请继续提取的理由一般是降雨导致干散货吸水。

1.2.5 传统的人工巡查工作效率及案件查发率有待提升

传统的人工巡查方式一般为2人驾驶机动车辆按照既定路线行进并检查，工作效率和查发问题难度都有待提升，尤其是干散货主要依靠堆头牌了解有限信息，至于货堆的变化、数重量则难以有效掌握，因此加强口岸智能化监管势在必行。

2 无人机航空摄影测量技术在海关监管领域的创新应用与探索

中国海关密切关注前沿地理信息科技的发展，在地理信息系统的研究与应用中取得了丰硕成果。“金关二期”建设的海关地理信息支撑系统，以地理信息数据为支撑，建立统一的空间定位和信息共享平台，按照统一的技术标准在海关总署和直属海关两级建设的地理信息支撑系统，为全国海关空间信息服务的集成与共享，以及应急指挥、物流监控等业务应用提供系统支撑。随着无人机航空摄影测量技术的不断成熟，该技术应用于干散货实体监管的探索不断开展并取得了一定成果，能够较好地解决本文提到的监管难点和痛点。

2.1 无人机航空摄影测量技术概述

航空测绘是一种以大气层内的飞行器为测量载体的对地测绘手段，其测绘对象是地面物体的位置关系，目的是通过航空拍摄获得的数据来绘制大地坐标，其通常采用的方法是航空摄影测量。航空摄影测量是在飞机上利用航摄仪器对地面进行连续拍摄，绘制地形图的过程。

无人机航空摄影测量是一种全新的测绘手段。当前，无人机航拍是其中最具发展潜力的一种，对促进科技创新应用，对实现“数字城镇化”的发展有着重要意义。就当前的航空影像测量而言，它的使用范围非常广阔，因为它的速度较快、测量精度很高，能够随着各种情况的变化而改变它的形式和方向，在工程测量和其他有关的领域中都有着重要的意义。目前，随着我国经济的快速发展，城市化的速度也在持续提升，许多城市在进行地区规划、水利布局等工作时，都需要对其地貌进行详细的研究，因此，对有关资料的要求也就变得更高。利用高精度的无人机航拍技术，将其与测绘系统中的数字测绘系统相配合，可大大降低测绘过程中的后期资料分析和加工难度，从而大大改善测绘结果^[2]。

2.2 无人机航空摄影测量技术在海关监管领域的典型应用

中国海关正在加快推进地理信息应用有关系统的规划和建设，无人机航空摄影测量技术也正发挥着更加重要的支撑作用。

2.2.1 空中巡查

近年来，无人机凭借其便于携带、高机动性等优势，促进了自身产业的快速发展，开始被越来越多地应用在各行各业，尤其是在海关监管方面。通过在海关监管中使用无人机巡查，一改传统的人工巡查方式，具有机动灵活的特性，有效解决了传统巡查模式中的耗时耗力、效率低及巡查范围不全面等问题，并且还增加了巡查频次，将“地巡”和“空巡”进行深度结合，构建起空地立体化防控网络^[3]。

2.2.2 正射图建立海关监管场所全局、历史档案

近年来，随着无人机生产技术的不断发展，正射影像技术已经在城市三维建模、数字地形测绘、地籍测绘、不动产测绘等领域得到了广泛的应用。 与常规地形测量相比，无人机倾斜测量技术具有明显的成本低、效率高、成果多样等优点。 由于消费级无人机镜头搭载数量有限，单次飞行时间短，且差分定位精度低，因此外业需要选择合理的飞行方案，既要保证数据采集精度，又要兼顾外业采集效率。正射影像作为一种数字测绘产品，能把地表信息准确、客观地表现出来，所包含的信息要比一般地形图丰富，在防灾治害和公共设施建设规划等方面有着广泛应用^[4]。海关监管实践中，对某一特定区域每天一次甚至每天多次建立完整正射图并归档存放管理已经成为现实，相对于视频监控，正射图具备清晰、完整、节约存储资源等不可替代的优点。

2.2.3 精准建模支撑重点敏感商品的体积量算、重量推算

目前，常用的几种计算体积量的方法有断面法、格网法、DTM法等，其中以DTM法应用最广。

1）断面法：适用于狭长地形，例如道路等。传统断面法土石方测量多直接布设断面线，使用全站仪或GNSS接收机直接在断面上采集地形点，然后绘制断面线，人工叠加设计线或二期断面线，对每个断面面积进行计算，导入到表格中进行方量计算。

2）格网法：将场地分为若干正方形方格，测定格网点的点位高程，并对每个格网按照四角高程的平均值计算土方。最后，通过汇总每个格网的土方量获取整个场地的总土方量。

3）DTM法：直接利用地形数据建立不规则三角网（CTIN），根据设计标高进一步形成三棱柱，最后通过三棱柱计算出土方量，统计得到施工区域的土方量^[5]。

典型的无人机航空摄影测量作业流程一般包括内业与外业两部分。利用无人机点云滤波进行工程土方测量的主要步骤包括多视图影像采集、三维模型重建和点云滤波处理及土方计算等。首先根据现场情况进行像控点布设，再进行航线规划任务制定及影像采集；基于 SfM-MVS 算法生成三维点云模型，完成三维重建；对三维实景模型进行精度评估，构建基于 CSF 算法的现场真实地表点云提取方法，剔除无关地物等非地面点云的干扰，采用DTM方法实现地面点云和设计基底点云两期点云间的土方量精确计算^[6]。得到干散货堆体积后，根据货物密度即可推算出相应重量。

干散货的测量计算类似于土方测量计算。土方量测量计算采用基于数据地面模型（DTM）法，无人机采集生产的数字地面模型（DTM）与外业采集点构建的平面之间的土方量，由于数据测量精度高、点云密度大，使基于数据地面模型（DTM） 法计算土方量的精度得到了保证^[7]。

上述方法不受货堆形状的影响（与传统盘库方法不同，货堆可以是任意形状），计算精度高、速度快，尤其适用于对重点敏感商品的监管。

3 结语

随着无人机的广泛应用，基于无人机的航空测绘技术也得到了迅猛发展。在倾斜摄影技术带给人们惊喜的同时，国产的高精度激光雷达使得精准测量更加平民化、便利化。在海关地理信息有关应用系统的支撑引领下，大宗商品（干散货）的实体监管、精准量算、变化监测难题将逐一破解，中国海关继集装箱无人化、智能化样板工程后，在大宗商品（干散货）智能化监管领域再次抢占先机。

参考文献

[1]杨晗芳,孙伟哲, 周保华. 智能感知融合技术在干散货堆场动态环境中的应用[J/OL].水运工程, 2023(09): 1-6[2023-09-07].DOI:10.16233/j.cnki.issn1002-4972.2023.09.031.

[2]李荣胜.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].城市建设理论研究(电子版), 2023(23): 184-186.

[3]张博. 浅析无人机巡查助力海关监管[J].科技风, 2020(9): 14. DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.202009012.

[4]陈林云,杨娇.正射影像图制作及数据采集影响因素探讨[J].长春师范大学学报, 2023, 42(4): 138-142.

[5]马飞, 黄勇, 顾东. 基于无人机倾斜摄影测量的土方量计算[A]; 江苏省测绘地理信息学会2022年学术年会论文集[C].现代测绘, 2022: 59-61.

[6]余加勇, 尹东, 刘宝麟, 等. 施工场地无人机精细化三维模型构建及土方测量[J].湖南大学学报(自然科学版), 2023, 50(1): 181-188.

[7]袁红, 张亚峰, 王刚. 无人机航空摄影测量技术在土方测量中的应用研究[J].测绘与空间地理信息, 2021, 44(S1): 293-296.

第一作者：陆地（1982—），男，汉族，宁夏银川人，硕士，高级工程师，主要从事口岸核与辐射安全，E-mail: landaland@163.com

通信作者：刘鑫（1981—），男，汉族，陕西西安人，博士，正高级工程师，主要从事海关领域仪器设备研发和性能验评工作，E-mail: liuxin_cn@qq.com

1. 中国海关科学技术研究中心 北京 100026

1. Science and Technology Research Center of China Customs, Beijing 100026

基金项目：海关总署科研项目（2021HK187）

第一作者：王艺凯（1982—），男，汉族，硕士，高级工程师，主要从事海关仪器研发与验证评价工作，E-mail: wangyikai_2001@163.com

通讯作者：刘鑫（1981—），男，汉族，博士，正高级工程师，主要从事海关仪器研发与验证评价工作，E-mail: liuxin_cn@qq.com

1. 中国海关科学技术研究中心 北京 100026

2. 二连海关技术中心 二连浩特 011199

3. 南宁海关技术中心 南宁 530022

4. 无锡百泰克生物技术有限公司 无锡 214100

1. China Customs Science and Technology Research Center, Beijing 100026

2. Erlian Customs Technology Center, Erenhot 011199

3. Nanning Customs Technology Center, Nanning 530022

4. BioTeke Corporation (Wuxi) Co., Ltd., Wuxi 214100