环保无人机在水文监测中的应用

“水是生命之源”，我国河流众多，水资源丰富，对国民经济发展与人民财产安全影响重大。同时也是世界上水土流失比较严重的国家之一，进行水土保持监测和普查是一项十分艰巨而重要的基础性工作。展望新世纪，水利事业面临新形势、新任务，肩负重大的历史责任。洪涝灾害、干旱缺水、水环境污染三大水问题已经严重制约着国民经济和社会发展。要解决好新世纪水的问题，就必须调整治水思路，转变治水方针，从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。在这个历史转变过程中，要把水利信息化放在优先的位置。

进入21世纪，随着经济、社会发展进一步加速，传统的缺水、水污染问题更为突出，洪涝灾害、水土流失也依然是主要威胁，对我国经济可持续发展与未来生态环境的不利影响日益加剧。在国家不断加强环保力度，高度重视治水工作的大势下，利用不断发展的新科技来推动水利工作数字化发展正成为主流。

信息是水文决策的基础，是正确分析和判断水文形势、科学地制定水文发展方案的依据。由于无人机低空遥感的高机动性、高分辨率等特点，使其在水文行业中的应用有着得天独厚的优势，在洪涝灾害、干旱缺水、水环境污染、河道拥堵等相关领域上，无人机低空遥感都能发挥其巨大的作用。

近年来，无人机作为高科技产品，无论是在消费级还是工业级都获得了市场的认可。目前，无人机已经在航拍、测绘、公安、植保、监测等多个领域当中发挥出巨大的优势，而且还在不断拓展应用范围。

之前，卫星遥感技术很容易受到恶劣天气的制约，难以对水源污染等情况做到实时和快速监测。而无人机由于具备续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等多重优点，在水质监测、水污染监察等多个涉水领域的应用也愈加成熟，成为了我国环境监测工作中的得力助手。

在过去的几年中，随着无人机专业化发展提速，不少政府单位都已经引入无人机搭载传感器来对水文环境进行监测。扬州市环境监测站曾用四架无人机进行试飞试验，从而尝试对南水北调东线的水质安全进行监测；温州医科大学水质监测队也利用无人机协助对三垟湿地的水质、浮游生物、大型水生动植物进行调查采样，助力三垟湿地生态修复治水目标的实现。

眼下，在水文监测中，无人机的应用越来越广泛、深入，成效也越发显著，其优势特点渐趋明晰。

及时性。当发生应急事件时，例如大范围水污染、水质变化等情况，无人机可以及时出动，立刻对监测任务区进行大范围实时监测。同时，监测结果能够快速传递回后台，通过技术处理生成图像数据等信息，为决策提供参考。

宏观性。无人机通过调整航高来选择进行高空大面积监测或是低空小范围监测，也可以通过多架次形式同时对上万平方公里区域进行监测。通过全面展示监测区环境状况，提供不同条件下的数据，可以优化监测结果，提升监测信息的宏观性，为相关部门决策提供帮助。

直观性。由于无人机可以在空中对水文情况进行快速、全面的拍摄，其提供的高清晰图像等信息可以相对直观、充分地展示出水环境的一系列情况，例如水质富营养化、水华、有机污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等，从而为事件处置或是水文研究提供支撑。

成本低。由于兼具卫星影像的价格和航空影像的快速采集优势，无人机采用高性能自动处理技术，可完成数据的预处理、精加工及镶嵌及高程数据生成，整体数据费用不高，使用成本也相对较低。

洪涝灾害巡查。洪涝灾害发生后，可利用无人机从空中对受灾区域进行及时巡查，了解当地的地形、地貌、水库、堤防险工险段实时情形。当遇到险情时，无人机也可以克服地形限制等不利因素，快速抵达受灾区域，并实时传递现场信息，监视险情发展，为防汛决策提供准确的信息。

水资源调查。传统的水资源调查多以人工的方式进行，既耗费时间、又无法精确地执行相关任务。而无人机可以对监测目标进行快速航拍、巡查，通过大范围、全面搜集信息，提供水利资源调查数据。

河流水文监测。无人机可以对相关河流进行实时监控，特别是一些环境比较恶劣的区域，相对于人工，无人机可以更加自如、安全地完成监测任务。而且，由于无人机拥有快速巡查的优势，往往能够及时掌握水文情况，特别是出现大面积的河流污染等严重事件时。

用于堰塞湖等应急监测。按照历史经验来说，堰塞湖大多发生在交通困难、地理位置较为偏僻的地区，给人工监测带来了诸多挑战。而无人机机动灵活，可对相关险情的分布状况与动态变化等情况进行实时监测，为展开救援、消除隐患提供准确的信息，为科学决策提供依据。

冰凌应急监测。目前，我国排除凌汛的方法主要是利用空军轰炸机，用重型炸弹对黄河凌汛地段阻塞河道的冰坝进行破除。由于轰炸后的河段冰层大面积破裂，河道水流迅速加快，利用人工上冰探查炸弹落点十分危险。无人机对河道冰凌航拍，具有稳定性好、起降灵活、安全性高、实效性强等优势，同时利用无人机遥感影像进行凌汛险情调查与堤防病害识别，具有人力成本低，时间快，复查周期短，可以迅速发现或更新凌汛险情及堤防病害的发生、发展和变化情况等优点。

未来，随着无人机在传感器、精度、续航等方面的技术水平持续突破，在水文环境监测等领域将有望发挥越来越重要的作用，从而为我国水灾害防治、水资源保护和合理开发应用提供关键支撑。