“水是生命之源”，我國河流眾多，水資源豐富，對國民經(jīng)濟發(fā)展與人民財產(chǎn)安全影響重大。同時也是世界上水土流失比較嚴重的國家之一，進行水土保持監(jiān)測和普查是一項十分艱巨而重要的基礎(chǔ)性工作。展望新世紀，水利事業(yè)面臨新形勢、新任務(wù)，肩負重大的歷史責(zé)任。洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境污染三大水問題已經(jīng)嚴重制約著國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。要解決好新世紀水的問題，就必須調(diào)整治水思路，轉(zhuǎn)變治水方針，從工程水利向資源水利轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。在這個歷史轉(zhuǎn)變過程中，要把水利信息化放在優(yōu)先的位置。
進入21世紀，隨著經(jīng)濟、社會發(fā)展進一步加速，傳統(tǒng)的缺水、水污染問題更為突出，洪澇災(zāi)害、水土流失也依然是主要威脅，對我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展與未來生態(tài)環(huán)境的不利影響日益加劇。在國家不斷加強環(huán)保力度，高度重視治水工作的大勢下，利用不斷發(fā)展的新科技來推動水利工作數(shù)字化發(fā)展正成為主流。
信息是水文決策的基礎(chǔ)，是正確分析和判斷水文形勢、科學(xué)地制定水文發(fā)展方案的依據(jù)。由于無人機低空遙感的高機動性、高分辨率等特點，使其在水文行業(yè)中的應(yīng)用有著得天獨厚的優(yōu)勢，在洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境污染、河道擁堵等相關(guān)領(lǐng)域上，無人機低空遙感都能發(fā)揮其巨大的作用。
無人機與水域監(jiān)測
近年來，無人機作為高科技產(chǎn)品，無論是在消費級還是工業(yè)級都獲得了市場的認可。目前，無人機已經(jīng)在航拍、測繪、公安、植保、監(jiān)測等多個領(lǐng)域當中發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢，而且還在不斷拓展應(yīng)用范圍。
之前，衛(wèi)星遙感技術(shù)很容易受到惡劣天氣的制約，難以對水源污染等情況做到實時和快速監(jiān)測。而無人機由于具備續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機動靈活等多重優(yōu)點，在水質(zhì)監(jiān)測、水污染監(jiān)察等多個涉水領(lǐng)域的應(yīng)用也愈加成熟，成為了我國環(huán)境監(jiān)測工作中的得力助手。
在過去的幾年中，隨著無人機專業(yè)化發(fā)展提速，不少政府單位都已經(jīng)引入無人機搭載傳感器來對水文環(huán)境進行監(jiān)測。揚州市環(huán)境監(jiān)測站曾用四架無人機進行試飛試驗，從而嘗試對南水北調(diào)東線的水質(zhì)安全進行監(jiān)測；溫州醫(yī)科大學(xué)水質(zhì)監(jiān)測隊也利用無人機協(xié)助對三垟濕地的水質(zhì)、浮游生物、大型水生動植物進行調(diào)查采樣，助力三垟濕地生態(tài)修復(fù)治水目標的實現(xiàn)。
無人機具體優(yōu)勢
眼下，在水文監(jiān)測中，無人機的應(yīng)用越來越廣泛、深入，成效也越發(fā)顯著，其優(yōu)勢特點漸趨明晰。
及時性。當發(fā)生應(yīng)急事件時，例如大范圍水污染、水質(zhì)變化等情況，無人機可以及時出動，立刻對監(jiān)測任務(wù)區(qū)進行大范圍實時監(jiān)測。同時，監(jiān)測結(jié)果能夠快速傳遞回后臺，通過技術(shù)處理生成圖像數(shù)據(jù)等信息，為決策提供參考。
宏觀性。無人機通過調(diào)整航高來選擇進行高空大面積監(jiān)測或是低空小范圍監(jiān)測，也可以通過多架次形式同時對上萬平方公里區(qū)域進行監(jiān)測。通過全面展示監(jiān)測區(qū)環(huán)境狀況，提供不同條件下的數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化監(jiān)測結(jié)果，提升監(jiān)測信息的宏觀性，為相關(guān)部門決策提供幫助。
直觀性。由于無人機可以在空中對水文情況進行快速、全面的拍攝，其提供的高清晰圖像等信息可以相對直觀、充分地展示出水環(huán)境的一系列情況，例如水質(zhì)富營養(yǎng)化、水華、有機污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等，從而為事件處置或是水文研究提供支撐。
成本低。由于兼具衛(wèi)星影像的價格和航空影像的快速采集優(yōu)勢，無人機采用高性能自動處理技術(shù)，可完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、精加工及鑲嵌及高程數(shù)據(jù)生成，整體數(shù)據(jù)費用不高，使用成本也相對較低。
無人機具體應(yīng)用領(lǐng)域
洪澇災(zāi)害巡查。洪澇災(zāi)害發(fā)生后，可利用無人機從空中對受災(zāi)區(qū)域進行及時巡查，了解當?shù)氐牡匦?、地貌、水庫、堤防險工險段實時情形。當遇到險情時，無人機也可以克服地形限制等不利因素，快速抵達受災(zāi)區(qū)域，并實時傳遞現(xiàn)場信息，監(jiān)視險情發(fā)展，為防汛決策提供準確的信息。
水資源調(diào)查。傳統(tǒng)的水資源調(diào)查多以人工的方式進行，既耗費時間、又無法精確地執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。而無人機可以對監(jiān)測目標進行快速航拍、巡查，通過大范圍、全面搜集信息，提供水利資源調(diào)查數(shù)據(jù)。
河流水文監(jiān)測。無人機可以對相關(guān)河流進行實時監(jiān)控，特別是一些環(huán)境比較惡劣的區(qū)域，相對于人工，無人機可以更加自如、安全地完成監(jiān)測任務(wù)。而且，由于無人機擁有快速巡查的優(yōu)勢，往往能夠及時掌握水文情況，特別是出現(xiàn)大面積的河流污染等嚴重事件時。
用于堰塞湖等應(yīng)急監(jiān)測。按照歷史經(jīng)驗來說，堰塞湖大多發(fā)生在交通困難、地理位置較為偏僻的地區(qū)，給人工監(jiān)測帶來了諸多挑戰(zhàn)。而無人機機動靈活，可對相關(guān)險情的分布狀況與動態(tài)變化等情況進行實時監(jiān)測，為展開救援、消除隱患提供準確的信息，為科學(xué)決策提供依據(jù)。
冰凌應(yīng)急監(jiān)測。目前，我國排除凌汛的方法主要是利用空軍轟炸機，用重型炸彈對黃河凌汛地段阻塞河道的冰壩進行破除。由于轟炸后的河段冰層大面積破裂，河道水流迅速加快，利用人工上冰探查炸彈落點十分危險。無人機對河道冰凌航拍，具有穩(wěn)定性好、起降靈活、安全性高、實效性強等優(yōu)勢，同時利用無人機遙感影像進行凌汛險情調(diào)查與堤防病害識別，具有人力成本低，時間快，復(fù)查周期短，可以迅速發(fā)現(xiàn)或更新凌汛險情及堤防病害的發(fā)生、發(fā)展和變化情況等優(yōu)點。
未來，隨著無人機在傳感器、精度、續(xù)航等方面的技術(shù)水平持續(xù)突破，在水文環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域?qū)⒂型l(fā)揮越來越重要的作用，從而為我國水災(zāi)害防治、水資源保護和合理開發(fā)應(yīng)用提供關(guān)鍵支撐。
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