无人机遥感系统在河湖管理中的应用

管文尧，潘 盼

（江苏省常州市河道湖泊管理处,213000，常州）

无人机遥感系统也称无人驾驶航空器系统，由无人机飞行平台、遥控系统、地面信号接收站和主控制系统组成，具有利用当前卫星定位、通信、网络、遥感等技术实时传输影像及获取数据等功能。作为现代化空间数据获取平台，具有低成本、高灵活等特点，将其应用于河道湖泊日常管理将开创数据驱动管理新气象、夯实智慧水利建设步伐。

一、河湖管理应用中的优势

1.数据获取成本低,灵活、高效

传统河湖管理主要依靠人工观察、车船巡视、人力取证等方式，需配置专业人员，日常巡查所需车船、油料、设备、人力等投入较大。无人机遥感系统日常维护简单，人力投入低廉，另外受特殊环境影响较小、适应性强。新冠肺炎疫情期间，车辆、人员均处于封闭隔离状态，管理人员通过无人机遥感系统进行巡查管理，系统搭载的摄像设备实时传输河道图像，确保管理不缺位。无人机遥感系统重量轻、体积小、便于携带、起飞要求低、易于转场。操作人员无需经过复杂培训即可单人完成作业。突发事件中无人机遥感系统可以快速响应，获取多源多维度空间数据，通过指挥系统快速处理和分析，远程协同与联席会商。

2.监测覆盖范围广且精确度高

传统河湖巡查中巡查人员往往存在视觉盲区，现场人工取证受地形、天气因素影响较多，存在监测覆盖不全面、巡查效率低、突发响应不及时等问题。通过控制无人机遥感系统飞行航高可实现“点面结合”监测。利用高航高进行大空间、大面积监测，当发现异常后可针对特定目标，通过降低航高实现低空小范围精确监测。无人机遥感系统以200 m航高进行巡查，监测直径约为1 km，单次巡查理论覆盖可达40 km2。利用无人机遥感系统可实现市区河道、辖内湖泊的全覆盖巡查飞行，亦可对特定点、特定区域进行精确监测，近距离拍摄传输高清影像，满足精准取证的要求。

3.数据采集功能强，适用性广

无人机遥感系统作为遥感监测平台可搭载不同数据采集设备，提供二、三维影像和地形、矢量、正射影像以及实景模型等，通过数据管理软件实现无人机采集和人工模型数据展示、空间分析、多时相对比、测量、信息标绘等功能，实现了无人机数据共享，进一步提升无人机大数据应用价值，结合城市大数据管理运用，推动城市智慧运行，促进智慧城市的发展。

二、河湖管理中的实际应用

1.河湖日常巡查

无人机遥感系统数据采集可实时将现场影像和监测数据通过无线传播方式传输至接收点。由于搭载高清相机，可提供高分辨率图片数据和低空视频，无人机遥感系统能准确侦测出涉水建筑、水面漂浮物、岸坡损坏、湖泊围垦等情况。目前无人机遥感系统数据传输能力最远可达10 km，飞行续航距离可达40 km。通过规划多机、多线路、多站点的联合巡航，完善数据管理平台，协同特定人工巡检，可满足日常河湖全覆盖巡查飞行，大大提高巡查效率。江苏省内部分地区已开始探索建立无人机河道巡查长效机制，形成无人机巡河巡湖新常态。

2.行政执法取证

无人机遥感系统起飞响应迅速、飞行速度快、隐蔽性强，针对涉水违法事件可在接到举报、派单后从站点迅速抵达现场，先行开展调查取证工作，对违法船只、违章行为进行持续有效跟踪取证，防止涉事船只逃逸和违章证据损毁，弥补执法船速度响应不足，辅助执法人员执法，确保调查处理的及时性、公正性。面对恶劣天气和复杂地形情况，无法及时派出人员和船只，无人机可替代进行远程执法监控，并将执法过程传输保存，便于执法存档。

3.河湖长制管理

利用无人机遥感系统拍摄测绘数据可精确生成河道湖泊正射影像及数字高程模型，建立河道湖泊地理信息数据库，并合成实景三维模型，生成河道水域岸线三维信息，以明确河长管理责权范围、河道状况，为制定“一河一策”方案提基础数据。日常可通过无人机遥感系统巡查对比反映河道整治措施，深度发掘管理漏洞、反馈形成机制问题，为河长制进一步管理决策提供依据。

4.水质环境监测

根据监测任务要求，无人机遥感系统可切换搭载多光谱成像仪、水质采样仪、夜视系统等模块，实现对水质情况的全方位巡查监测，目前的无人机多参数水质检测仪可短时间内生成高清晰数据图像和叶绿素、水体浊度、蓝绿藻等多种检测数据。另外，污染事故发生后，无人机多参数水质检测仪可快速提供水体污染状况变化，用于环保部门快速响应和处置决策。

日常巡查可实时生成多光谱图像，直观甄别排污口、污染源、可见漂浮物等，测绘水体透明度、漂浮物覆盖、污染状况等信息图像，为24 h水质监测提供数据支持，并通过对比历史数据来监测地区水质变化情况。如遇突发水质问题，可迅速追寻污染源，远程进行水质采样，克服人工实地采样的困难，实时定位功能还可以及时引导执法人员跟踪水质污染扩散。利用无人机遥感系统进行水质监测促进了监测高效化和精确化，达到监测现代化。

5.防汛应急指挥

专业无人机最高能对抗8级大风，起飞环境和天气要求低，对突发事件的响应迅速，能到达人员和船只无法抵达的危险区域。利用无人机搭载的摄像、红外、激光雷达、多光谱设备等监控及任务载荷模块，可实现在空中对复杂地形进行全方位、多角度、立体式侦查，实时掌握河道及周边淹没情况，准确定位受灾群众，并通过连接视频一体化系统传递现场影像，防汛控制中心及现场救援人员可据此实时掌握灾情态势、险情位置等重要信息。无人机遥感系统可以为抗洪救灾快速反应提供信息保障，提高现场救援指挥、灾情侦测及防汛抢险反应能力。

根据实际汛情需要，无人机可搭载喊话器、抛投、照明设备等荷载模块，有效指导受灾群众行动，及时安抚受困群众情绪并投送救生物资，为保障受灾群众生命安全提供有力支撑。

三、易存在的问题及展望

1.飞行安全问题

无人机遥感系统的安全标准相对民航飞机较低，操控人员虽经过培训上岗，但日常操控仍有可能对周边安全构成威胁，存在一定安全隐患。特别是在市区河道巡查时，操控距离远，飞行速度快，河道沿线环境复杂，周围人员建筑密集，发生安全事故导致的后果严重。

2.公共安全问题

河湖资料为我国基本地质资料，是国家信息资源安全的重要组成部分。无人机遥感系统的资料处理存储为数字形式，在方便查询管理的同时，也易造成当地河湖资料的外泄，存在一定公共安全风险，需要对资料进行妥善管理。

未来，除了河湖日常巡查、行政执法取证、水质环境监测、河湖长制管理、防汛应急指挥等，无人机遥感系统将涉足更多领域。随着行业法规的进一步规范和完善、产业技术的进一步升级和改造，依托“智慧城市”建设，无人机遥感系统将令传统河湖管理焕发新生。