关于无人机在水环境监测中的运用探讨

水环境监测作为针对水体成分、污染物等进行监测的重要工作，需要不断创新水环境监测方法，而将无人机运用到水环境监测中，就是一个新的研究方向。对于水环境监测中无人机的应用，本文首先对水环境监测的状况开展研究，然后简要归纳了无人机在各个行业领域的运用状况，并论述了无人机在水环境监测工作上的优势，讨论了无人机在水环境监测中的高效运用，以供参考。

无人机  水环境  监控  运用

水资源是人们日常生活和生产过程的关键构成部分，现阶段，伴随着我国经济的迅速发展，人们生活品质的不断提升，中国人口总数稳步增长，水源所带来的问题也日益严重。因此，科学开发已变成当前的主要研究课题，而精确地测算河流面积和遍布情况是科学综合利用水源的基础和前提条件。伴随着社会的发展，因技术实力的限定，很多之前的河川流域遍布、面积等相关信息已无法反映了现在的真实情况。因此，凭借无人机开展水环境监测，掌握水环境的转变、河流的基本资料等，可以推动水源的灵活运用。

21世纪，中国很多地区都处在水环境监测阶段，以人工监控为主导，湖、河等水环境监测工程项目中，依靠船舶收集水质采样，进行水环境监测工作。尽管这一工作模式已沿用许久，但伴随着中国目前水环境恶劣情况的持续加快、极端种类的多元化，这类人工监测系统早已无法融入新时期的发展方向，且伴随着中国水环境的持续恶变，检测结果的精确性愈来愈差。同时，人工检测的关键是依据检测取样，对水环境开展全方位的分析和研究，在河流中要收集3个水体的横断面，收集后需放半小时再来储存，整个收集过程用时长，人工成本高。并且，一部分船舶是以柴油机为主要原材料的，选用中柴油机将对水环境产生环境污染和破坏，从而衍生出一部分有毒物质，会对水环境监测的精确性造成不良影响。假如处在水环境监测工作环节，碰到流水较急的河流，那将导致水环境取样工作遭遇相应的安全隐患，对现场管理人员的人身安全构成巨大的威胁。

根据以上分析可以看出，在新时期的发展环境下，中国的水环境监测仍有很多急需解决的问题。为推动新领域下的水环境监测转型发展取得成功，提升水环境监测的实效性，要合理安排应用优秀的信息科技和科学技术，提升水环境监测的精确性，在水环境监测全过程中，有效预防可能碰到的各种各样的安全风险问题，随后根据水环境监测为中国的水生态环境保护提供数据支持。

无人机是近几年来发展起来的一项新技术，它主要是指将传感器、遥测遥控、通信等多种技术集成在一起，通过各系统部分的配合，完成数据采集和数据传输任务。对于无人机来说，传感器至关重要，特别是随着技术的不断发展，各种传感器表现出的数字化等趋势，为无人机数据采集的准确性打下了良好的基础。无人机的运行可以分成3个阶段性，即初期、中期和后期。在这当中，遥感技术监测系统、地面监控系统等是构成前期内业的重要组成部分，往往对保证前期外业实施具有积极的作用。这里所说的前期外业，主要是指采集信息的过程，即通过人工或自动化控制，根据全球定位系统（Global Positioning System），在规定的范围内完成数据采集任务，GPS确保无人驾驶无人机。针对内业中后期而言，具体就是指对其初期外业资料完成更进一步的研究和总结，最后根据分析结果制定出相应的解决方案。

由于无人机的使用将不受空间和地形的限制，因此与传统的人工环境监控方式相比，无人机带来的优势更加明显，它不仅可以提高检测效率和操作性能，还可以获得准确的数据信息。一般无人机具备监控范围大、机身小、便于携带等特点，在水环境监测工作中的应用越来越受到重视。目前，无人機的能源供应方式主要有充电供能和加油供能两种，具体应用上可以根据监测站条件选择。

无人机以其自身的优势特点在水环境监测工作中获得了广泛性的运用和监测员工的重视，但不可否认，在应用过程中还存在一些问题，主要有以下3个方面。第一，为了使无人机携带方便，一般所设计的无人机体积较小，这样无人机在飞行到一定高度后很容易受到强风或坏天气的影响，监控效果不佳。反之，如果增大无人机体积，则会增加耗能，缩短寿命。这就需要对这一问题进行深入的研究和优化。第二，数据的传输技术问题。用数字摄像机拍摄无人机时，采集到的数据精度不高，不能完成具体的监控任务，而由于采集数据引起的误差，很容易影响到绘制图像的精度。所以，未来无人机企业需要将提高数据采集的准确性和传输效率作为未来产品开发的重点。第三，数据处理的技术性。由于无人机属于新兴领域，因此其水环境监测功能的开发还不完善。在此阶段，无人机的应用主要是把采集的数据传送给系统，再根据遥感图像处理数据。对无人机反馈的数据，环境监测人员也应该进一步修正，从而全面提高监测的准确性。

通过前文的对比分析发现，两类传感器接收的信号在时域和频域上存在差异性与共性，差异性主要体现在工作频段和对信号的灵敏度上，下面从这两方面开展适用性讨论，并以此总结出声发射传感器的选取原则。

与传统的环境监测无人机相比，安装在无人机上的照相设备更加庞大、重量更大，并且水质监测设施和水体抽样设施也更为庞大，同时由于这类设施的电力工程耗费也非常大，所以经常要独立为它设定充电电池。除此之外，通常对水体检测标准2L或2kg以上，所以对无人机的有效载荷有较高的规定。

以往水资源用地信息化管理、基本情况调查和巡视成图步骤，大多数选用人工勘察方式，相关工作人员手持监控摄像头，立在地形较高的地区对江河或湖水完成拍照，用船舶对水环境开展调研。这样就无法迅速、精确地深入调查工作，因此，在深入调查管理工作时，需要充分发挥无人机的主要作用，凭借无人机对需调查地域开展高清航拍和监控。无人机可以在短期内开展规模性航行，同时开展查验工作，这样就可以快速地认识到水源的基本资料。无人机可以根据航拍测绘，掌握地表水环境基础信息和调查报告，根据无人机的实时监测数据信息，综合分析水环境情况，可运用高新科技制作电子地图。因此，应用无人机可以极大地提高工作效果和质量，有利于水资源的充分开发。

5.2开展动态性的水环境监测

过去开展水环境动态监测时，相关工作人员需要带上监控摄像头对水利枢纽浮标完成拍照。同时，由于可从舱室里获得水位线的细节，相关工作员借助船舶实时监控系统水面。而在水环境动态性检测工作方面，大面积的水环境无法得到精准的数据信息，从而造成工作效能降低。所以，需要科学合理地运用无人机，对河道环境，尤其是地形奇险、环境恶劣的水利枢纽开展动态性监测。无人机不受环境和地形条件的干扰，做到实时、准确地进行监控。通过对江河上游、下游的实时监测，可以很快掌握实际水文情况。在大规模的水环境中，无人机还能够依靠自身优势，对环境污染的水环境开展巡视监管，掌握水环境的数据信息。

5.3对洪涝灾害开展有效研究

以往洪水灾害产生后，有很多实用的直升飞机在灾区上空，拍摄水灾的标准和洪灾的具体情况。每当碰到大规模旱灾少水时，对每个地域的定损工作通常选用手工定损的方式，造成定损工作效能不高。在没有全景图的情形下，水环境警示通常选用人力乘船的方式，进行水位区划工作，但没有给予参照。这类工作方法不能在产生洪水灾害时快速采取行动，此外，人工拍照的图像与鸟瞰图像的画面质量和立体性存有着较大的差别。洪灾发生后，一般都会造成严重的损坏，采用人工定损的方法作业工作量大，效率低。因此，当洪灾发生后，需要合理使用无人机对灾区进行快速的巡查与监控。无人机受到地形、地貌等影响，可以迅速抵达受灾地区，及时公布受灾状况，为相关防汛工作给予合理数据信息。无人机还可用以耐旱，在工作人员进行郊外调研时，降低工作人员工作劳动量。无人机可以把握各地区的水流量贮备，从而有效地开展引水工作，为耐旱给予合理帮助。了解江河等水环境的水位线转变，能迅速地对水环境警戒线和水源情况开展检测和研究，组成分辨率更高一些的图像，从而提高工作质量，为工作人员给予帮助。

5.4无人机在水环境监测中的未来前景

水源作为生命之泉，对人类的存活与发展拥有不可替代的积极作用。伴随着我国现阶段经济发展的迅速进步和水源污染的突出问题，怎样根据水环境监测工作，发现水环境中具有的污染物质，检测出水环境的污染浓度，成为人们关注的焦点。经过对无人机的使用及其优点的概括可以看出，无人机不仅具有成本低、损耗低等优点，还可以重复使用，有效地避免了安全隐患，提高了水环境监测工作效率，在水环境监测中，无人机拥有很好的前景，将来可以得到更好的发展。

总之，无人机是一项最新的技術，运用广泛。无人机的合理应用提升了工作质量和工作效能，为相关工作人员提供了便利。无人机不会受到空间和自然地理条件的影响，可以对水环境开展实时监控，并及时传送有效的数据信息。伴随着我国的迅速发展，科技进步的不断发展，无人机相应技术性的逐步完善和自主创新，无人机可以充分运用于水环境监测，进而充分发挥其最大的意义和效率，为环境监测工作提供帮助。

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作者简介：陈君丽（1980—），女，本科，十级职员，研究方向为环境保护。