无人机遥感技术在小型河道流域治理中的应用

水环境治理和生态保护已经成为全球关注的热点，而无人机遥感技术的进步为小型河道治理提供了新的解决途径。小型河道的治理常面临地形复杂、污染源多样、监测需求高等问题，传统的监测手段因受限于数据不全和反应滞后等不足，无法有效解决这些问题。而无人机技术凭借其灵活性和高效性，能够弥补这些不足。该技术可以快速捕捉广泛的流域数据，通过搭载多光谱、高光谱相机和激光雷达（LiDAR）等传感器，精准监测水质、岸线和泥沙淤积的变化情况，从而提升治理效率。例如，数据表明，2023年我国工业废水和生活污水总量分别占废水排放的39%和61%，而传统治理手段难以应对如此复杂的污染来源。此外，河道泥沙淤积影响了30%的小型河流的通航和泄洪能力，进一步加剧了环境问题。无人机通过高频次的动态监测，不仅能够快速捕捉污染源，还能生成精确的三维模型，为治理提供实时的数据支持。文章结合实际案例，探讨了无人机遥感技术在水质监测、岸线侵蚀监控、泥沙淤积检测等方面的应用优势，分析了当前技术应用中的挑战，并展望了该技术在未来河道治理中的广泛前景。

小型河道流域治理中面临的实际问题

复杂污染源导致水质监测难度加大。在小型河道流域中，水质污染问题尤为突出，尤其是在农业区、工业区、居民区交界的地区，水质污染来源复杂，监测和治理难度加大。污染源主要包括农业废水、工业废水、生活污水等多种形式，这些污染源在水体中汇集后，对水质造成了严重的影响。以安徽省合肥市的店埠河为例，这条河流穿越了农业区和工业区，河道周围农业废水和工业废水的长期排放，导致河道水质恶化，水中富营养化现象严重，藻类迅速繁殖，生态系统遭到严重破坏。店埠河的治理过程也揭示了传统监测方式的局限性，固定监测点只能监控局部区域，无法及时发现水质变化的整体趋势，且监测频率低，无法快速响应突发污染事件。此外，水质污染的空间分布不均也使得治理难度增加。小型河道通常地形曲折，河段之间的水流交换频繁，污染物的扩散与沉积具有极大的不确定性。例如，在湖南省的双牌河中，污染物的空间分布极为复杂，不同河段的污染源头各异，且受地形影响，污染物在河道中的分布呈现出动态变化的特点，传统的水质监测手段很难全面掌握这一变化，为治理工作带来了挑战。

岸线侵蚀导致水土流失，生态系统受损严重。小型河道的岸线通常较为脆弱，容易受到水流冲刷、自然侵蚀以及人类活动的破坏。长期的岸线侵蚀不仅导致水土流失，还会破坏河道周围的生态环境。特别是在一些生态脆弱的地区，岸线的稳定性对当地的生物多样性具有重要影响。以云南省玉溪市的新平河为例，该河流两岸的植被由于人为砍伐和农业开发严重减少，导致岸线变得非常不稳定，每年汛期都会出现大面积的岸线塌陷，河道的水土流失问题非常严重。这种情况不仅使河道的水质进一步恶化，还导致了河道通航能力下降，极大地影响了当地居民的生活和农业生产。岸线侵蚀的问题不仅存在于自然条件较差的地区，在一些人类活动频繁的河段，岸线的破坏程度更加明显。比如，在江苏省南京市的护城河段，由于近年来大量的房地产开发，河道两岸的植被遭到严重破坏，导致岸线稳定性下降，每逢汛期，河水会冲刷岸线，引发多次岸线塌陷事件，威胁到周边的建筑物和居民安全。传统的岸线监测手段无法对这些问题进行实时跟踪，往往只能在灾害发生后进行修复，这大大增加了治理成本和治理难度。

泥沙淤积影响河道通畅，排洪能力大幅下降。泥沙淤积问题是小型河道流域治理中另一个突出问题。泥沙的沉积不仅会使河道变窄，降低河道的通航能力，还会影响河道的泄洪能力，增加洪涝灾害的风险。在四川省绵阳市的涪江河段，泥沙淤积现象十分严重，河床抬升导致河道水流不畅，每年汛期都面临极大的泄洪压力。当地政府不得不定期组织大规模的清淤工作，以确保河道的畅通性。然而，传统的清淤工作依赖人工测量河床淤积情况，这种方式不仅耗时费力，而且测量数据的精准度不高，无法为清淤工作提供有效的决策支持。泥沙淤积还对河道的生态系统产生了深远的影响。河床的抬升会改变水流的速度和方向，影响鱼类和其他水生生物的栖息环境。以湖北省汉川市的汈汊河为例，长期的泥沙淤积导致河床抬升，水流速度减缓，鱼类的洄游通道被阻塞，渔业资源严重受损。传统的治理方式往往是通过定期清淤来缓解问题，但在清淤过程中，往往会对河道的生态系统造成进一步的破坏，形成恶性循环。

无人机遥感技术在小型河道流域治理中的应用的必要性

无人机遥感技术在小型河道流域治理中的必要性显而易见，尤其是在面对复杂的水质问题和生态系统动态变化时。据2022年我国生态环境部的报告，全国地表水环境总体改善，但仍有0.7%的水体为劣Ⅴ类，严重污染的河道占比不容忽视。全国80%以上的河流为中小型河流，这些河流受农业、工业、生活废水的影响，水质污染复杂且动态，传统监测手段难以有效覆盖和及时反应。

数据显示，农业废水是我国小型河道污染的主要污染源之一，2019年，全国排放的农业废水达9.3亿吨。与此同时，城镇生活污水的无序排放进一步加剧了河流的污染问题。2023年，全国工业废水排放量约占总废水排放量的39%，而生活污水排放量则占61%。监测这种复合型的污染源需要高效、动态的监测手段，而无人机遥感技术凭借其广泛覆盖和快速数据采集能力，能够有效应对这些挑战。

无人机技术不仅能捕捉水质变化，还能通过高分辨率成像监控河道的岸线变化和泥沙淤积情况。例如，河道淤积导致通航和泄洪能力下降，是近年来频发的生态问题。2022年，约有30%的中小型河流因泥沙淤积泄洪功能受到影响，这在雨季期间尤为突出。无人机激光雷达技术可实时监测河床的变化，生成精确的三维模型，为河道清淤工作提供数据支持，以避免进一步的环境恶化。

以下是我国小型河道治理中一些关键数据的概述：

表1 小型河道治理中关键数据

指标 数据

全国中小河流占总河流比例 80%以上

全国2022年劣V类河流水质占比 0.70%

农业废水（2019年） 9.3亿吨

河道泥沙淤积影响河道比例 30%

综上所述，针对复杂污染源、生态动态变化和难以到达的监测区域，无人机遥感技术提供了全面、精确的监测手段，能够显著提高河道治理的效率，减少环境风险。

无人机遥感技术在小型河道流域治理中的应用研究

无人机水质监测技术可以精准获取污染分布数据。在小型河道流域的水质监测中，可以借助无人机遥感技术，能够通过搭载多光谱或高光谱相机，快速、精准地采集水体表面光谱数据，分析水中污染物的浓度和分布情况。这种技术突破了传统水质监测的局限性，能够覆盖大范围的水域，并对水质变化情况进行实时监测。例如，在安徽省合肥市的南淝河流域治理项目中，环保部门利用无人机搭载的多光谱传感器对河道的水质进行监控，通过分析不同波段的光谱数据，迅速发现了污染物的浓度异常情况，确定了污染源的位置，并根据监测数据制定了科学的治理方案。该技术不仅提高了监测的时效性，还大幅降低了监测成本。

无人机水质监测技术的另一个优势在于其灵活性和高效性。在一些地形复杂的河段，传统的水质监测方式往往难以奏效，而无人机可以灵活地飞行于河道的上空，深入到难以抵达的区域，采集水质数据。例如，在云南省大理市的洱海治理过程中，洱海周边的水质问题一直困扰着当地政府，传统的监测手段又难以全面覆盖洱海的复杂水域。而无人机技术的引入，使得整个水域的水质监控变得更加高效，监测人员可以通过无人机采集光谱数据，进而分析水质的动态变化，从而制定针对性的治理措施。

无人机动态岸线监控技术可以快速发现侵蚀隐患。岸线侵蚀是小型河道治理中的一大难题，传统的岸线监测方式依赖于人工巡查和固定测量点，往往无法及时发现岸线的变化。借助无人机遥感技术，通过高频次的航拍，能够对整个河道的岸线进行动态监控，实时捕捉岸线的细微变化，并通过三维建模技术生成岸线侵蚀图，为治理决策提供科学依据。例如，在广西桂林市的漓江流域治理中，漓江的岸线经常受到洪水的冲刷和侵蚀，导致岸线稳定性下降。当地政府利用无人机技术对岸线进行监控，通过定期航拍，捕捉到了多个存在隐患的侵蚀点，并迅速采取了加固措施，避免了岸线进一步塌陷的风险。

无人机在岸线监控中的另一大优势在于其能够实时反馈监测数据，为应急治理提供技术支持。例如，江苏省常州市的滆湖流域每年汛期都会面临严重的岸线侵蚀问题，传统的岸线巡查方式需要耗费大量的人力和时间，且无法对全流域的岸线进行有效监控。当地环保部门在引入无人机遥感技术后，通过无人机高频次的航拍监控，能够在岸线侵蚀初期就发现问题，并及时采取措施，极大提高了治理的效率和精准性。

无人机激光雷达技术可以精准评估泥沙淤积程度。泥沙淤积是河道治理中的顽疾，传统的淤积监测依赖人工测量，耗时长、精度低，且难以全面覆盖河道。借助无人机遥感技术，通过搭载激光雷达（LiDAR）设备，能够对河床进行精确的三维扫描，生成高精度的河床淤积模型，为清淤决策提供数据支持。例如，在重庆市的嘉陵江河段，泥沙淤积严重影响了河道的通航能力，传统的清淤工作难以准确评估淤积的具体位置和深度。而通过无人机激光雷达技术，环保部门能够精确评估河床的淤积情况，制定出更加科学的清淤计划，显著提高了清淤的效率。

无人机激光雷达技术不仅可以评估泥沙淤积的现状，还能够通过定期扫描监控河床的动态变化。例如，在广东省珠江三角洲地区，河道的泥沙淤积问题常年存在，泥沙的沉积和冲刷呈现出动态变化的特点。通过无人机激光雷达技术，当地水利部门可以对河道进行定期扫描，监控泥沙的沉积情况，并根据监测数据及时调整清淤策略，确保河道的畅通性和泄洪能力。

无人机遥感技术为小型河道流域的水质监控、岸线管理、泥沙淤积监测提供了全面而有效的技术支持。克服了传统治理方式的局限，特别是在复杂地形、动态变化的生态系统中显示出极大优势。结合实际案例可知，无人机技术有效提高了治理效率，并减少了环境风险。然而，无人机技术在应用过程中依然面临诸如数据处理、续航限制等挑战。推进未来的技术优化和数据分析能力提升将进一步促进该技术在河道治理中的广泛应用。

（作者单位：靖边县无定河流域治理服务中心）