關(guān)于無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的運(yùn)用探討

水環(huán)境監(jiān)測作為針對水體成分、污染物等進(jìn)行監(jiān)測的重要工作，需要不斷創(chuàng)新水環(huán)境監(jiān)測方法，而將無人機(jī)運(yùn)用到水環(huán)境監(jiān)測中，就是一個新的研究方向。對于水環(huán)境監(jiān)測中無人機(jī)的應(yīng)用，本文首先對水環(huán)境監(jiān)測的狀況開展研究，然后簡要?dú)w納了無人機(jī)在各個行業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用狀況，并論述了無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測工作上的優(yōu)勢，討論了無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的高效運(yùn)用，以供參考。

無人機(jī)??水環(huán)境??監(jiān)控??運(yùn)用

水資源是人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)過程的關(guān)鍵構(gòu)成部分，現(xiàn)階段，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活品質(zhì)的不斷提升，中國人口總數(shù)穩(wěn)步增長，水源所帶來的問題也日益嚴(yán)重。因此，科學(xué)開發(fā)已變成當(dāng)前的主要研究課題，而精確地測算河流面積和遍布情況是科學(xué)綜合利用水源的基礎(chǔ)和前提條件。伴隨著社會的發(fā)展，因技術(shù)實(shí)力的限定，很多之前的河川流域遍布、面積等相關(guān)信息已無法反映了現(xiàn)在的真實(shí)情況。因此，憑借無人機(jī)開展水環(huán)境監(jiān)測，掌握水環(huán)境的轉(zhuǎn)變、河流的基本資料等，可以推動水源的靈活運(yùn)用。

21世紀(jì)，中國很多地區(qū)都處在水環(huán)境監(jiān)測階段，以人工監(jiān)控為主導(dǎo)，湖、河等水環(huán)境監(jiān)測工程項目中，依靠船舶收集水質(zhì)采樣，進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測工作。盡管這一工作模式已沿用許久，但伴隨著中國目前水環(huán)境惡劣情況的持續(xù)加快、極端種類的多元化，這類人工監(jiān)測系統(tǒng)早已無法融入新時期的發(fā)展方向，且伴隨著中國水環(huán)境的持續(xù)惡變，檢測結(jié)果的精確性愈來愈差。同時，人工檢測的關(guān)鍵是依據(jù)檢測取樣，對水環(huán)境開展全方位的分析和研究，在河流中要收集3個水體的橫斷面，收集后需放半小時再來儲存，整個收集過程用時長，人工成本高。并且，一部分船舶是以柴油機(jī)為主要原材料的，選用中柴油機(jī)將對水環(huán)境產(chǎn)生環(huán)境污染和破壞，從而衍生出一部分有毒物質(zhì)，會對水環(huán)境監(jiān)測的精確性造成不良影響。假如處在水環(huán)境監(jiān)測工作環(huán)節(jié)，碰到流水較急的河流，那將導(dǎo)致水環(huán)境取樣工作遭遇相應(yīng)的安全隱患，對現(xiàn)場管理人員的人身安全構(gòu)成巨大的威脅。

根據(jù)以上分析可以看出，在新時期的發(fā)展環(huán)境下，中國的水環(huán)境監(jiān)測仍有很多急需解決的問題。為推動新領(lǐng)域下的水環(huán)境監(jiān)測轉(zhuǎn)型發(fā)展取得成功，提升水環(huán)境監(jiān)測的實(shí)效性，要合理安排應(yīng)用優(yōu)秀的信息科技和科學(xué)技術(shù)，提升水環(huán)境監(jiān)測的精確性，在水環(huán)境監(jiān)測全過程中，有效預(yù)防可能碰到的各種各樣的安全風(fēng)險問題，隨后根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測為中國的水生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

無人機(jī)是近幾年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它主要是指將傳感器、遙測遙控、通信等多種技術(shù)集成在一起，通過各系統(tǒng)部分的配合，完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。對于無人機(jī)來說，傳感器至關(guān)重要，特別是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種傳感器表現(xiàn)出的數(shù)字化等趨勢，為無人機(jī)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性打下了良好的基礎(chǔ)。無人機(jī)的運(yùn)行可以分成3個階段性，即初期、中期和后期。在這當(dāng)中，遙感技術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)等是構(gòu)成前期內(nèi)業(yè)的重要組成部分，往往對保證前期外業(yè)實(shí)施具有積極的作用。這里所說的前期外業(yè)，主要是指采集信息的過程，即通過人工或自動化控制，根據(jù)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System），在規(guī)定的范圍內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，GPS確保無人駕駛無人機(jī)。針對內(nèi)業(yè)中后期而言，具體就是指對其初期外業(yè)資料完成更進(jìn)一步的研究和總結(jié)，最后根據(jù)分析結(jié)果制定出相應(yīng)的解決方案。

由于無人機(jī)的使用將不受空間和地形的限制，因此與傳統(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)控方式相比，無人機(jī)帶來的優(yōu)勢更加明顯，它不僅可以提高檢測效率和操作性能，還可以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。一般無人機(jī)具備監(jiān)控范圍大、機(jī)身小、便于攜帶等特點(diǎn)，在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應(yīng)用越來越受到重視。目前，無人機(jī)的能源供應(yīng)方式主要有充電供能和加油供能兩種，具體應(yīng)用上可以根據(jù)監(jiān)測站條件選擇。

無人機(jī)以其自身的優(yōu)勢特點(diǎn)在水環(huán)境監(jiān)測工作中獲得了廣泛性的運(yùn)用和監(jiān)測員工的重視，但不可否認(rèn)，在應(yīng)用過程中還存在一些問題，主要有以下3個方面。第一，為了使無人機(jī)攜帶方便，一般所設(shè)計的無人機(jī)體積較小，這樣無人機(jī)在飛行到一定高度后很容易受到強(qiáng)風(fēng)或壞天氣的影響，監(jiān)控效果不佳。反之，如果增大無人機(jī)體積，則會增加耗能，縮短壽命。這就需要對這一問題進(jìn)行深入的研究和優(yōu)化。第二，數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)問題。用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝無人機(jī)時，采集到的數(shù)據(jù)精度不高，不能完成具體的監(jiān)控任務(wù)，而由于采集數(shù)據(jù)引起的誤差，很容易影響到繪制圖像的精度。所以，未來無人機(jī)企業(yè)需要將提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和傳輸效率作為未來產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)。第三，數(shù)據(jù)處理的技術(shù)性。由于無人機(jī)屬于新興領(lǐng)域，因此其水環(huán)境監(jiān)測功能的開發(fā)還不完善。在此階段，無人機(jī)的應(yīng)用主要是把采集的數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)，再根據(jù)遙感圖像處理數(shù)據(jù)。對無人機(jī)反饋的數(shù)據(jù)，環(huán)境監(jiān)測人員也應(yīng)該進(jìn)一步修正，從而全面提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

通過前文的對比分析發(fā)現(xiàn)，兩類傳感器接收的信號在時域和頻域上存在差異性與共性，差異性主要體現(xiàn)在工作頻段和對信號的靈敏度上，下面從這兩方面開展適用性討論，并以此總結(jié)出聲發(fā)射傳感器的選取原則。

與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測無人機(jī)相比，安裝在無人機(jī)上的照相設(shè)備更加龐大、重量更大，并且水質(zhì)監(jiān)測設(shè)施和水體抽樣設(shè)施也更為龐大，同時由于這類設(shè)施的電力工程耗費(fèi)也非常大，所以經(jīng)常要獨(dú)立為它設(shè)定充電電池。除此之外，通常對水體檢測標(biāo)準(zhǔn)2L或2kg以上，所以對無人機(jī)的有效載荷有較高的規(guī)定。

以往水資源用地信息化管理、基本情況調(diào)查和巡視成圖步驟，大多數(shù)選用人工勘察方式，相關(guān)工作人員手持監(jiān)控攝像頭，立在地形較高的地區(qū)對江河或湖水完成拍照，用船舶對水環(huán)境開展調(diào)研。這樣就無法迅速、精確地深入調(diào)查工作，因此，在深入調(diào)查管理工作時，需要充分發(fā)揮無人機(jī)的主要作用，憑借無人機(jī)對需調(diào)查地域開展高清航拍和監(jiān)控。無人機(jī)可以在短期內(nèi)開展規(guī)模性航行，同時開展查驗工作，這樣就可以快速地認(rèn)識到水源的基本資料。無人機(jī)可以根據(jù)航拍測繪，掌握地表水環(huán)境基礎(chǔ)信息和調(diào)查報告，根據(jù)無人機(jī)的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，綜合分析水環(huán)境情況，可運(yùn)用高新科技制作電子地圖。因此，應(yīng)用無人機(jī)可以極大地提高工作效果和質(zhì)量，有利于水資源的充分開發(fā)。

5.2開展動態(tài)性的水環(huán)境監(jiān)測

過去開展水環(huán)境動態(tài)監(jiān)測時，相關(guān)工作人員需要帶上監(jiān)控攝像頭對水利樞紐浮標(biāo)完成拍照。同時，由于可從艙室里獲得水位線的細(xì)節(jié)，相關(guān)工作員借助船舶實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)水面。而在水環(huán)境動態(tài)性檢測工作方面，大面積的水環(huán)境無法得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，從而造成工作效能降低。所以，需要科學(xué)合理地運(yùn)用無人機(jī)，對河道環(huán)境，尤其是地形奇險、環(huán)境惡劣的水利樞紐開展動態(tài)性監(jiān)測。無人機(jī)不受環(huán)境和地形條件的干擾，做到實(shí)時、準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)控。通過對江河上游、下游的實(shí)時監(jiān)測，可以很快掌握實(shí)際水文情況。在大規(guī)模的水環(huán)境中，無人機(jī)還能夠依靠自身優(yōu)勢，對環(huán)境污染的水環(huán)境開展巡視監(jiān)管，掌握水環(huán)境的數(shù)據(jù)信息。

5.3對洪澇災(zāi)害開展有效研究

以往洪水災(zāi)害產(chǎn)生后，有很多實(shí)用的直升飛機(jī)在災(zāi)區(qū)上空，拍攝水災(zāi)的標(biāo)準(zhǔn)和洪災(zāi)的具體情況。每當(dāng)碰到大規(guī)模旱災(zāi)少水時，對每個地域的定損工作通常選用手工定損的方式，造成定損工作效能不高。在沒有全景圖的情形下，水環(huán)境警示通常選用人力乘船的方式，進(jìn)行水位區(qū)劃工作，但沒有給予參照。這類工作方法不能在產(chǎn)生洪水災(zāi)害時快速采取行動，此外，人工拍照的圖像與鳥瞰圖像的畫面質(zhì)量和立體性存有著較大的差別。洪災(zāi)發(fā)生后，一般都會造成嚴(yán)重的損壞，采用人工定損的方法作業(yè)工作量大，效率低。因此，當(dāng)洪災(zāi)發(fā)生后，需要合理使用無人機(jī)對災(zāi)區(qū)進(jìn)行快速的巡查與監(jiān)控。無人機(jī)受到地形、地貌等影響，可以迅速抵達(dá)受災(zāi)地區(qū)，及時公布受災(zāi)狀況，為相關(guān)防汛工作給予合理數(shù)據(jù)信息。無人機(jī)還可用以耐旱，在工作人員進(jìn)行郊外調(diào)研時，降低工作人員工作勞動量。無人機(jī)可以把握各地區(qū)的水流量貯備，從而有效地開展引水工作，為耐旱給予合理幫助。了解江河等水環(huán)境的水位線轉(zhuǎn)變，能迅速地對水環(huán)境警戒線和水源情況開展檢測和研究，組成分辨率更高一些的圖像，從而提高工作質(zhì)量，為工作人員給予幫助。

5.4無人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測中的未來前景

水源作為生命之泉，對人類的存活與發(fā)展擁有不可替代的積極作用。伴隨著我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迅速進(jìn)步和水源污染的突出問題，怎樣根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測工作，發(fā)現(xiàn)水環(huán)境中具有的污染物質(zhì)，檢測出水環(huán)境的污染濃度，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。經(jīng)過對無人機(jī)的使用及其優(yōu)點(diǎn)的概括可以看出，無人機(jī)不僅具有成本低、損耗低等優(yōu)點(diǎn)，還可以重復(fù)使用，有效地避免了安全隱患，提高了水環(huán)境監(jiān)測工作效率，在水環(huán)境監(jiān)測中，無人機(jī)擁有很好的前景，將來可以得到更好的發(fā)展。

總之，無人機(jī)是一項最新的技術(shù)，運(yùn)用廣泛。無人機(jī)的合理應(yīng)用提升了工作質(zhì)量和工作效能，為相關(guān)工作人員提供了便利。無人機(jī)不會受到空間和自然地理條件的影響，可以對水環(huán)境開展實(shí)時監(jiān)控，并及時傳送有效的數(shù)據(jù)信息。伴隨著我國的迅速發(fā)展，科技進(jìn)步的不斷發(fā)展，無人機(jī)相應(yīng)技術(shù)性的逐步完善和自主創(chuàng)新，無人機(jī)可以充分運(yùn)用于水環(huán)境監(jiān)測，進(jìn)而充分發(fā)揮其最大的意義和效率，為環(huán)境監(jiān)測工作提供幫助。

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作者簡介：陳君麗（1980—），女，本科，十級職員，研究方向為環(huán)境保護(hù)。