無人機在水環境監測工作中的應用探析

申 敏

（凱里學院，貴州 凱里 556000）

水環境屬于自然生態的重要組成部分，其需要做好監測相關工作，以及時發現存在的污染問題或異常變化趨勢，確保自然生態能夠得到有效保護。無人機技術屬于現代硬件革新方案之一，其能夠有效應對特定的任務環境，可以減少工作成本并提高處理效率。通過將無人機技術應用至水環境監測工作中，可以有效應對環境變化挑戰，同時也能夠降低監測成本，具有諸多替代性優勢。在應用過程中，水環境監測團隊需要做好準備工作，并從實際情況出發，探索無人機實踐應用方式，確保其功能得到充分發揮，為應對未來監測工作挑戰夯實基礎條件。

1 無人機技術基礎概念簡析

無人機主要由無線電收發模塊與自備硬件模塊組成，其屬于不載人自行飛機的一種，可以通過計算機進行完全或半自動操控。無人機設備集成了傳感技術、通信技術、遙測技術等多種先進方案，其能夠有效整合各個部件，實現數據調研、整理、上傳功能，可以為多個行業的工作任務提供技術支持。相對于傳統技術而言，無人機操作便捷程度高，應用危險性相對較小，同時性能表現穩定程度強。經典無人機可以采用直飛方式進行應用，同時極限飛行高度可達4000m 左右，能夠在山區或復雜地勢環境下展開勘測任務[1]。同時，無人機裝置可以在接到任務的第一時間出動調查，在數據采集方面具有明顯的效率優勢。通過采用無人機配套的軟件與硬件設備，能夠使收集到的數據快速整理為直觀、簡潔的資料內容，可以為相關技術工作提供有力支持。除此之外，無人機在電量充足的情況下，能夠對廣闊的面積區域進行偵查，同時獲得高分辨率影響或精確的遙測數據。因此，無人機技術可以在多個領域得到高質量應用，有利于降低工作成本，為解決特定工作難題做好準備。

2 水環境監測工作發展現狀

水環境監測屬于生態自然保護工作的重要組成部分，其可以通過信息收集方式，整理水環境狀態，為后續落實管控措施提供重要數據支持。現階段，我國大部分地區的水環境監測均采用人工實地勘察方式進行。在目標河流或湖泊區域內，通過船只進行水質樣品收集，并送往實驗室或通過便攜設備完成技術分析。此類工作方式執行簡便，同時數據精確度較高，因此持續應用了較長時間。但是，隨著監測工作逐漸復雜化，相關活動對人員的要求也出現了一定程度的提升。在這種背景下，傳統工作方式開始出現供不應求的現象，導致水環境監測質量不斷下降，最終影響了生態自然保護工作執行效果。人工方式監測所需時間較長，同時監測結果涉及范圍較為狹窄，可能會削弱水質管理的全面性。同時，人工監測需要收集三個斷面水質，并在獲得水樣后靜置半小時，工作人力成本消耗較大[2]。除此之外，人工監測需要通過船只進行處理，部分船只的工作環保性不足，容易導致水質受到二次污染，干擾監測結果的精確性和可參考性。因此，現階段水環境監測工作處于有待改進的狀態，需要積極引入先進技術方案，如無人機監測等，確保相關問題能夠得到有效解決，為實現理想的水環境監測目標打下堅實基礎。

3 無人機在水環境監測工作中的應用優勢與關鍵點分析

3.1 優勢

與其他應用技術相比，無人機方案在水環境監測工作中具有額外的部署優勢。無人機應用效率較高，同時成本相對較低，因此監測團隊應當加強對無人機應用的認識，明確其關鍵優勢所在，確保部署工作中遇到的阻力問題能夠得到有效解決，為實現理想的水環境監測效果創設穩定條件。

3.1.1 安全優勢

通過采用無人機監測技術，能夠有效降低相關工作的風險級別，使工作人員能夠在安全、穩定的條件下操控無人機，完成數據的收集與整理。傳統監測工作需要人員乘坐船只進行處理，存在明顯的風險因素，如船只損壞、意外落水等。而無人機設備可以通過無線電方式進行遠程操控，無需人員船只進入水面，因此安全系數較高，能夠增強水環境監測工作的穩定性。

3.1.2 成本優勢

相對于傳統的人工監測方式而言，無人機方案具有顯著的成本優勢。其無需利用船只設備，同時也不需要前往水面進行監測，僅需利用無人機裝置展開數據收集，即可達到理想的水質分析效果，因此消耗成本相對較低。同時，傳統監測方式需要耗費大量的燃油，用于驅動船只前進，而無人機設備僅需消耗較少的電量，即可維持長時間的運行。因此，無人機水環境監測具有顯著的成本優勢。

3.1.3 效率優勢

無人機硬件受地形或地勢影響的概率較低，其能夠在復雜的水環境條件下進行工作。而傳統人力監測方式經常會受到地形地勢的影響，需要耗費大量時間用于克服環境劣勢，因此水環境監測的耗時較長。通過采用無人機進行水環境監測，能夠在短時間內獲得大量的可用數據，同時數據的精確性較高，可以直接在后續整理中進行應用。因此，無人機水環境監測具有重要的效率優勢。

3.1.4 環保優勢

在水環境監測過程中，傳統人力工作方式需要通過船只進行處理。這些船只在經過水域的過程中，經常會排放一些污染物質。這些物質可能會干擾水質樣品的狀態，導致后續監測結果出現偏差問題，不利于自然生態環境保護工作的正常開展。而無人機技術可以有效規避此類情況，在不污染水質的情況下完成水環境監測工作。因此，無人機技術方案具有顯著的環保優勢。

3.2 關鍵點

在水環境監測工作中采用無人機技術，可以按照內業、外業與后期內業三個基礎階段進行規劃。遙感監測與地面控制屬于前期內業的執行關鍵點，為實現理想的無人機數據采集目標，工作團隊需要做好自動化控制準備工作，確保無人機設備可以在要求范圍內進行勘察，充分利用定位系統支持，保證無人機飛行方向處于正確狀態。而后期內業需要針對無人機獲得的數據信息進行綜合整理，結合實際情況確定合適的操作方案[3]。無人機設備不會受到地形與環境條件的限制，因此可以顯著提高監測工作效率與數據精確性。在實際工作過程中，應當綜合考量容易對無人機設備產生影響的問題，如風力、風向等。團隊應當在確保安全的情況下，利用無人機快速獲得必要的數據內容，避免風力或風向突變造成安全問題。同時，團隊還需要保證無人機電量符合單次飛行任務的需求，避免飛行途中出現電量不足等問題，確保其能夠正常完成勘察任務，為水環境監測工作夯實數據基礎。

通常情況下，無人機設備的體積越小，其便越容易受到高空環境變化的影響。因此，監測團隊需要做好設備篩選工作，盡可能選擇體積適中、電量消耗較低的設備進行勘察，以確保實際監測穩定性達到理想標準。同時，團隊還需要深入優化無人機監測方案，盡可能減少其電量消耗，并在此基礎上增加監測工作范圍，實現數據與應用安全的平衡。除此之外，數據傳輸與操作屬于無人機監測的關鍵點。若數據傳輸在高干擾環境下進行，可能會影響實際監測的精確性，不利于水環境狀態的有效識別。因此，團隊應當選擇在環境穩定的情況下進行無人機監測，同時做好操作管理，避免違規飛行或飛行不當等問題產生，為提高水環境監測質量提供有力支持。

4 水環境監測工作應用無人機的方式

4.1 水資源調查管理

在針對水環境進行監測的過程中，可以利用無人機展開資源調查與管理活動。傳統監測方式主要以人工方式進行，在地勢較高或環境復雜的區域無法展開深入、有效的勘察。而無人機設備能夠輕松越過地形障礙，同時也可以實現高精度水環境拍攝，因此可以在水資源調查管理工作中取得優良表現。在實際應用過程中，監測團隊需要利用無人機分析水資源基本狀態，同時利用航拍測繪方式收集水環境情況，并將結果整合為電子版效果圖[4]。通過此類方式，為后續的水資源開發管理工作提供重要參考，盡可能發揮無人機技術的應用優勢。

4.2 區域動態化監測

區域動態監測屬于無人機技術的重要優勢領域之一，傳統人工方式需要攜帶攝像頭前往水庫浮標區域，通過拍攝獲得水位信息以及實際環境情況，為后續的動態分析做準備。無人機技術可以實現全天候水環境動態監測，能夠有效克服環境存在的負面影響，同時也能夠全面勘察河流上下游狀態，最大限度提高水文調查質量。因此，水環境動態監測屬于無人機技術的重要應用方式之一。

4.3 生態分析管控

無人機能夠輕松應對復雜的水生態區域條件，因此其可以為生態調查、管理相關工作提供重要支持。傳統人工方式在進行水生態調查的過程中，經常會受到自然條件的限制，無法獲得詳盡的河段水情、流向或植被狀態等信息。通過采用無人機設備進行勘察，可以輕松通過多光譜相機等特殊裝置，借助影像變換方法快速監測目標水域生態情況，同時還可以獲得高分類精度環境信息，有利于生態環境保護工作的展開。在應用無人機設備進行生態調查的過程中，還可以借助其拓展性優勢，快速勘察潛在的污染源情況，可以為管理工作提供重要的支持數據。因此水生態調查管理屬于無人機技術的應用方式之一，應當做好相應部署工作，確保無人機設備能夠得到合理控制，獲得詳盡、準確的信息內容。

4.4 污染預警與控制

環境應急監測屬于水環境監測工作的一部分，其需要快速了解污染源情況，并分析其分布狀態，為后續的管控與治理活動夯實基礎條件。在應急現場斷面尚不明確的情況下，可以采用無人機技術進行勘察，快速獲得目標區域的實際情況，并整理精確的水文資料，使水環境應急工作能夠在理想條件下展開。無人機航拍可以整理目標區域水文狀態，同時也可以與自動浮標、衛星等技術整合，構建天、空、地一體化應急監測系統，為水環境監測工作提供完整的處理鏈。同時，無人機技術還可以分析目標水域是否存在水質超標等異常情況，通過多光譜儀進行自動化污染監測工作，可以為水環境預警提供充足的數據支持，如水樣氮磷指標等。通過整理無人機提供的數據信息，可以建立遙感反演模型，使水環境周邊存在的污染源與水質空間變化狀態得到充分明確，有利于客觀評價水環境整體情況，可以為后續的追溯工作提供重要參考。因此，水環境預警應急管理工作屬于無人機技術的重要應用方式之一。

4.5 自然災害預警與救災支持

自然災害屬于水環境變化的一種負面形勢，其需要做好監測工作，盡可能發揮預警或調查職能，為減輕社會損失與保障人民群眾生命安全做好準備。在傳統水環境監測體系下，發生自然災害后團隊僅能通過直升機展開受災情況分析。通過在目標區域上空進行盤旋，拍攝自然災害造成的影響區域、影響狀態等。這種定損方式效率較低，同時需要消耗大量的人力物力，容易導致后續工作開展受到負面影響。同時，水環境災害警戒工作也需要依靠人工方式進行，在船只上展開水深劃分等工作，缺乏足夠的鳥瞰圖信息[5]。在這種情況下，一旦發生自然災害問題，船只無法做到快速反應，容易受到災害影響，最終造成人員傷亡或財產損失等問題。

因此，需要重視無人機技術的應用價值，將其與自然災害預警、分析、管理工作相結合，最大限度發揮其應用優勢，為提高預警精確性、預警效率、管理質量、管理數據充足性打下堅實基礎。例如，在發生洪澇自然災害后，無人機可以快速部署到受災區域，調查實際受災情況。其不會受到地勢條件影響，同時也能夠直接傳遞關鍵數據，使抗洪救災工作可以在充足的數據支持下進行，減少工作人員的工作量。除此之外，無人機技術還可以調查各區域水量情況，能夠收集河流水位變化等信息，有利于增強水環境警戒工作效果，具有重要的應用價值。

5 總結

綜上所述，無人機技術在水環境監測工作中具有至關重要的應用意義。未來，相關工作應當從實際應用途徑著手，盡可能發揮無人機技術的核心優勢，使其能夠得到科學、有效的應用，為實現理想的監測目標夯實基礎條件，提高水環境監測的可靠性與實際效率。