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環保無人機在水文監測中的應用
作者:admin    發布日期:2018/9/18     關注次數:      二維碼分享

“水是生命之源”,我國河流眾多,水資源豐富,對國民經濟發展與人民財產安全影響重大。同時也是世界上水土流失比較嚴重的國家之一,進行水土保持監測和普查是一項十分艱巨而重要的基礎性工作。展望新世紀,水利事業面臨新形勢、新任務,肩負重大的歷史責任。洪澇災害、干旱缺水、水環境污染三大水問題已經嚴重制約著國民經濟和社會發展。要解決好新世紀水的問題,就必須調整治水思路,轉變治水方針,從工程水利向資源水利轉變,從傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變。在這個歷史轉變過程中,要把水利信息化放在優先的位置。

水文監測系統

進入21世紀,隨著經濟、社會發展進一步加速,傳統的缺水、水污染問題更為突出,洪澇災害、水土流失也依然是主要威脅,對我國經濟可持續發展與未來生態環境的不利影響日益加劇。在國家不斷加強環保力度,高度重視治水工作的大勢下,利用不斷發展的新科技來推動水利工作數字化發展正成為主流。
信息是水文決策的基礎,是正確分析和判斷水文形勢、科學地制定水文發展方案的依據。由于無人機低空遙感的高機動性、高分辨率等特點,使其在水文行業中的應用有著得天獨厚的優勢,在洪澇災害、干旱缺水、水環境污染、河道擁堵等相關領域上,無人機低空遙感都能發揮其巨大的作用。
01
無人機與水域監測
近年來,無人機作為高科技產品,無論是在消費級還是工業級都獲得了市場的認可。目前,無人機已經在航拍、測繪、公安、植保、監測等多個領域當中發揮出巨大的優勢,而且還在不斷拓展應用范圍。
之前,衛星遙感技術很容易受到惡劣天氣的制約,難以對水源污染等情況做到實時和快速監測。而無人機由于具備續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高分辨率、機動靈活等多重優點,在水質監測、水污染監察等多個涉水領域的應用也愈加成熟,成為了我國環境監測工作中的得力助手。
在過去的幾年中,隨著無人機專業化發展提速,不少政府單位都已經引入無人機搭載傳感器來對水文環境進行監測。揚州市環境監測站曾用四架無人機進行試飛試驗,從而嘗試對南水北調東線的水質安全進行監測;溫州醫科大學水質監測隊也利用無人機協助對三垟濕地的水質、浮游生物、大型水生動植物進行調查采樣,助力三垟濕地生態修復治水目標的實現。
02
無人機具體優勢
眼下,在水文監測中,無人機的應用越來越廣泛、深入,成效也越發顯著,其優勢特點漸趨明晰。
及時性。當發生應急事件時,例如大范圍水污染、水質變化等情況,無人機可以及時出動,立刻對監測任務區進行大范圍實時監測。同時,監測結果能夠快速傳遞回后臺,通過技術處理生成圖像數據等信息,為決策提供參考。
宏觀性。無人機通過調整航高來選擇進行高空大面積監測或是低空小范圍監測,也可以通過多架次形式同時對上萬平方公里區域進行監測。通過全面展示監測區環境狀況,提供不同條件下的數據,可以優化監測結果,提升監測信息的宏觀性,為相關部門決策提供幫助。
直觀性。由于無人機可以在空中對水文情況進行快速、全面的拍攝,其提供的高清晰圖像等信息可以相對直觀、充分地展示出水環境的一系列情況,例如水質富營養化、水華、有機污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等,從而為事件處置或是水文研究提供支撐。
成本低。由于兼具衛星影像的價格和航空影像的快速采集優勢,無人機采用高性能自動處理技術,可完成數據的預處理、精加工及鑲嵌及高程數據生成,整體數據費用不高,使用成本也相對較低。
02
無人機具體應用領域
洪澇災害巡查。洪澇災害發生后,可利用無人機從空中對受災區域進行及時巡查,了解當地的地形、地貌、水庫、堤防險工險段實時情形。當遇到險情時,無人機也可以克服地形限制等不利因素,快速抵達受災區域,并實時傳遞現場信息,監視險情發展,為防汛決策提供準確的信息。
水資源調查。傳統的水資源調查多以人工的方式進行,既耗費時間、又無法精確地執行相關任務。而無人機可以對監測目標進行快速航拍、巡查,通過大范圍、全面搜集信息,提供水利資源調查數據。
河流水文監測。無人機可以對相關河流進行實時監控,特別是一些環境比較惡劣的區域,相對于人工,無人機可以更加自如、安全地完成監測任務。而且,由于無人機擁有快速巡查的優勢,往往能夠及時掌握水文情況,特別是出現大面積的河流污染等嚴重事件時。
用于堰塞湖等應急監測。按照歷史經驗來說,堰塞湖大多發生在交通困難、地理位置較為偏僻的地區,給人工監測帶來了諸多挑戰。而無人機機動靈活,可對相關險情的分布狀況與動態變化等情況進行實時監測,為展開救援、消除隱患提供準確的信息,為科學決策提供依據。

冰凌應急監測。目前,我國排除凌汛的方法主要是利用空軍轟炸機,用重型炸彈對黃河凌汛地段阻塞河道的冰壩進行破除。由于轟炸后的河段冰層大面積破裂,河道水流迅速加快,利用人工上冰探查炸彈落點十分危險。無人機對河道冰凌航拍,具有穩定性好、起降靈活、安全性高、實效性強等優勢,同時利用無人機遙感影像進行凌汛險情調查與堤防病害識別,具有人力成本低,時間快,復查周期短,可以迅速發現或更新凌汛險情及堤防病害的發生、發展和變化情況等優點。

水文監測系統

未來,隨著無人機在傳感器、精度、續航等方面的技術水平持續突破,在水文環境監測等領域將有望發揮越來越重要的作用,從而為我國水災害防治、水資源保護和合理開發應用提供關鍵支撐。
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