探討無人機在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用前景

蘇永奇

（內蒙古自治區(qū)測繪地理信息中心，呼和浩特 010010）

0 引言

隨著人們環(huán)境保護意識的增強，為優(yōu)化水環(huán)境，水環(huán)境監(jiān)測工作應運而生，并在當前發(fā)揮著積極作用。水環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護中的基礎內容與環(huán)境管理的“頂梁柱”，其監(jiān)測獲取的數據對治理水污染、改善水環(huán)境等有一定的優(yōu)勢。然而，據調查，傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測工作方式并不能全面反映出水環(huán)境狀況。隨后，無人機逐漸被應用其中，無人機的應用不僅能起到良好的監(jiān)測效果，而且能夠最大限度降低成本。由此可見，無人機的應用十分必要，相信在不久的將來，無人機將在該工作中顯現出更加良好的應用前景。文章首先對水環(huán)境監(jiān)測工作現狀與無人機運作情況進行概述，其次指出無人機的優(yōu)勢，最后對無人機今后的應用前景進行分析，以供參考。

1 水環(huán)境監(jiān)測工作現狀與無人機運作概述

1.1 水環(huán)境監(jiān)測工作現狀

當前，我國仍有許多地區(qū)在水環(huán)境監(jiān)測上采用的是人工監(jiān)測方式。在過去這種人工監(jiān)測方式能帶來優(yōu)勢，但在科技如此發(fā)達與事物不斷變化的今天，這種傳統(tǒng)的監(jiān)測方式已不再適用。此外，實際監(jiān)測工作中，傳統(tǒng)監(jiān)測方式還存在以下幾種問題。首先，整個采樣過程耗時會延長，成本也會相應提升［1］。之所以這樣說，主要是因為傳統(tǒng)采樣方式需要根據監(jiān)測采樣工作要求進行，在河流采集上需采集左中右3 個斷面水質，并且需要靜置半小時之后才能對樣品進行保存。其次，船只大都以柴油為燃料，實際應用中將產生大量的有毒物質。最后，部分河流水流比較湍急，會給采樣工作帶來安全隱患［2］。

1.2 無人機運作

無人機作為近年來研發(fā)出的全新技術，其主要指傳感、遙測遙控以及通信等各技術整合在一起的一種綜合系統(tǒng)，通過無人機各系統(tǒng)部件的配合，完成數據采集與數據傳輸任務。

在無人機中，傳感器極為重要，尤其是隨著技術進一步發(fā)展，傳感器表現出的數字化等多種發(fā)展趨勢為無人機數據采集奠定了良好的基礎，使無人機數據采集精確度得到了提升。

無人機運轉可分為3 個部分，分別為前期業(yè)內、外業(yè)以及后期內業(yè)［3］。其中，遙感監(jiān)測系統(tǒng)與地面控制系統(tǒng)等是組成前期內業(yè)的主要部分，該部分往往對保證前期外業(yè)的執(zhí)行有積極作用。所謂前期外業(yè)，主要指的是信息數據的收集過程，也就是通過人工或者是自動控制，在規(guī)定的范圍內執(zhí)行數據采集任務，并配合全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），保證無人機飛行的方向。對后期內業(yè)而言，主要指的是對前期外業(yè)采集來的數據進行進一步分析與整理，最后根據分析結果制訂出方案。

因為無人機的應用不會受到空間與地形的限制，所以與傳統(tǒng)人工環(huán)境監(jiān)測方式相比，無人機帶來的優(yōu)勢更為顯著，既能提高檢測效率與操作性能，又能從中獲取準確無誤的數據信息［4］。通常情況下，無人機監(jiān)測面積較廣，且機身較小，方便攜帶，在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用得到了人們的高度重視。當前，無人機供能的方式主要有兩種，分別為充電供能與加油供能，具體應用上可根據監(jiān)測站條件選擇。

無人機憑借著自身優(yōu)勢在水環(huán)境監(jiān)測工作中得到了廣泛的應用與監(jiān)測人員的高度重視，但不可否認，其在應用的過程中仍存在一些問題，主要表現在以下3 個方面。首先，設計問題［5］。為實現無人機方便攜帶這一優(yōu)勢，設計的無人機體積通常較小，這使得無人機在飛行到某高度后極易受到大風或惡劣天氣的影響，導致監(jiān)測效果不佳。相反，若增加無人機體積又會使其耗能增加，續(xù)航時間縮短。因此，必須對該問題進行深入研究，優(yōu)化設計。其次，數據傳輸技術問題。固定在無人機上的數碼相機所收集的數據精確度不高，無法完成特定監(jiān)測任務，采集數據產生的誤差很容易影響繪制圖像的精確度。因此，今后無人機企業(yè)需要把提高采集數據的準確度與傳輸效率作為產品后續(xù)發(fā)展的重點。最后，數據處理技術問題。因為無人機屬于新興事物，所以對其水環(huán)境監(jiān)測功能的開發(fā)尚不完善［6］。現階段，無人機應用主要是將采集數據傳輸到系統(tǒng)中，然后根據遙感影像對數據進行處理。當然，環(huán)境監(jiān)測人員還應針對無人機反饋的數據進一步修正，這樣才能全面提升數據監(jiān)測的準確性。

2 無人機應用優(yōu)勢

對于無人機的應用優(yōu)勢，本文從兩個方面介紹。

一方面是無人機在各個領域的應用。最初無人機出現主要是代替人們完成一些手工無法完成的高強度與高風險工作。然而，因為無人機應用能在很大程度上提高工作效率，所以在各領域都得了快速發(fā)展。例如：在軍事領域，無人機通常被用于執(zhí)行各種危險系數較高的任務，在該過程中往往具有打擊精確度高以及操作靈活性強等優(yōu)勢；在消防領域，無人機的作用為充當高空作業(yè)中精確度較高的電子眼，以便消防員迅速了解火災情況，并判斷出險情位置與最佳救援位置；在攝影拍攝領域，無人機主要用于航拍，其有著獨特的拍攝視角，能夠實現對全景畫面的捕捉；在電力巡檢領域，無人機應用成熟度較高，無人機電力巡檢主要指用無人機攜帶攝像頭等設備查看高壓輸電線是否存在接觸不良或者是漏電等問題［7］；在農業(yè)植保領域，無人機可通過地上遙控完成農業(yè)噴灑作業(yè)。據相關調查，農用無人機可節(jié)省90%的用水量與45%左右的農藥用量，而且能夠提高噴灑工作效率。

另一方面是無人機在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用。環(huán)保領域中無人機雖然是一種全新的技術，但其憑借著自身效率高以及應用成本低等優(yōu)勢得到了迅速發(fā)展，并且被應用到了環(huán)境應急與簡單的大氣環(huán)境指標監(jiān)測工作中。內陸水體環(huán)境通常較為復雜，水域面積小，污染類型多，這對數據的精確度往往有很高的要求。通過實踐可以發(fā)現，無人機在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用前景十分可觀。目前，無人機在其應用中表現出的優(yōu)勢主要體現在以下5 個方面。一是能夠最大限度提高監(jiān)測人員的安全性。應用無人機完成水環(huán)境采樣，監(jiān)測人員可以不用乘船去各采樣點位，在岸邊通過對無人機的操作即可完成，這一方式具有風險小、安全性高等優(yōu)勢。二是能夠提高水環(huán)境監(jiān)測工作的質量。因部分河流河床比較低，沿岸還有可能存在沉積的淤泥，所以監(jiān)測人員往往無法準確實現對水樣的采集，而無人機在其中的應用則可有效解決這一問題，完成水樣采集，保證監(jiān)測數據的完整性與準確性。三是能夠讓監(jiān)測工作效率得到提升。無人機采樣工作布置起來十分便捷，不僅能夠最大限度克服復雜地形帶來的干擾，而且能直線到達監(jiān)測點位，完成對水樣的采集，因此能夠有效節(jié)省采樣工作時間。四是能夠降低工作成本。在傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員往往需要配備齊全的船只才能完成對湖泊等水樣的采集，而且每個斷面都需要耗費兩三個小時，燃料消耗較大，完成這一系列工作所需成本較高；無人機在其中的應用則可有效解決這一問題，而且具有性價比高以及能夠重復使用等優(yōu)勢。五是能夠防止環(huán)境受到二次污染。傳統(tǒng)的采樣工作大都需要應用到柴油，然而柴油應用后很容易產生二氧化碳與各種有毒物質，導致空氣與環(huán)境受到二次污染，而無人機則可通過對清潔能源的應用，避免環(huán)境與空氣等受到二次污染［8］。

3 水環(huán)境監(jiān)測工作中無人機的應用前景

水作為生命源泉，在人們的生存和發(fā)展中都有不可替代的積極作用。伴隨著我國當前經濟的迅速發(fā)展與水污染的突出問題，怎樣通過水環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)現水環(huán)境中存在的污染物以及檢測水環(huán)境的污染濃度成為人們關注的重點。通過無人機運用及優(yōu)勢的概述，可知無人機不僅有成本低、損耗低等優(yōu)勢，而且能夠重復應用，有效避免安全隱患，甚至能夠提高水環(huán)境監(jiān)測工作效率，因此其應用前景非常廣闊。

4 結語

無人機在水環(huán)境監(jiān)測工作中的深入應用將給水環(huán)境監(jiān)測工作帶來前所未有的優(yōu)勢。無人機應用不僅可以提高監(jiān)測工作效率與質量，而且能夠保證監(jiān)測數據的精確度，為水環(huán)境保護提供可靠的參考數據，實現對水環(huán)境的保護。因此，無人機在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用前景十分廣闊，有關人員今后必須加強對該方面的深入研究，為水環(huán)境監(jiān)測工作提供參考和借鑒。