蘇永奇

（內(nèi)蒙古自治區(qū)測(cè)繪地理信息中心，呼和浩特 010010）

0 引言

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，為優(yōu)化水環(huán)境，水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作應(yīng)運(yùn)而生，并在當(dāng)前發(fā)揮著積極作用。水環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)中的基礎(chǔ)內(nèi)容與環(huán)境管理的“頂梁柱”，其監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)對(duì)治理水污染、改善水環(huán)境等有一定的優(yōu)勢(shì)。然而，據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方式并不能全面反映出水環(huán)境狀況。隨后，無(wú)人機(jī)逐漸被應(yīng)用其中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用不僅能起到良好的監(jiān)測(cè)效果，而且能夠最大限度降低成本。由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用十分必要，相信在不久的將來(lái)，無(wú)人機(jī)將在該工作中顯現(xiàn)出更加良好的應(yīng)用前景。文章首先對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀與無(wú)人機(jī)運(yùn)作情況進(jìn)行概述，其次指出無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，最后對(duì)無(wú)人機(jī)今后的應(yīng)用前景進(jìn)行分析，以供參考。

1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀與無(wú)人機(jī)運(yùn)作概述

1.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)仍有許多地區(qū)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)上采用的是人工監(jiān)測(cè)方式。在過(guò)去這種人工監(jiān)測(cè)方式能帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，但在科技如此發(fā)達(dá)與事物不斷變化的今天，這種傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式已不再適用。此外，實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式還存在以下幾種問(wèn)題。首先，整個(gè)采樣過(guò)程耗時(shí)會(huì)延長(zhǎng)，成本也會(huì)相應(yīng)提升［1］。之所以這樣說(shuō)，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)采樣方式需要根據(jù)監(jiān)測(cè)采樣工作要求進(jìn)行，在河流采集上需采集左中右3 個(gè)斷面水質(zhì)，并且需要靜置半小時(shí)之后才能對(duì)樣品進(jìn)行保存。其次，船只大都以柴油為燃料，實(shí)際應(yīng)用中將產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)。最后，部分河流水流比較湍急，會(huì)給采樣工作帶來(lái)安全隱患［2］。

1.2 無(wú)人機(jī)運(yùn)作

無(wú)人機(jī)作為近年來(lái)研發(fā)出的全新技術(shù)，其主要指?jìng)鞲?、遙測(cè)遙控以及通信等各技術(shù)整合在一起的一種綜合系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)各系統(tǒng)部件的配合，完成數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

在無(wú)人機(jī)中，傳感器極為重要，尤其是隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，傳感器表現(xiàn)出的數(shù)字化等多種發(fā)展趨勢(shì)為無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集奠定了良好的基礎(chǔ)，使無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集精確度得到了提升。

無(wú)人機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可分為3 個(gè)部分，分別為前期業(yè)內(nèi)、外業(yè)以及后期內(nèi)業(yè)［3］。其中，遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與地面控制系統(tǒng)等是組成前期內(nèi)業(yè)的主要部分，該部分往往對(duì)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(shù)據(jù)的收集過(guò)程，也就是通過(guò)人工或者是自動(dòng)控制，在規(guī)定的范圍內(nèi)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)，并配合全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），保證無(wú)人機(jī)飛行的方向。對(duì)后期內(nèi)業(yè)而言，主要指的是對(duì)前期外業(yè)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析與整理，最后根據(jù)分析結(jié)果制訂出方案。

因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的應(yīng)用不會(huì)受到空間與地形的限制，所以與傳統(tǒng)人工環(huán)境監(jiān)測(cè)方式相比，無(wú)人機(jī)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)更為顯著，既能提高檢測(cè)效率與操作性能，又能從中獲取準(zhǔn)確無(wú)誤的數(shù)據(jù)信息［4］。通常情況下，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)面積較廣，且機(jī)身較小，方便攜帶，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用得到了人們的高度重視。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)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(yīng)用上可根據(jù)監(jiān)測(cè)站條件選擇。

無(wú)人機(jī)憑借著自身優(yōu)勢(shì)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中得到了廣泛的應(yīng)用與監(jiān)測(cè)人員的高度重視，但不可否認(rèn)，其在應(yīng)用的過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。首先，設(shè)計(jì)問(wèn)題［5］。為實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)方便攜帶這一優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)體積通常較小，這使得無(wú)人機(jī)在飛行到某高度后極易受到大風(fēng)或惡劣天氣的影響，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效果不佳。相反，若增加無(wú)人機(jī)體積又會(huì)使其耗能增加，續(xù)航時(shí)間縮短。因此，必須對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)問(wèn)題。固定在無(wú)人機(jī)上的數(shù)碼相機(jī)所收集的數(shù)據(jù)精確度不高，無(wú)法完成特定監(jiān)測(cè)任務(wù)，采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差很容易影響繪制圖像的精確度。因此，今后無(wú)人機(jī)企業(yè)需要把提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與傳輸效率作為產(chǎn)品后續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)。最后，數(shù)據(jù)處理技術(shù)問(wèn)題。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)屬于新興事物，所以對(duì)其水環(huán)境監(jiān)測(cè)功能的開(kāi)發(fā)尚不完善［6］?，F(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)應(yīng)用主要是將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，然后根據(jù)遙感影像對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)然，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員還應(yīng)針對(duì)無(wú)人機(jī)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)一步修正，這樣才能全面提升數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2 無(wú)人機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

對(duì)于無(wú)人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，本文從兩個(gè)方面介紹。

一方面是無(wú)人機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。最初無(wú)人機(jī)出現(xiàn)主要是代替人們完成一些手工無(wú)法完成的高強(qiáng)度與高風(fēng)險(xiǎn)工作。然而，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)應(yīng)用能在很大程度上提高工作效率，所以在各領(lǐng)域都得了快速發(fā)展。例如：在軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)通常被用于執(zhí)行各種危險(xiǎn)系數(shù)較高的任務(wù)，在該過(guò)程中往往具有打擊精確度高以及操作靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)；在消防領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)的作用為充當(dāng)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(zāi)情況，并判斷出險(xiǎn)情位置與最佳救援位置；在攝影拍攝領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)主要用于航拍，其有著獨(dú)特的拍攝視角，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全景畫(huà)面的捕捉；在電力巡檢領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)應(yīng)用成熟度較高，無(wú)人機(jī)電力巡檢主要指用無(wú)人機(jī)攜帶攝像頭等設(shè)備查看高壓輸電線是否存在接觸不良或者是漏電等問(wèn)題［7］；在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)可通過(guò)地上遙控完成農(nóng)業(yè)噴灑作業(yè)。據(jù)相關(guān)調(diào)查，農(nóng)用無(wú)人機(jī)可節(jié)省90%的用水量與45%左右的農(nóng)藥用量，而且能夠提高噴灑工作效率。

另一方面是無(wú)人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用。環(huán)保領(lǐng)域中無(wú)人機(jī)雖然是一種全新的技術(shù)，但其憑借著自身效率高以及應(yīng)用成本低等優(yōu)勢(shì)得到了迅速發(fā)展，并且被應(yīng)用到了環(huán)境應(yīng)急與簡(jiǎn)單的大氣環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)工作中。內(nèi)陸水體環(huán)境通常較為復(fù)雜，水域面積小，污染類(lèi)型多，這對(duì)數(shù)據(jù)的精確度往往有很高的要求。通過(guò)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用前景十分可觀。目前，無(wú)人機(jī)在其應(yīng)用中表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下5 個(gè)方面。一是能夠最大限度提高監(jiān)測(cè)人員的安全性。應(yīng)用無(wú)人機(jī)完成水環(huán)境采樣，監(jiān)測(cè)人員可以不用乘船去各采樣點(diǎn)位，在岸邊通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的操作即可完成，這一方式具有風(fēng)險(xiǎn)小、安全性高等優(yōu)勢(shì)。二是能夠提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)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(cè)人員往往無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣的采集，而無(wú)人機(jī)在其中的應(yīng)用則可有效解決這一問(wèn)題，完成水樣采集，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性。三是能夠讓監(jiān)測(cè)工作效率得到提升。無(wú)人機(jī)采樣工作布置起來(lái)十分便捷，不僅能夠最大限度克服復(fù)雜地形帶來(lái)的干擾，而且能直線到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，完成對(duì)水樣的采集，因此能夠有效節(jié)省采樣工作時(shí)間。四是能夠降低工作成本。在傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，監(jiān)測(cè)人員往往需要配備齊全的船只才能完成對(duì)湖泊等水樣的采集，而且每個(gè)斷面都需要耗費(fèi)兩三個(gè)小時(shí)，燃料消耗較大，完成這一系列工作所需成本較高；無(wú)人機(jī)在其中的應(yīng)用則可有效解決這一問(wèn)題，而且具有性價(jià)比高以及能夠重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。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(yīng)用到柴油，然而柴油應(yīng)用后很容易產(chǎn)生二氧化碳與各種有毒物質(zhì)，導(dǎo)致空氣與環(huán)境受到二次污染，而無(wú)人機(jī)則可通過(guò)對(duì)清潔能源的應(yīng)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(cè)工作中無(wú)人機(jī)的應(yīng)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(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展與水污染的突出問(wèn)題，怎樣通過(guò)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作發(fā)現(xiàn)水環(huán)境中存在的污染物以及檢測(cè)水環(huán)境的污染濃度成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)無(wú)人機(jī)運(yùn)用及優(yōu)勢(shì)的概述，可知無(wú)人機(jī)不僅有成本低、損耗低等優(yōu)勢(shì)，而且能夠重復(fù)應(yīng)用，有效避免安全隱患，甚至能夠提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作效率，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的深入應(yīng)用將給水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)前所未有的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)應(yīng)用不僅可以提高監(jiān)測(cè)工作效率與質(zhì)量，而且能夠保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，為水環(huán)境保護(hù)提供可靠的參考數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境的保護(hù)。因此，無(wú)人機(jī)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用前景十分廣闊，有關(guān)人員今后必須加強(qiáng)對(duì)該方面的深入研究，為水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供參考和借鑒。