我國是一個自然災害類型多，發(fā)生頻率高的國家。隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口增長而引起的生存環(huán)境的惡化，又影響和加劇了自然災害的發(fā)生頻率和波及的范圍。尤其是近年來水災害的頻繁發(fā)生，致使國家財富和人民生命財產受到重大損失。目前我國已經(jīng)將水旱災害防治與監(jiān)測、水資源合理分配與保護問題作為國民經(jīng)濟發(fā)展中的工作重點。無人機系統(tǒng)利用航空技術、網(wǎng)絡信息技術、通信技術和3S(遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng))技術優(yōu)勢，在水旱災害防治與監(jiān)測水污染突發(fā)事件應急響應等多方面開展了卓有成效的工作。
利用常規(guī)地面監(jiān)測和衛(wèi)星遙感技術在災害監(jiān)測中已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用，但是由于衛(wèi)星遙感的時延性和分辨率低等因素，對于災害監(jiān)測需要的分辨率高、時間要求快的需求卻難以保障。而無人機作為一項空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感的有力補充，也是對常規(guī)水利信息監(jiān)測、突發(fā)水災害應急監(jiān)測的重要手段的補充。在水利領域采用無人機系統(tǒng)，可以使水利部門能及時獲取災情的信息，了解災害的發(fā)生發(fā)展情況并及時制定相對的對策，為最大限度地減輕災害損失提供了至關重要的幫助。
無人機用于水利監(jiān)測的技術已經(jīng)比較成熟，主要有水利工程監(jiān)測、洪澇災害監(jiān)測、干旱缺水監(jiān)測、水環(huán)境污染監(jiān)測、河床河道監(jiān)測、內陸湖泊及水庫監(jiān)測和農田灌溉監(jiān)測等。
1無人機用于水污染監(jiān)測
2007年5月、6月江蘇無錫太湖水面藍藻大面積暴發(fā)，嚴重污染了無錫自來水水源，對無錫人民的飲用水安全構成巨大威脅。
為了對藍藻漫延情況進行全方位掌握，國家氣象總局使用無人機對太湖敏感地區(qū)的一定區(qū)域范圍進行連續(xù)空中拍照，取得了太湖無錫區(qū)域水面藍藻暴發(fā)的寶貴資料，為下一步如何整治太湖藍藻取得了重要的參考資料。
2010年8月，位于吉林市永吉縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的新亞強生物化工有限公司和吉林眾鑫集團庫房被沖毀致使庫中存放的原料桶和空桶，經(jīng)溫德河進入松花江。吉林環(huán)保廳在化工桶沖出的當晚連夜制定了無人機應急監(jiān)測方案，在松花江哈爾濱段上游的肇源、二松口、朱順屯三個監(jiān)測站，將手工監(jiān)測和自動站監(jiān)測結合，監(jiān)測相關數(shù)據(jù)，使無人機遙感對治理河道安全保障、清污治理提供了有力的決策結果。
2無人機用于洪澇災害監(jiān)測
2012年，我國洪澇臺風災害頻發(fā)，長江和黃河上游干流分別出現(xiàn)5次和4次洪峰，三峽水庫迎來建庫以來最大洪水，6個強臺風或臺風在一個月內集中登陸。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快發(fā)展以及全球氣候變化影響加劇，我國防洪減災工作面臨新的挑戰(zhàn)，必須進一步鞏固和完善防洪保安體系，從整體上提高抗御洪澇災害的能力和水平，無人機在洪澇災害監(jiān)測中起到了關鍵的作用。近幾年來無人機多次對洪澇災害進行了監(jiān)測，為防汛部門提供了許多有價值的洪澇災害信息。比如在2012年6月中旬，臺灣行政部門利用無人機對災區(qū)進行監(jiān)視。據(jù)當?shù)孛襟w報道，無人機被派往因暴雨發(fā)生洪災的地區(qū)進行災情監(jiān)測，并且把實時情況下搜集的資料迅速傳往臺灣的救援隊總部，從而使得有可能對險情惡化地區(qū)采取應急措施。
3無人機用于江湖及河道監(jiān)測
無人機以及搭載的遙感數(shù)據(jù)采集、接收和處理等軟硬件，通過虛擬現(xiàn)實、地理信息系統(tǒng)、遙感等技術手段的集成應用，可以對湖泊水庫，河流河道的有關信息進行快速獲取，為水利部門及環(huán)保部門提供方便、快捷、多角度的監(jiān)控信息。
4無人機用于冰凌應急監(jiān)測
我國黃河流域每年都要遭受冰凌的危害，這是由于黃河流經(jīng)內蒙古河段，在春季河流融冰時，上游溶解的冰塊流動到仍然冰封的下游河段，形成冰壩，河水壅塞，抬高水位，形成凌汛。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。為了及時、準確地掌握黃河內蒙古段凌情、冰壩位置和轟炸效果，采用無人機進行應急監(jiān)測，可以為排除黃河凌汛險情提供技術支持。無人機對黃河河道冰凌航拍，具有穩(wěn)定性好、起降靈活、安全性高、實效性強等優(yōu)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(fā)現(xiàn)或更新凌汛險情及堤防病害的發(fā)生、發(fā)展和變化情況等優(yōu)點。如在2011年3月份，無人機在三湖河口至昭君墳河段上空的一次飛行中，獲取了數(shù)百張高新影像。
5無人機用于堰塞湖等應急監(jiān)測
堰塞湖是由火山熔巖流，冰磧物或由地震活動使山體巖石崩塌下來等原因引起山崩滑坡體堵截山谷，河谷或河床貯后水而形成的湖泊。很多情況下，由于地震堰塞湖堵塞了正常河道的水流，會造成堰塞湖區(qū)內的水位不斷升高，水體的滲流壓力會逐漸增大，并且堰塞湖的堵塞物不是固定永遠不變的，它們也會受沖刷、侵蝕、溶解、崩塌等等。一旦堵塞物被破壞，湖水便漫溢而出，傾瀉而下，形成洪災，極其危險。比如,1933年疊溪大地震時發(fā)生了堰塞湖潰決，當時的灌縣(現(xiàn)在的都江堰市)兩岸建筑全部毀壞，死亡5000人左右。再比如在2008年的“5·12”大地震，造成了眾多山體滑坡、河道堵塞，形成了多個堰塞湖，如同多個定時炸彈，時刻危及人民的生命安全。
堰塞湖大多發(fā)生在交通困難的地區(qū)，給人們進行監(jiān)測帶來了許多不便。由于無人機具有機動快速、使用成本低、維護操作簡單等技術特點，可對堰塞湖的分布狀況與動態(tài)變化等情況進行監(jiān)測，為救援、及時消除隱患提供了第一手的信息和科學決策依據(jù)。比如在2008年5月17日，無人機對汶川地震后山體滑坡、崩塌等導致的堰塞湖進行了拍攝。
6展望
無人機因其機動靈活的起降方式、低空循跡的自主飛行方式、快速響應的多數(shù)據(jù)獲取能力，在水利管理上具有巨大的應用前景，包括水域規(guī)劃、水利監(jiān)測與水利管理。無人機還能完成水情監(jiān)測、河道走向、水庫監(jiān)測、洪災區(qū)域檢查等，還能查看水毀橋梁、淹沒區(qū)域等情況。無人機可以搭載高分辨率數(shù)碼相機進行快速測圖，也可以搭載視頻采集設備，實時的采集并回傳即時的影像數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出分辨率高、實效性好等優(yōu)勢，還可以搭載合成孔徑雷達設備，在云霧天氣獲得高清晰度圖像。事實證明，無人機技術將在我國及全世界數(shù)字水利領域得到迅速而廣泛的應用。
水利信息化建設，要以多顆遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎，以機載、地面移動站和地面固定站獲取的數(shù)據(jù)為補充，開展多源水利信息快速獲取、處理和融合技術研究。把無人機的應用納入水利信息化建設的系統(tǒng)中，將大大提高雨情、水情、旱情和災情信息采集的準確性及傳輸?shù)臅r效性，對其發(fā)展趨勢做出及時、準確的預測和預報，這對制定防洪抗旱調度方案，為決策部門準確決策提供科學依據(jù)。
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