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無人機低空遙感技術在水文監測中的應用

文檔作者：羅清虎宋明琦文檔來源：青海省水文水資源測報中心		更新日期： 2026年09月03日	點擊數：
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無人機低空遙感技術在水文監測中的應用
羅清虎，宋明琦
（青海省水文水資源測報中心，青海 西寧 810008）
摘 要：現代社會飛快發展，涌現出很多前沿的技術手段，其中無人機低空遙感技術作為一種前沿技術，在水文勘測領域中應
用，打破了傳統水文監測工作模式的限制和束縛?；跓o人機技術，可以憑借其抗干擾能力強、操作便捷、信息傳輸能力強的優
勢，輔助水資源勘測、水文監測和洪澇災害監測等工作高效展開，提升整體工作效率和質量同時，為水文監測工作帶來更加積
極的作用。本文主要探究水文監測工作情況，針對其中的問題尋求合理對策，將無人機低空遙感技術應用到實處，力求促進我
國水文監測工作整體質量穩步提升和發展。
關鍵詞：水文監測；無人機；應急監測；低空遙感技術
中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：11-5004（2021）19-0221-2
收稿日期：2021-10
作者簡介：羅清虎，男，生于1992 年，回族，青海門源人，本科，助理工程師，
研究方向：水文勘測。
我國的地域廣闊，不同地區的地質條件、水文條件均有所
差異，伴隨著開發力度不斷增強，導致原有的自然條件發生了
變化，爆發嚴重的自然災害，直接威脅到人們生命財產安全。因
此，需要相關部門和應急搶險人員積極處理，分析其困難所在，
通過對現場應急監測來獲取可靠數據信息，為后續災害分析、調
查和決策部署提供可靠支持。因此，在水文監測中需要大力應用
無人機低空遙感技術，發揮前沿技術優勢，滿足惡劣環境的環境
監測需要，提升工作有效性。
1 無人機低空遙感技術相關內容分析
1.1 無人機特點
無人機是一種先進技術，在當前各個行業領域中均有所應
用，是指基于機載計算機程序控制或無線電遙控設備方式，實現
無人機飛行控制，結構簡單、成本低，主要是用于代替人工完成
強度高、風險大和條件不便的任務，如，風險區災害調查、環境
遙感監測以及空中救援等[1]。包括固定翼型無人機和無人駕駛
直升機兩種，前者是借助機翼滑行、動力系統支持下進行啟停降
落，配備多類型的遙感傳感器，可以實現無人機遙控飛行，具備
更強的抗風能力，滿足多種復雜環境的作業需要。固定翼型無人
機起飛需要選擇空曠場所，以此來滿足草地檢測、林業資源監
測、礦產資源監測、土地利用監測以及海洋環境監測等。
1.2 無人機遙感
無人機遙感則是基于無人機技術，聯合GPS 查分定位技術、
遙感傳感器技術、遙感應用技術和通信技術組合應用，實現國土
資源高效開發利用，滿足各種自然環境和災區空間遙感信息監
測傳輸，促使地質監測工作自動化、專業化和智能化發展。此項
技術成本低、操作便捷和機動性高，已經成為當前時代的熱門技
術之一，也是航空遙感技術未來發展的主流趨勢[2]。
2 水文應急監測技術的優勢特點
結合目前我國水文監測工作成果來看，其中存在很多問題，
配套設備設施的測洪能力不強，即便相關部門增強了水文監測
設備建設和完備力度，但還有很多問題[3]。水文監測設備經過改
造后，測洪能力還有所不足，因此仍然沿襲傳統方法進行特大洪
水測量，需要消耗大量的人力、物力和財力；配套的測速和取沙
技術還需要進一步升級優化。另外，人工操作方式，可能受到人
為因素影響增加數據誤差，難以獲取精準、可靠的水文監測數據
資料。因此，新時期應該注重無人機低空遙感技術靈活運用，全
面提升水文監測技術水平[4]。
2.1 巡測優先，駐巡結合
在水文監測工作中，由于工作專業性較強，內容復雜，需要
借助專門技術和設備開展工作。面對當前水利行業對水文監測
工作不斷增長的要求，水文監測斷面數量逐步增加，僅僅依靠傳
統水文監測站難以獲取可觀的監測效果。因此，在此環境下靈活
運用無人機低空遙感技術，可以實現區域內水文信息的高效采
集和整理，如水質、水量、流速等，借助無人機上配備的高清攝
像機來采集區域水文信息，為后續的相關工作開展提供支持[5]。
2.2 應急監測，響應快速
近些年來，我國自然災害頻繁，造成了嚴重的經濟損失和人
員傷亡。其中突發性水災事故危害較大，如堤防決口、泥石流、
水庫出險和突發水污染等情況。對于此類突發性水災，在水文應
急檢測工作中靈活應用無人機低空遙感技術，可以摒棄人工監
測方式的不足，突破空間限制，即便惡劣條件下也可以借助無人
機來收集和分析水文突發事件信息，為后續的部門決策和管理
工作提供數據支持，將災害損失降到最低。伴隨著科學技術持續
創新和發展，涌現出很多新設備和新技術，在應用中取得了可觀
成效[6]。如，航天航空雷達監測、地基雷達監測以及無人機低空
遙感技術等，其中無人機低空遙感技術由于自身的便捷性特點，
在水文應急監測中廣泛應用，有助于提升整體工作效率，獲取精
準可靠的數據。
對于影像數據獲取，需要操控無人機按照預設航線飛行和
監測，并進行質量檢查和像控測量，任務規劃是否合理直接關乎
到獲取影響數據質量。具體環節有規劃航跡、分配任務、系統保
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障和規劃應急預案等環節，按照流程規范化水文監測，確保采集
的數據精準、可靠、完整。
3 無人機影像處理
3.1 矯正畸變差
基于無人機低空遙感技術進行水文監測，對于獲取的影像
處理階段，一個主要環節則是矯正畸變差。相機由于自身的鏡頭
光學設計特性，如果內部方位元素并未測定，拍攝的影像多存在
非線性光學即便誤差，如果相機焦距維持不變，誤差屬于正常的
范疇[7]。所以，應該在拍攝前對相機三角測量機變差矯正處理，
具體有直接矯正和間接矯正兩種方式，前期這是基于矯正畸變
圖像像素坐標，實現圖像矯正處理；后者則通過矯正畸變圖像
坐標，實現圖像矯正目標。在具體應用中，直接矯正方式更適合
水文應急監測需要，應用范圍較廣，實際效果可觀。
3.2 空中三角測量
為了獲取精準可靠的數據，精準獲取像點坐標，在空中三角
測量階段求解處理影像定位元素、控制點坐標數據，具體方法有
獨立模型法、航帶法和光速法區域網孔三測量。光束法在具體測
量中，主要是把握投影中心點、像點和對面點三點共線，在此基
礎上將各像片間光束連接在一起形成一個區域，完成整體平測
作業，計算得到精準的加密點坐標。像控點的選擇十分關鍵，直
接影響到數據采集質量，是后續評測精度把控的關鍵所在。所
以，需要均勻布設像控點，設置在地形明顯的區域，以此來采集
精準可靠的數據信息[8]。
3.3 快拼圖生成
圖像拼接需要借助計算機支持，選擇配套的圖像處理軟件
來精準比對空間重疊圖像，然后圖像融合拼接成新的圖像。此項
技術優勢鮮明，可以滿足水文監測數據獲取需求，實現高分辨率
圖像拼接處理，進而形成全方位的監測區域影像圖?？炱磮D不需
要相機參數和定位系統獲取的信息，可以自動化識別相機焦距
參數，去除誤差值，實現拼圖自動矯正。拼圖制作中，將DSM 編
輯功能、測量功能結合應用，精準計算體積、面積和距離，盡管
實際上數字正射影像圖精度要超過塊拼圖，但快拼圖可以快速
獲取災區數據信息，為后續的救援決策提供可靠數據支持。
4 水文應急監測中無人機低空遙感技術應用
水文應急監測中，合理運用無人機低空遙感技術，需要充分
契合區域實際情況，在收集相關資料后編制合理的應急預案，指
導后續工作順利展開。
4.1 地形條件分析
地形條件分析是水文應急監測的一個基礎環節，應用無人
機低空遙感技術，需要立足于實際情況編制合理的無人機航線，
保證所獲取的水文信息精準、可靠、完整。無人機監測要設置專
門的數學模型，基于模型來采集和分析水文信息，因此要選擇
科學合理的測流模型，為后續工作開展奠定基礎。具體水文監
測中，河流的水質和地理位置存在顯著差異，要結合不同地形
條件針對性選擇測流模型。需要注意的是，使用無人機系統進
行水文監測前，收集相關水文信息資料，計算流速分布函數，如
對數型和拋物線等，確定最佳的測流位置，提升水文監測數據
信息精準度。
4.2 無人機飛行控制
使用無人機低空遙感技術進行水文監測，要求操作人員依
據實際需要靈活控制無人機飛行，保證無人機飛行平穩，這樣才
能拍攝高清的地質畫面，為后續的各項工作開展提供支持。如果
飛行控制水平較差，導致無人機飛行不穩定，拍攝畫面清晰度不
高，容易出現誤差，影響到水文監測質量。因此，加強無人機飛
行穩定性控制，通過飛行加減速控制，保持無人機平穩飛行，將
加速和減速差值控制在合理范圍內，降低偏差。爬升和下降控
制，具體操作中保持無人機平穩飛行，避免驟然爬升或下降，在
拍攝后將清晰、完整的數據信息上傳到地面控制站，為水文處理
提供支持。
4.3 地面控制
加強地面控制，是水文監測中無人機低空遙感技術應用的
一個重要環節，由于水文監測自動化和智能化水平持續提升，因
此工作效率得到顯著提升，但仍然無法完全脫離地面人為控制。
水文監測中，重點落實地面指揮和控制工作，獲取精準、可靠的
監測數據信息，并實現監測過程動態化控制，實現無人機和攝像
機緊密連接，促使各環節操作規范、有序進行。
5 結論
綜上所述，水文監測是一項復雜、專業的工作，各環節聯系
密切，通過無人機低空遙感技術的實際應用，可以彌補傳統技術
不足，在前沿設備和技術支持下，高效采集區域的數據信息，為
后續的救援決策工作提供可靠信息支持，對于推動水文監測工
作高質量發展意義深遠。
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