[摘 要]随着水利建设信息化发展，水利执法、建设、管理、抗洪抢险等各项工作面临新形势、新任务，肩负重大的历史责任。要解决好新时代治水管水问题，就必须调整治水思路。近年来，无人机在水利监测领域的应用技术相对成熟，目前，无人机已经在航拍、测绘、公安、植保、监测等多个领域当中发挥出巨大的优势，而且还在不断拓展应用范围。通过无人机航空遥感技术，可以清楚地了解水利管理范围内生态环境变化和人为活动痕迹的动态演变情况，立体地查看水利工程、水库库区的地形地貌、河道及堤防险工险段的地形环境，从而科学地开展堤防工程及水库工程的建设施工及管理工作等。
　　[关键字]水利工程 无人机 水利监测 抗洪抢险
　　中图分类号：G717 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0335-01
　　一、背景简介
　　1.行业背景
　　洪涝灾害、干旱缺水、水环境污染三大水问题已经严重制约着国民经济和社会发展。要解决好新世纪水的问题，就必须调整治水思路，转变治水方针，从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。在这个历史转变过程中，要把水利信息化放在优先的位置。
　　2.行业需求
　　信息是防汛抗旱决策的基础，是正确分析和判断防汛抗旱形势、科学地制定防汛抗旱调度方案的依据。无人机水利信息监测的建立，将大大提高雨情、水情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性，对其发展趋势作出及时、准确的预测和预报，制定防洪抗旱调度方案，为决策部门科学决策提供科学依据，充分发挥已建工程设施的效能。
　　二、水库工程简介
　　河北省黄壁庄水库位于石家庄市西北约30公里的太行山东麓，地处鹿泉、灵寿、平山三县（区）交界，坝址位于滹沱河出山口的干流上。水库是海河流域子牙河系滹沱河中下游一座大I型水库，总库容12.1亿立方米，水库工程在防洪、灌溉、发电、供水等方面发挥了重要的作用，是河北省委省政府提出“四保”防洪目标的关键性工程、是河北防洪保安一号工程，是省会石家庄市重要水源地之一，是全国重要饮用水水源地（2016年全国重要饮用水水源地名录）。1998年经河北省第九届人民代表大会常务委员会第三次会议批准，实施了《石家庄市岗南、黄壁庄水库水源污染防治条例》，2009年进行了修改完善，正式确定黄壁庄水库为一级饮用水水源保护地。
　　三、水行政执法巡查中的应用
　　水利工程管理范围有着面积较大、位置偏远、交通不便的特点，其巡查和执法工作很难做到全面细致，存在着巡查盲区与死角。无人机巡查则能有效解决工作难题，其具有机动灵活、速度快、成图准确度高、覆盖面全，不仅减轻了巡查工作的强度，而且还能够实时掌握水情信息及周边环境状况，大大降低了因周边环境问题对巡查工作所造成的困扰，提高了水利执法巡查工作的精准及效率。通过无人机巡航与管理执法结合，提升执法力度和实效。利用无人机独特的技术特点和优势开展水域巡查，扩大巡查范围，加强对水域违法行为打击，使其成为水利执法的有效手段，为水利管理和执法提供有效证据，真正推进水利执法工作更加信息化、常态化、全面化。
　　四、防汛调度指挥中的应用
　　当发生严重洪涝灾害时，尤其在遇到洪水险情的情况下，无人机可克服交通不便等不利因素，及时赶到出险空域，监视险情发展，实时传递现场影像数据等信息，使工作人员全面及时地掌握实时水情信息及灾害情况，为抢险指挥决策提供准确可靠的实时信息。同时，利用高效无人机遥感影像数据处理与应用系统进行图像处理，形成三维地理信息模型，将灾情信息完整的进行展现。通过通信系统将数据传输到后方指挥调度中心，指挥调度中心将数据处理之后，模拟沙盘能显示地形地貌、建筑物位置等地理信息。通过移动会商系统，可实现前线与后方实时视频会商，能在最短时间内确定抢险及转移方案。后期还对遥感信息进行解译，对水利设施等方面造成的损失进行初步评估，并将堤防、险工、水库等工程险情的概况进行显示，为指挥决策提供参考依据。
　　五、水资源调查中的应用
　　传统的水资源调查多以人工的方式进行，既耗费时间、又无法精确地执行相关任务。而无人机可以对监测目标进行快速航拍、巡查，通过大范围、全面搜集信息，提供水利资源调查数据。利用无人机快速对所需监测对象进行实时监控、巡枧，特别水库边缘区环境比较恶劣的地段，可操控自如的完成监测任务；通过对上下游河流快速巡查，第一时间掌握水文水资源情况，特别是大面积的水草、垃圾污染，悬停在空中对污染水域进行俯视航拍，确保污染区域准确面积和范围。提高了水资源户外调查办事效率，快速准确的为水资源面积、水资源地理信息和后期制作水资源巡查成图提供了不可代替的作用。
　　六、防洪抗旱抢险中的应用
　　传统的洪涝灾害发生后，多利用直升飞机在受灾区域上空进行航拍监控以及拍摄洪水覆盖面积，当遇到大面积干旱缺水的灾害，定损工作一般采取人工定损方式，定损作业效率缓慢。这些做法在洪涝灾害发生时无法快速应急，人工作业缓慢。此种情况下可利用无人机快速从空中俯视库区的地形、地貌、堤防险工险段，遇到险情时，无人机可克服交通等不利因素，快速抵达受灾区域，并实時传递现场信息，监视险情发展，为防汛决策提供准确的信息。科学调度水库蓄水，做好蓄水抗旱工作，同时还充分掌握上游河道水位变化情况，大大降低了防汛抗旱工作人员承担危险工作的风险概率、提高了工作效率。
　　七、水库工程设施、大坝监测中的应用
　　在传统的水工程设备、设施安全监测，以及水库坝区周边的监测中，也多是采用人工乘船、徒步的方式进行监测，监测人员携带相机、DV、望远镜对水利设备设施进行巡检，水库坝区周边环境一般采取徒步的方式进行定期巡查。也同样存在调查缓慢、无法快速精确完成监测任务的问题。当遇到设施出现故障停止作业的情况，利用无人机能快速做出应急反应，对设备进行实时监控，通过地面站发现可视故障问题。通过无人机空中悬停实时监控掌握大坝及闸门启闭实时动态信息，地面工作站根据实时航拍监控数据可以清晰分析大坝在工作中的实时动态，能够快速准确的为水利设施设备进行实时监控，解决了人工作业缓慢和不能及的缺陷。
　　八、在生态保护中的应用
　　水源地生态环境保护一直以来是环保工作的重点之一，而饮用水源保扩区大多有着而积较大、位置偏远、交通不便的特点，其生态保护工作很难做到全而细致。采用无人机获取需要特殊保护区域的遥感影像，可以淸楚地了解到保护区内植物生态环境和农垦耕种的动态演变情况。逐年影像也可为研究人为活动对保护区的生态影响提供依据。饮用水源保护区遭到非法侵占时，无人机能够及时发现，影像也可作为生态保护执法的依据。
　　2018年8月，石家庄市环保局岗黄水库监督监测站首次在巡查中引入无人机设备，完成无人机巡查库区任务，实现了生态环保与信息技术的有机融合，对岗南、黄壁庄饮用水源地一、二级保护区范围内进行空中巡查，利用无人机监测将原先的平面巡查变为了立体巡查，大大减少了以前对违法现象取证滞后的弊端，能够快速锁定违法现象，提高了打击精度，为进一步提升环境监管执法能力和执法效率。