近日，在扬州环境监测人员操作下，一架无人机悄然升空，沿着南水北调三阳河段开展自主巡航。与以往不同的是，这次是首次在无人机机库上搭载高光谱设备，无人机预设飞行路线后可自动起飞，飞行过程中自主采集水面数据、实时反演水质情况。作为生态环境部卫星环境应用中心联合江苏省扬州环境监测中心开展的试验工作，本次实践将全力破解小微水体监测难题，为全国水环境精细化治理探路。

“无人机+高光谱”创新监测，实时反映水体水质指标

扬州环境监测中心生态科负责人戴源介绍：“本次实践最大的不同，就在于采用了‘机库无人机巡航+高光谱反演’这一创新监测组合。”

据介绍，机库无人机巡航监测虽然已有应用，但多是搭载可见光相机，后期需要大量人工进行影像拼接及数据分析。从影像采集、拼接处理到结果分析，整个流程耗时耗力，且对专业设备和技术人员要求极高，获取的影像数据也主要服务于目视解译及现场核查。

光谱数据为何能反映水质状况？据了解，水体中的污染物、营养盐、悬浮颗粒物和藻类等组分具有独特的光谱吸收与反射特性。太阳光照射水面时，不同水质成分会选择性吸收特定波段光线，使水面反射光谱产生差异，形成各水域专属的光谱特征。高光谱技术可将光谱拆分为数百个连续窄波段，精准捕捉人眼难以分辨的微弱反射差异，快速反演总磷、氨氮、高锰酸盐指数、浊度、叶绿素等水质指标，直观体现水体水质的空间分布与整体状况。

扬州小微水体星罗棋布，试验样本资源得天独厚

当前，小微水体环境监管是生态环保工作的重点和难点。扬州水体类型丰富、分布广泛，各种河道、沟渠、坑塘密布，仅农村房前屋后就遍布上万个小微水体，数量庞大、分布零散，依靠传统人工逐点采样，耗时费力且难以实现全域全覆盖，监管难度极大，这为试验提供了得天独厚的样本条件。

小水体也会影响大环境，以此次试验地高邮市为例，该市地处里下河腹地，河网纵横交错，水系密布，水产养殖业发达，鱼虾、螃蟹、水禽等养殖规模可观，养殖废水排放量大；耕地资源丰富，农业生产活动频繁，农田退水总量大。其中境内三阳河流域是南水北调工程的必经之地，加强该区域小微水体环境监管，不仅具有突出的区域示范价值，更承载着守护国家战略水资源安全的重大使命与责任担当。

因此，卫星中心联合扬州中心专门在北澄子河和三阳河交汇的区域构建了一个无人机机库固定监测试验场，依托无人机远程操控与高光谱技术优势，可灵活覆盖周边5公里范围内各类野外水体监测场景，有效提升监测效率与覆盖范围。

此外，本次试验中监测人员同步使用便携式手持高光谱设备采集水体光谱信息，该设备可搭载于移动终端，方便监测人员近距离采集水体高光谱信息。通过将人工采样分析数据、手持设备采集数据及无人机高光谱数据进行交叉比对与系统核验，可持续优化校准遥感算法模型，显著提升水质监测的精准度与可靠性，从而打磨形成一套成熟、可复制的水体遥感监测技术体系，最终实现区域水体常态化自动化监测。

试验工作稳步推进，有望破解小微水体监管难题

“虽然本次试验的最终评估结果还没有出来，但从实践过程来看，无人机采集的高光谱信息十分丰富，加上强大的云端算法运算支持，监测数据可实现实时生成与传输，普通移动终端即可便捷调取查看。”戴源表示，传统模式下需要一个月才能完成一次的大范围监测任务，如今一天可实现多轮次常态化巡检。更为重要的是，通过无人机高光谱技术，能够精准反演整条河道乃至整片水域的水质空间分布全貌，为科学决策提供有力支撑。

目前，该智能监测体系在扬州已进入多场景试验阶段，重点聚焦两大方向：一是围绕南水北调东线工程重点水域，持续推进常态化试验优化，为国家重大战略工程的水质安全保障提供支撑；二是服务重点湖库蓝藻水华监测，拟在高邮湖周边区域开展应用实验，重点针对蓝藻、水华等水体富营养化现象进行动态巡查，为区域水环境治理积累宝贵的实践经验。

据悉，本次试验是生态环境部卫星环境应用中心组织牵头，同步开展的还有广东、内蒙古、山西、云南等地，覆盖全国不同地域、不同类型水体，以全面验证这套高光谱遥感监测技术的通用性与可行性，旨在构建一套技术成熟、标准统一、可复制推广的“空地协同”水体遥感监测技术体系，为小微水体智慧监测、水环境精细化治理提供技术支撑。

来源：扬州日报

审核：费大洋

审稿：田文荟

发布：束露清