北京低空经济在水利行业应用解决方案-凯源恒润北京监控安装工程公司

发布日期：2026-02-13      访问量：46

北京低空经济在水利行业应用解决方案-凯源恒润北京监控安装工程公司

    近年来，国家层面密集出台政策推动低空经济与智慧水利的融合发展，为无人机技术在水利行业的广泛应用提供了坚实的政策基础和广阔的市场空间。2022年1月，国家发改委与水利部联合印发的《"十四五"水安全保障规划》明确提出要"加快大江大河及其重要支流、省级行政区界水文监测站网建设和升级改造"，并强调技术创新在水利现代化中的关键作用。这一政策导向直接推动了无人机、无人船等智能装备在水文监测领域的规模化应用。

    低空经济与水利行业的融合呈现出三个显著特征：一是应用场景从单一向多元化发展，从最初的水文监测扩展到工程巡检、防汛应急、水环境治理等多个领域；二是技术体系从孤立走向集成，无人机与GIS系统、AI算法、物联网设备的协同应用成为主流；三是管理模式从分散转向集中，通过构建统一的管理平台实现数据共享和智能决策。这种深度融合不仅解决了传统水利管理中的效率低下、覆盖不全、风险高等痛点，还为水利行业注入了新质生产力。

    随着低空经济的蓬勃发展和智慧水利建设的加速推进，无人机技术与水利行业的深度融合正在开创水利管理的新范式。本方案系统梳理了低空经济在水利领域的多元化应用场景，涵盖从水域三维测绘到防汛应急的全链条应用场景方案。通过无人机及配套智能系统的高效部署，水利行业正实现从传统人工巡检向智能化、精准化、高效化管理的转型升级，为水资源保护、水利工程安全和水环境治理提供强有力的技术支撑。

二、建设内容

    低空经济水利应用解决方案以无人机为核心载体，构建"端-边-云"协同的智能化技术架构，实现从数据采集到分析应用的全流程闭环管理。该体系主要由空中作业单元（无人机及负载）、地面基础设施（机巢及通信网络）和云端管理平台三大部分组成，形成了一套完整的水利行业低空应用生态系统。

    空中作业单元根据水利场景需求配置多样化专业负载，主要包括：高精度测绘相机（用于水域三维建模）、多光谱传感器（用于水质监测）、红外热像仪（用于工程隐患检测）、激光雷达（用于水下地形测绘）等。这种灵活的任务适配能力使无人机能够满足水利行业不同场景的需求。

    地面基础设施以无人机自动机巢为核心，为无人机提供全天候的停放、充电、数据传输和环境防护。通过建设无人机自动机巢，实现了无人机自动起降、巡航、拍摄、充电等一系列流程化作业。同时，分布式部署模式极大地满足长距离线性工程（如输水管线、堤防等）的巡检需求。

    云端管理平台作为系统的"智慧大脑"，集成了数据采集、存储、分析、展示和决策支持功能。低空物联网平台提供无人机设备的统一接入管理和控制，汇聚融合各种飞行物联感知数据，搭建全连接、多品类的的低空物联网平台；无人机飞行管理系统集低空设备管理、飞行操控、航线规划、任务管理、成果归档于一体的三维可视化平台，实现周期化的无人值守巡检和自动化的航线飞行作业，为低空感知应用提供技术支撑；低空航线管理系统是集航线数据汇聚、安全验证、可视化展示、统计分析于一体的综合性支撑平台。这些平台通过标准化接口与水利行业现有系统（如数字孪生平台等）无缝对接，避免信息孤岛。

建设产品清单

三、建设场景

   数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知网建设中，无人机作为低空监测中重要的手段，在时空、范围、精度、频次等方面均有着突出的优势。利用无人机搭载光学监测设备、激光雷达设备等，实现对河湖水库水资源、水工程、水安全等重点区域动态及时、高精度监测，重要应急事件及时响应。

1、水域三维测绘

    水域三维测绘作为低空经济在水利行业的基础性应用，通过无人机与无人船的协同作业，实现了对水体空间形态的精准数字化表达，为水资源管理、生态保护和工程规划提供了科学依据。

    水域三维测绘是无人机技术展现独特优势的典型场景。利用“无人机+倾斜摄影”技术组合，对全域湖泊、水库、河流及坑塘开展厘米级三维测绘工作。这一技术为数字孪生流域、数字孪生工程、数字孪生水网等“四预”提供数据底板支持。

    在河流地形监测方面，无人机测绘提供了高效、安全的解决方案。传统人工河道测量不仅效率低下，在汛期还存在较大安全风险。无人机搭载高精度正射相机或激光雷达（LiDAR），可快速获取河道纵横断面、坡降、蜿蜒度等关键参数，通过周期性飞行建立河道演变的时间序列模型。在关键堤防区段，无人机测绘数据与历史资料的对比分析，能够及时发现河道下切、岸坡冲刷等隐患，为除险加固提供精准指导。

    水库库容测算是水域三维测绘的另一重要应用。水库淤积状况直接关系到兴利库容和防洪能力，传统人工测量方法耗时费力且精度有限。无人机摄影测量通过高重叠率的航拍影像，可构建库区高精度数字表面模型（DSM），结合水下地形数据（无人船搭载多波束测深系统），准确计算不同水位下的库容曲线。这种非接触式测量方式不仅效率高，还能避免人工测量的主观误差，特别适合定期库容监测需求。

2、水文监测

    水文监测涵盖范围广，包括降水、蒸发、径流、泥沙、水质、地下水等多个要素，不同要素的观测对象、观测手段差异显著。

    传统水文监测大多依托于固定测站，受站点分布、运维条件的制约，难以实现大范围连续监测。而无人机搭载光学相机、激光雷达等传感器，可以对目标区域进行全面覆盖，获取高分辨率的影像数据，在一定程度上弥补了站点监测的空间盲区。无人机的灵活机动性使其能够对复杂地形条件下的河流、湖泊等水域进行有效观测，拓展了监测的空间尺度。

    水质监测：无人机遥感是河湖水质监测的有力工具，利用无人机+可见光、多光谱等传感器，可以对水体进行全面的巡视和监控，可以在空中对样品进行实时取样。利用多波段遥感影像技术，对水中各种物质进行波谱特征研究，实现对叶绿素、悬浮物、有机物等水质指标的定量评价，同时无人机搭载取水器，可针对不同水深的水样进行采集，用于水质综合分析。

    水文流量监测:面对高洪应急流量获取，无人机既能规避危险，又能在最短时间内赶到事发地点。利用无人机挂载测流雷达传感器，可对水体流速、流量进行智能监测，为水文分析提供关键数据。

    堰塞监测:在山体滑坡、地震等大型地质灾害发生后，极易形成堰塞湖；山地河流因其特殊的地质构造，易发生水土流失，进而引发泥石流等重大自然灾害，仅仅依靠人工是无法完成对自然灾害的监测。利用无人机对堰塞湖进行远程监测，使堰塞湖的实际状况更加直观。通过无人机可快速对堰塞湖和溃坝进行全方位的检测。依据检测结果，可为防汛工作争取宝贵的时间。

3、工程巡检

    水利工程巡检是保障水利设施安全运行的重要环节，传统人工巡检方式存在效率低、风险高、覆盖不全等痛点。无人机技术的引入彻底改变了这一局面，通过自动化、智能化的巡检模式，实现了对水利设施的全方位、高频次、高精度监测，大幅提升了工程安全管理水平。

（1）河湖巡检

    河湖巡检面临水域面积大、地形复杂、交通不便等挑战，无人机技术为这些难题提供了高效解决方案。利用无人机自动巡检系统，可实现对几十公里输水管线实施常态化监测，通过4K高清影像和AI算法自动识别阀井盖板位移、地表沉降等厘米级变动，将原本需要两周完成的巡检工作缩短至一天内完成。系统可配置2台以上自动机巢实现"蛙跳"式作业，2台无人机交替飞行，确保巡检无间断。巡检数据实时回传至管理平台，自动生成包含坐标位置、问题描述和现场影像的巡检报告，形成“发现-上报-处置-复核”的闭环管理机制。

    在河湖岸堤巡检中，无人机搭载双光谱相机（可见光+红外）发挥独特作用。无人机定时自主起飞并进行河湖岸堤大范围巡检。通过可见光和红外热成像载荷可对目标水域进行可视化昼夜监测，数据回传至后台后，通过AI智能算法（水域船只识别、水域人员识别、乱堆、乱占、乱建、乱采行为识别、非法排污识别、水面漂浮物识别等）识别水面漂浮物、可疑船只或人员的行为，并确定监控的船只是否获得授权，深度分析行为是否存在违规捕鱼、采砂的嫌疑。巡护过程中，如发现非法垂钓、非法捕捞等行为，管理人员可随时接管无人机进行操作云台相机拍照取证，管理人员根据预警定位信息，立即赶赴现场确认、处置，并上报处理结果。

（2）灌区巡检

    灌溉渠系巡检：灌溉渠道长期运行易出现淤积、裂缝、渗漏、坍塌等问题，人工巡查效率低且难以全面覆盖。通过搭载高分辨率摄像头或多光谱传感器，可快速获取渠道的实时影像数据，精准识别淤积、渗漏、破损等问题。结合AI算法，无人机还能自动分析渠道运行状态，生成巡检报告，大幅提升水利设施的维护效率，同时降低人工巡检的安全风险。

    闸门与泵站设施巡检：闸门、泵站等关键设施需定期检查锈蚀、磨损、堵塞等情况，但人工检查需停机或高空作业，影响运行且存在安全隐患。利用无人机挂载可见光和红外热成像双光云台，无人机悬停拍摄闸门齿轮、液压系统等细节，发现锈蚀、螺栓松动等问题，检测电机、轴承等设备的异常发热，预防机械故障。

    种植结构识别：无人机通过遥感技术可高效采集农田的多光谱或高光谱数据，结合深度学习模型对作物类型、长势及空间分布进行精准分类与监测。该技术不仅为农业部门提供科学的种植面积统计依据，还能辅助农户优化田间管理，推动精准农业的实施，提升资源利用率和作物产量。

（3）水库巡检

    水库大坝安全监测，采用无人机搭载可见光相机、热红外相机等传感器，布设若干固定航线，开展定期安全巡检，对坝体、溢洪道、放水设施等关键部位进行全方位拍摄，通过影像对比分析发现裂缝、渗漏、变形等隐患。

    利用倾斜摄影测量技术，可获取大坝不同方位的影像，构建三维实景模型。在三维模型上可直观展示变形、裂缝、渗漏等病害位置和程度。与传统监测设备对比，无人机巡检可实现非接触式监测，大幅降低劳动强度，提高检测密度。

（4）堤防工程巡检

    水闸、堤防、水库大坝等水工建筑物的安全运行事关防洪安全和供水安全，利用无人机巡检，实现工程的精细化管理。针对水闸、堤防等线性工程，可利用无人机视频巡检，重点关注渗流、变形、裂缝、冲刷等病害隐患。视频影像提供的信息比静态影像更丰富，可通过目视判读初步确定病害部位。在重点区段可切换为低空航拍，获取高分辨率影像，测量病害数据。以堤防为例，可获取堤顶宽度、边坡坡度、护坡材料等几何信息。通过不同时期数据的对比分析，可掌握病害发展趋势。

    堤防管涌监测是确保水利工程安全的关键，利用无人机挂载可见光、红外、激光雷达传感器，可实现无人机在飞行过程中收集可见光、热成像以及激光雷达数据，通过多源数据融合，深度学习算法训练管涌识别模型，实现实时监测和预警，守护重要堤防的相关点位。

4、防汛应急

    无人机技术在灾情侦察、抢险救援、灾后评估等环节发挥着不可替代的作用，构建起“空天地一体”的应急响应体系，极大提升了防汛抢险的效率和安全性。

（1）人员搜救

    利用通过无人机航拍是掌握现场环境最便捷的手段，可以迅速掌握灾情现场的基本情况；一键全景图应用于面积较大的救援现场，可以为救援人员提供全貌地形图；搜寻过程中，通过红外云台对热源识别监测或者对人员行为进行识别监测，并将结果推送至相关部门。一旦发现被困人员，无人机动作可作出相应动作（空中悬停、定点监控、远距离拍摄、精准位置回传），也可以通过喊话器进行引导和安抚，提高被困人员的生存信念，引导做出正确配合救援的动作，提高救援成功率与效率。发现其他突发情况也可对地面做出预警展示。

（2）应急通信中继保障

    灾害发生的时间、地点尚无法预测，一旦突发灾情，通讯、道路、电力等基础设施必将受损。无人机在灾后快速重建通讯、照明、运输系统的能力则显得尤为重要。通过航线规划快速将无人机指派到受灾现场，对现场进行全景图抓并回传指挥中心，为后续系留无人机部署作数据支撑。然后利用现场系留无人机手动起飞至空中悬停，系留无人机携带应急通信模块、照明灯长时间滞空，保障通信及照明。

5、水环境监测

（1）水华反演

    利用高光谱遥感技术，通过对水体中氮、磷光谱的测定，探索水体氮、磷与反射光谱特征的关系，建立氮、磷浓度的反演模型，为湖泊、水库和河流等大型内陆水体氮磷遥感定量监测提供理论依据。

    以某水库为例，在水库周围布设一定的无人机机巢，无需人工干预，在规定时间即可获取水库的光谱图像信息，然后利用拼接软件对获取的影像进行拼接，得到完整的一条水库的高光谱影像数据。系统可自动输出监测水域的水质状况，并通过历史数据的比对分析该水域总磷、总氮和叶绿素α等参数的变化曲线，对水华进行预测预警，研究结果可为环保部门对河流治理提供技术支持，做到早发现、早预防、早治理。

（2）排污口巡查

    利用遥感技术进行排污口监测的主要机理是被污染的水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征可对特定波长的光进行吸收和反射，并被遥感器所捕获，在遥感影像中呈现出来。

    清洁水体对光有较强的吸收性能，在遥感影像中呈现出反射率较低的特性，这一现象使得清洁水体一般在遥感影像上表现为暗色调。城市生活污水与各种混合型工业污水往往含有硫化氢，混合后发生化学作用，常使水体呈黑褐色。另外城市废水水体含有大量的有机污染物，在分解时会消耗大量的氧气而导致水质恶化，使水色变黑。与正常水体的光谱反射率相比，污染水体的反射率更低，在遥感影像上呈现明显的暗色调，因此可以根据不同波段组合的伪彩色影像来区分污染水体和正常水体。同时也可以采取定量遥感的方法，针对不同类型的排污口巡查，首先分析污染源性质，再决定监测指标类型，监测指标浓度相对较高的区域定义为排污口。