第二十三届全国中学生水科技发明比赛暨斯德哥尔摩青少年水奖中国区选拔赛上，西安交通大学附属中学航天高级中学的两名高一学生王尚琨、苏恩唐，凭借《城市河湖低成本无人机水质遥感监测系统》斩获全国一等奖。

　　这套以家门口灞河为创作灵感的系统，原型物料成本仅423元，不靠进口设备与工业套件，却在赛场战胜多个高预算作品，为陷入“砸钱做科创”误区的师生和家长诠释了创新的本质。

　　一、项目选题起源：创新从来不是凭空想象，而是源于身边真实痛点

　　绝大多数学生备赛科创时，习惯从网络热门赛道、高端工业设备里寻找选题，追求题材新颖、技术炫酷，却忽略了最珍贵的观察视角：自己真实生活的周遭环境。

　　王尚琨的家紧邻西安灞河，日常散步时，他总能直观发现河水透明度随季节、降雨产生明显变化。汛期河水浑浊、藻类爆发期水面泛绿，肉眼就能分辨水质差异，但城市河道的水质监测工作，却存在难以解决的现实瓶颈。

　　两名学生查阅大量行业资料后，摸清了现有监测体系的两大痛点：

　　商用专业设备成本门槛极高

　　市场上同款多光谱水质遥感监测设备，国际商用机型单价高达人民币三万余元;大型河湖全域监测系统整体采购成本动辄几十万。区县基层环保部门、街道社区、中小城镇，无力批量采购、全域覆盖河道监测点位，只能依靠定点采样、人工送检，巡查范围有限、反馈滞后。

　　传统人工监测效率低下

　　传统监测依靠岸边固定点位取水检测，只能获取单点水质数据，无法完整呈现整条河道的污染分布。汛期、偏远河段人工巡查难度大，很难第一时间发现蓝藻、泥沙淤积等水质隐患。

　　正是看到普通人生活里真实存在的民生难题，两人定下核心研发目标：打造一套普通人、基层单位都能负担的无人机水质监测方案，用低成本实现河道全域、高频次巡航检测。

　　没有猎奇题材，没有炫技式硬件堆砌，选题扎根城市生态治理刚需，这也是评委给予高分的核心底层逻辑。

　　二、项目核心技术创新点：423元低成本，实现专业级监测精度

　　很多家长存在固有认知：低成本自制设备，必然精度差、实用性弱。但这套423元无人机监测系统，打破了“价格决定专业度”的刻板印象，两名学生在指导教师帮助下，基于开源飞控和传感器模块完成系统集成，并重点开展算法、低空巡航参数和数据展示方式的优化。

　　硬件开源改造，降低九成采购成本

　　整套装置以平价开源无人机飞控为基础，搭配便携式微型多光谱传感器，全部零部件网购平价物料组装，总造价仅423元，与团队调研的部分商用设备报价相比，该原型的物料成本明显较低。

　　学生自主完成无人机底盘组装、飞行参数调试，优化10~15米低空河面巡航模式，专门适配城市河道窄幅水域，解决大型工业无人机无法贴近水面作业的缺陷。

　　自主编写算法与可视化网页终端

　　两名学生从零自学编程、遥感光谱原理，独立开发两大核心软件系统：

　　第一，水体透明度反演算法，通过无人机采集的水体光谱数据，自动量化水质浑浊程度，精准标记污染集中区域。

　　第二，配套网页可视化终端，无人机巡航采集的光谱数据实时同步存储，无需专业软件，普通电脑即可打开查看整条河道水质分布数据。

　　建立标准化验证体系，保障数据可信度

　　区别于多数学生项目“只做演示、不做数据验证”的单一模式，两名学生搭建国内中学生科创少见的三级辐射定标验证体系，在团队开展的36组实验中，透明度反演模型的决定系数R2>0.95。该结果仍需通过更多水体样本和独立测试验证。

　　从硬件组装、飞行调试，到算法编写、数据校验，没有直接采购成套成品模块，每一处创新优化都源于学生自主思考。

　　三、项目落地价值：走出赛场，真正服务城市水环境治理

　　这是该项目区别于赛场多数作品的关键优势：它不止是一件参赛展品，更是一套可复制、可落地使用的研究原型。

　　适配多类基层使用场景

　　这套低成本监测系统门槛低，经依法完成设备登记、飞行审批和人员培训后，该方案有望用于河湖水体的辅助巡查，解决基层单位无力采购高端监测设备的痛点。加上无人机快速巡航，一小时内就能完成整条城市内河全域水质筛查，大幅缩减人工巡查时间。

　　技术成果获得官方专业认可

　　项目完成教育部科技查新，证实国内暂无同类低成本开源河湖遥感监测方案。同步取得实用新型专利、软件著作权受理通知书，技术创新获得权威机构背书。

　　目前这套监测系统已经落地高校实验室、地方生态环境部门开展实地试用，真正完成从“科创参赛作品”到“实用治理工具”的跨越。

　　(殷 彤)

　　第二十三届全国中学生水科技发明比赛暨斯德哥尔摩青少年水奖中国区选拔赛上，西安交通大学附属中学航天高级中学的两名高一学生王尚琨、苏恩唐，凭借《城市河湖低成本无人机水质遥感监测系统》斩获全国一等奖。

　　这套以家门口灞河为创作灵感的系统，原型物料成本仅423元，不靠进口设备与工业套件，却在赛场战胜多个高预算作品，为陷入“砸钱做科创”误区的师生和家长诠释了创新的本质。

　　一、项目选题起源：创新从来不是凭空想象，而是源于身边真实痛点

　　绝大多数学生备赛科创时，习惯从网络热门赛道、高端工业设备里寻找选题，追求题材新颖、技术炫酷，却忽略了最珍贵的观察视角：自己真实生活的周遭环境。

　　王尚琨的家紧邻西安灞河，日常散步时，他总能直观发现河水透明度随季节、降雨产生明显变化。汛期河水浑浊、藻类爆发期水面泛绿，肉眼就能分辨水质差异，但城市河道的水质监测工作，却存在难以解决的现实瓶颈。

　　两名学生查阅大量行业资料后，摸清了现有监测体系的两大痛点：

　　商用专业设备成本门槛极高

　　市场上同款多光谱水质遥感监测设备，国际商用机型单价高达人民币三万余元;大型河湖全域监测系统整体采购成本动辄几十万。区县基层环保部门、街道社区、中小城镇，无力批量采购、全域覆盖河道监测点位，只能依靠定点采样、人工送检，巡查范围有限、反馈滞后。

　　传统人工监测效率低下

　　传统监测依靠岸边固定点位取水检测，只能获取单点水质数据，无法完整呈现整条河道的污染分布。汛期、偏远河段人工巡查难度大，很难第一时间发现蓝藻、泥沙淤积等水质隐患。

　　正是看到普通人生活里真实存在的民生难题，两人定下核心研发目标：打造一套普通人、基层单位都能负担的无人机水质监测方案，用低成本实现河道全域、高频次巡航检测。

　　没有猎奇题材，没有炫技式硬件堆砌，选题扎根城市生态治理刚需，这也是评委给予高分的核心底层逻辑。

　　二、项目核心技术创新点：423元低成本，实现专业级监测精度

　　很多家长存在固有认知：低成本自制设备，必然精度差、实用性弱。但这套423元无人机监测系统，打破了“价格决定专业度”的刻板印象，两名学生在指导教师帮助下，基于开源飞控和传感器模块完成系统集成，并重点开展算法、低空巡航参数和数据展示方式的优化。

　　硬件开源改造，降低九成采购成本

　　整套装置以平价开源无人机飞控为基础，搭配便携式微型多光谱传感器，全部零部件网购平价物料组装，总造价仅423元，与团队调研的部分商用设备报价相比，该原型的物料成本明显较低。

　　学生自主完成无人机底盘组装、飞行参数调试，优化10~15米低空河面巡航模式，专门适配城市河道窄幅水域，解决大型工业无人机无法贴近水面作业的缺陷。

　　自主编写算法与可视化网页终端

　　两名学生从零自学编程、遥感光谱原理，独立开发两大核心软件系统：

　　第一，水体透明度反演算法，通过无人机采集的水体光谱数据，自动量化水质浑浊程度，精准标记污染集中区域。

　　第二，配套网页可视化终端，无人机巡航采集的光谱数据实时同步存储，无需专业软件，普通电脑即可打开查看整条河道水质分布数据。

　　建立标准化验证体系，保障数据可信度

　　区别于多数学生项目“只做演示、不做数据验证”的单一模式，两名学生搭建国内中学生科创少见的三级辐射定标验证体系，在团队开展的36组实验中，透明度反演模型的决定系数R2>0.95。该结果仍需通过更多水体样本和独立测试验证。

　　从硬件组装、飞行调试，到算法编写、数据校验，没有直接采购成套成品模块，每一处创新优化都源于学生自主思考。

　　三、项目落地价值：走出赛场，真正服务城市水环境治理

　　这是该项目区别于赛场多数作品的关键优势：它不止是一件参赛展品，更是一套可复制、可落地使用的研究原型。

　　适配多类基层使用场景

　　这套低成本监测系统门槛低，经依法完成设备登记、飞行审批和人员培训后，该方案有望用于河湖水体的辅助巡查，解决基层单位无力采购高端监测设备的痛点。加上无人机快速巡航，一小时内就能完成整条城市内河全域水质筛查，大幅缩减人工巡查时间。

　　技术成果获得官方专业认可

　　项目完成教育部科技查新，证实国内暂无同类低成本开源河湖遥感监测方案。同步取得实用新型专利、软件著作权受理通知书，技术创新获得权威机构背书。

　　目前这套监测系统已经落地高校实验室、地方生态环境部门开展实地试用，真正完成从“科创参赛作品”到“实用治理工具”的跨越。

　　(殷 彤)