L’invention concerne également un procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau à partir d’un système tel que décrit précédemment, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes : a) on déplace le drone aérien par voie aérienne au-dessus d’un milieu aquatique. De ce fait, le système et le procédé sont utilisables dans des zones d’accès difficile et/ou dans des zones où les conditions de l’eau (notamment en surface) sont fortement perturbées. Le drone aérien ne nécessite pas de système d’amerrissage. b) on utilise les (au moins un) capteurs optiques pour déterminer une zone d’intérêt dans laquelle l’eau est à caractériser. En utilisant ces capteurs optiques situés sous le drone aérien, on peut visualiser la surface de l’eau à une altitude du drone au-dessus de la surface. Cette visualisation aérienne permet de visualiser une différence de couleur de l’eau (capteur optique dans le domaine du spectre lumineux visible) ou une différence de température (capteur optique dans le spectre infrarouge). Cette différence de couleur et/ou de température peut alors servir à identifier une zone d’intérêt où l’eau sera caractérisée. En utilisant à la fois le capteur optique dans le spectre lumineux visible et le capteur optique dans le spectre infrarouge, on peut resserrer la zone d’intérêt, c’est-à-dire limiter l’étendue de cette zone et donc améliorer sa précision. c) on stabilise le drone aérien en vol stationnaire sur un point prédéterminé au-dessus de la zone d’intérêt déterminée. En restant en vol stationnaire, le drone aérien n’est pas (ou très peu via le premier treuil) soumis aux perturbations de l’eau, et notamment aux perturbations de la surface de l’eau. Le drone aérien est donc ainsi maintenu en sécurité à distance de la surface de l’eau. De plus, le capteur optique peut toujours être utilisé simultanément. Une fois, le drone aérien en vol stationnaire, on acquiert une mesure de localisation à partir du moyen de géolocalisation de manière à pouvoir déterminer avec précision la localisation, puis on utilise le premier treuil pour descendre ledit dispositif d’instrumentation à une première profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique. Ainsi, c’est seulement le câble du treuil qui est soumis à la perturbation de la surface de l’eau. Par conséquent, il est peu perturbé et les mesures restent précises (les mesures et prélèvements réalisés sont faits à la localisation déterminée). d) on acquiert au moins les mesures de pression, température et/ou conductivité, et éventuellement de taux d’oxygène dans l’eau, de turbidité et/ou de pH, par le moyen d’acquisition de données, pour réaliser une première caractérisation de l’eau. Par ces mesures de pression, température et/ou conductivité, et éventuellement de taux d’oxygène dans l’eau, de turbidité et/ou de pH, on peut déterminer des premières caractéristiques de l’eau telles que la densité et/ou la salinité de l’eau et donc identifier par exemple s’il s’agit ou non d’eau potable (l’eau est considérée potable si sa salinité est inférieure à 0.2g/L suivant les normes OMS). De préférence, on peut acquérir les mesures en temps réel. Cela permet une analyse plus rapide et d’éviter un prélèvement d’eau inutile si la salinité est trop élevée par exemple. e) on réalise un prélèvement de l’eau dans le milieu aquatique à la première profondeur par le moyen de prélèvement (un réservoir ou une seringue de prélèvement par exemple) et on effectue des analyses complémentaires sur l’eau prélevée pour réaliser une deuxième caractérisation de l’eau. L’eau prélevée permet des analyses complémentaires en laboratoire, ces analyses complémentaires n’étant pas possibles directement in situ et permettant de définir des deuxièmes caractéristiques de l’eau ou d’affiner les premières caractéristiques de l’eau pour les rendre plus précises.