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地质科考新标配!无人机必须要有姓名

发布时间:2019-07-01 10:19 来源:未知 编辑:admin

  无人机,正在成为继地质“三大件”地质锤、罗盘、放大镜之后的“第四件”。

  作为一流学科“地质学”建设高校,成都理工大学目前已基本实现了地学类专业无人机使用的全覆盖。据记者调查,全国涉及地学类专业的主要高校以及科研机构,普遍开展了无人机作业,在地质勘探方面表现尤为突出。

  在刚刚闭幕的全国“两会”期间,全国政协委员、我校地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(以下简称 “地灾国重实验室”)常务副主任许强再次建议我国应尽快构建空-天-地一体化地质灾害早期识别的“三查”体系,其中针对“空”域的 “详查”正是由机载LiDAR+无人机航拍实现。

  利用地质灾害识别“三查”体系,地灾国重实验室过去两年里,仅在甘肃省永靖镇黑方台就3次成功提前预警滑坡,创新地突破了黄土滑坡预警难题这正是国家“973”项目子课题 “黄土重大灾害超前判识、临灾预警与风险控制”需要集中攻克的重点难题之一。无人机的应用航拍作业在整个课题实施过程中发挥了重要作用,成为空-天-地一体化的“三查”体系不可缺少的一部分。

  记者调查了解到,从地灾国重实验室的地质灾害调查研究到关系国家重大工程建设项目的抢险前线,我校无人机“总是冲在最前面”。我校油气藏地质及开发工程国家重点实验室、沉积地质研究院、地球科学学院等涉及地质勘查相关领域的单位也都在野外科考、本科生和研究生人才培养中广泛运用无人机,甚至有学生毕业后创办了专业无人机的研发企业。

  无人机是“地质第四件”,正逐渐成为国内地学类高校的基本共识。北京大学地球与空间科学学院副教授何涛表示,无人机可以成为野外教学实习的一个好帮手。在中国地质大学(北京)、中国地质大学(武汉)、中国矿业大学、北京大学、同济大学、武汉大学等多所大学的公开信息中均有无人机“独领风骚”的相关报道。

  甘肃省临夏州永靖县盐锅峡镇黑方台,是黄河两岸面积达二十余平方公里的两块天然黄土台塬,台面平整,边缘陡峭。自1968年开始提水灌溉后,这里已发生了100多次滑坡,平均每年3-5次,造成了大量的人员伤亡及经济损失。

  为攻克滑坡的早期识别以及监测预警这个世界公认的难题,自2014年开始,地灾国重实验室在这个中国黄土滑坡天然实验场建立了研究基地,进行长期监测并收集相关信息。

  2019年3月3日下午16时05分,许强团队成员接收到了一条短信,是由该实验室自主研发的“地质灾害实时监测预警系统”自动发出的黑方台陈家6#滑坡黄色预警信息。

  滑坡持续变形,22时18分监测系统发布红色预警信息。

  由于当地政府根据预警结果及时采取了主动防灾措施,4日零点19分发生的滑坡未造成人员伤亡。这是地灾国重实验室第3次对黑方台地区滑坡实现提前成功预警。

  无人机航拍技术在黑方台应用之前,地质调查监测大量工作依靠走路爬山来完成,耗时耗力。而整个黑方台的大面积区域也给监测带来了一定难度,由于监测区域大,无法精确定位监测点,撒网式布设的监测仪器有时正好处于滑坡滑动范围内,辛苦布设的贵重仪器一夜之间随滑坡滑走的事也曾发生过。

  地灾国重实验室博士生巨袁臻解释无人机应用于地灾防治的工作流程:在布设地面监测仪器前,先用无人机在监测区域进行长期多次航拍,不仅可以进行滑坡的精细化测绘,而且将得到的数据进行差分处理,即可发现正在变形的区域,进而对这些区域布设地面监测仪器进行重点监测,用无人机专业软件做出的黑方台3D实景模型,目前的分辨率已经可以达到2个厘米。

  在此前30多年的西藏高原科考中,被称为“藏北狼”的我校沉积地质研究院教授伊海生的团队曾几次因为勘探导致车陷。西藏羌塘无人区位于藏北的那曲地区,平均海拔5000米以上,在无人区车陷后的处置不仅费时,甚至还可能危及生命,伊海生自己也注射过肌酐以对抗在高原极度劳累后的不良反应。好几次不得不在车里过夜的他因为打不直身体,每次都要梦见自己腿断了,胳膊断了,“他们都叫我团(起来)长”。

  去年,伊海生再赴藏北时带上了无人机这是59岁的藏北科考老将第一次体验利用无人机追踪断层和古湖岸线。无人机传送的影像分辨率远超于遥感,还可以传送遥感难以追踪的植被覆盖区域图像。伊海生对此赞不绝口,他认为无人机正在因为其普遍性、实用性、必要性,真正成为了地质行业的“第四件”。

  地灾国重实验室的高级实验师董秀军永远不会忘记实验室购置第1台无人机刀锋300时的场景经历。那是2010年的一天,厂家带着他们团队一拨人到贵州山区进行交付培训。董秀军看着通体明黄色的飞机,十分兴奋。全团队的人看着厂家操作无人机飞上天空,结果,无人机突然掉进了水库,报废了

  但这并没有阻碍此后无人机的数量和应用在地灾国重实验室爆发式增长。记者在地灾国重实验室看到了,大大小小数台无人机在实验室墙上柜子上展陈。德国MD4-1000四旋翼无人机一套,深圳飞马无人机F1000三套,大疆精灵4pro三套,珠海极维JW1000大载重无人直升机一套国重博士生郭晨如数家珍,“油动固定翼是最早使用的一代无人机,现在用的最多的还是电动固定翼无人机,新出现的倾转旋翼无人机兼备两者的优点,很期待。”

  如今,地灾国重实验室要求所有研究生都要会操纵无人机,这个操作要求甚至已经覆盖到了本科生。地球科学学院空间信息技术系组建了以地学背景为基础,以前沿科学问题为导向,解决实际问题为目的的无人机专业遥感团队。该系系主任邵怀勇教授介绍,为建设一流学科、一流专业,培养一流学生,目前空间信息技术系先后购置各种类型无人机近20台,配套的无人机高分数据处理和信息挖掘软件20多套用于本科教学及科学研究。

  去年,该系在校内带领本科生进行了无人机数据采集实验,同时还首次指导本科生完成了马角坝航飞数据采集实验,举办的“无人机与地学空间信息技术”科普展也颇受欢迎。在邵怀勇看来,系上每个学生都应该掌握操纵无人机完成数据采集、处理到信息挖掘应用的知识和技能。他也认为,操纵无人机也需要有“驾照”,他们计划将无人机驾驶培训与后期数据处理应用融合于一体,形成有品牌效应的无人机应用操作专业培训机构,服务于社会和行业领域。

  地科院2005级研究生黄宇毕业后选择在无人机领域创业,为国土、农业、 林业等多家政府单位提供移动空间信息全面解决方案。

  地灾国重实验室近年来也因无人机科研技术在重大地质灾害领域的运用,为提升国家防灾减灾能力做出了重要贡献。

  2017年6月24日6时,四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村突发山体高位垮塌,造成河道堵塞2公里,100余人被掩埋。

  许强团队第一时间到达现场,并早于其他各科研部门拿出了无人机现场测绘图,发现该区域还有400万方的变形体和20多米宽的后缘拉裂缝,这些测绘图也为由四川省省长尹力担任指挥长的灾害抢险救灾指挥部提供了决策依据。

  3个月后的教师节,尹力一行来到成都理工大学进行了调研,第一站就是地灾国重实验室,并在无人机实验室饶有兴趣地驻足停留了40多分钟。

  去年11月,许强团队因参与丹巴县城后山滑坡应急抢险,被CCTV发现之旅做成了纪录片节目,好几个镜头给了现场飞无人机探测当地地灾的情景。此外,成理专家正在将无人机探查技术运用在川藏铁路沿线的高山斜坡上部的地质灾害防控领域中。

  无人机的应用方兴未艾。以地学类见长的高校及科研单位结合国家宏观发展战略,瞄准更高级别的地学科研领域提出了一揽子设想和落地成果。

  如许强在多个场合建议我国应尽快构建由高精度遥感+InSAR的“普查”、机载LiDAR+无人机航拍的“详查”、地面调查核实的“核查”共同组成的空-天-地一体化“三查”体系。中国地质环境监测院自主研发的微型无人机飞行控制系统以及无人机数据处理云平台,实现了基于云计算的地质调查无人机数据一站式服务。去年中国国土资源航空物探遥感中心联合多家科研单位,研发出国内外首款能够实现国土区域全进入测量固定翼无人机航空物探飞行平台。

  行业内部人士乐观估计,未来8-30年,无人机可以搭载高科技精密仪器,可自由采集需要的数据,并对随时对采集到的信息进行综合分析。

  我校校友、中科院王成善院士长期多年来在青藏高原隆升与演化机制、高原油气资源研究方面进行了系统深入的研究。他告诉记者,无人机在地质行业的应用“非常重要”。

  无人机,作为继地质“三大件”地质锤、罗盘、放大镜之后的“第四件”,在地学科考及重大地质工程建设领域的应用价值,正在被进一步证实。

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