說(shuō)起地質(zhì)“三大件”，可是成理王牌專(zhuān)業(yè)的標(biāo)配~
然鵝~
無(wú)人機(jī)，正在成為繼地質(zhì)“三大件”地質(zhì)錘、羅盤(pán)、放大鏡之后的“第四件”。
作為一流學(xué)科“地質(zhì)學(xué)”建設(shè)高校，成都理工大學(xué)目前已基本實(shí)現(xiàn)了地學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)使用的全覆蓋。據(jù)記者調(diào)查，全國(guó)涉及地學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主要高校以及科研機(jī)構(gòu)，普遍開(kāi)展了無(wú)人機(jī)作業(yè)，在地質(zhì)勘探方面表現(xiàn)尤為突出。
在剛剛閉幕的全國(guó)“兩會(huì)”期間，全國(guó)政協(xié)委員、我校地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱(chēng) “地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室”）常務(wù)副主任許強(qiáng)再次建議我國(guó)應(yīng)盡快構(gòu)建空-天-地一體化地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別的“三查”體系，其中針對(duì)“空”域的 “詳查”正是由機(jī)載LiDAR+無(wú)人機(jī)航拍實(shí)現(xiàn)。
利用地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別“三查”體系，地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室過(guò)去兩年里，僅在甘肅省永靖鎮(zhèn)黑方臺(tái)就3次成功提前預(yù)警滑坡，創(chuàng)新地突破了黃土滑坡預(yù)警難題——這正是國(guó)家“973”項(xiàng)目子課題 “黃土重大災(zāi)害超前判識(shí)、臨災(zāi)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制”需要集中攻克的重點(diǎn)難題之一。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用航拍作業(yè)在整個(gè)課題實(shí)施過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，成為空-天-地一體化的“三查”體系不可缺少的一部分。
記者調(diào)查了解到，從地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究到關(guān)系國(guó)家重大工程建設(shè)項(xiàng)目的搶險(xiǎn)前線，我校無(wú)人機(jī)“總是沖在最前面”。我校油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、沉積地質(zhì)研究院、地球科學(xué)學(xué)院等涉及地質(zhì)勘查相關(guān)領(lǐng)域的單位也都在野外科考、本科生和研究生人才培養(yǎng)中廣泛運(yùn)用無(wú)人機(jī)，甚至有學(xué)生畢業(yè)后創(chuàng)辦了專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)的研發(fā)企業(yè)。
無(wú)人機(jī)是“地質(zhì)第四件”，正逐漸成為國(guó)內(nèi)地學(xué)類(lèi)高校的基本共識(shí)。北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院副教授何濤表示，無(wú)人機(jī)可以成為野外教學(xué)實(shí)習(xí)的一個(gè)好幫手。在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、武漢大學(xué)等多所大學(xué)的公開(kāi)信息中均有無(wú)人機(jī)“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”的相關(guān)報(bào)道。
搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)刻，無(wú)人機(jī)彰顯“英雄本色”
甘肅省臨夏州永靖縣鹽鍋峽鎮(zhèn)黑方臺(tái)，是黃河兩岸面積達(dá)二十余平方公里的兩塊天然黃土臺(tái)塬，臺(tái)面平整，邊緣陡峭。自1968年開(kāi)始提水灌溉后，這里已發(fā)生了100多次滑坡，平均每年3-5次，造成了大量的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。
為攻克滑坡的早期識(shí)別以及監(jiān)測(cè)預(yù)警這個(gè)世界公認(rèn)的難題，自2014年開(kāi)始，地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室在這個(gè)中國(guó)黃土滑坡天然實(shí)驗(yàn)場(chǎng)建立了研究基地，進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)并收集相關(guān)信息。
2019年3月3日下午16時(shí)05分，許強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員接收到了一條短信，是由該實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的“地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”自動(dòng)發(fā)出的黑方臺(tái)陳家6#滑坡黃色預(yù)警信息。
情況緊急。團(tuán)隊(duì)立即將預(yù)警信息通知了相關(guān)部門(mén)。
滑坡持續(xù)變形，22時(shí)18分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)布紅色預(yù)警信息。
由于當(dāng)?shù)卣鶕?jù)預(yù)警結(jié)果及時(shí)采取了主動(dòng)防災(zāi)措施，4日零點(diǎn)19分發(fā)生的滑坡未造成人員傷亡。這是地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室第3次對(duì)黑方臺(tái)地區(qū)滑坡實(shí)現(xiàn)提前成功預(yù)警。
▲許強(qiáng)在無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室接受CCTV采訪
無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在黑方臺(tái)應(yīng)用之前，地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測(cè)大量工作依靠走路爬山來(lái)完成，耗時(shí)耗力。而整個(gè)黑方臺(tái)的大面積區(qū)域也給監(jiān)測(cè)帶來(lái)了一定難度，由于監(jiān)測(cè)區(qū)域大，無(wú)法精確定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，撒網(wǎng)式布設(shè)的監(jiān)測(cè)儀器有時(shí)正好處于滑坡滑動(dòng)范圍內(nèi)，辛苦布設(shè)的貴重儀器一夜之間隨滑坡滑走的事也曾發(fā)生過(guò)。
這種情況下，無(wú)人機(jī)發(fā)揮了不可或缺的作用。
地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室博士生巨袁臻解釋無(wú)人機(jī)應(yīng)用于地災(zāi)防治的工作流程：在布設(shè)地面監(jiān)測(cè)儀器前，先用無(wú)人機(jī)在監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期多次航拍，不僅可以進(jìn)行滑坡的精細(xì)化測(cè)繪，而且將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，即可發(fā)現(xiàn)正在變形的區(qū)域，進(jìn)而對(duì)這些區(qū)域布設(shè)地面監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，用無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)軟件做出的黑方臺(tái)3D實(shí)景模型，目前的分辨率已經(jīng)可以達(dá)到2個(gè)厘米。
▲地災(zāi)國(guó)重博士生巨袁臻投飛無(wú)人機(jī)
無(wú)人機(jī)的“英雄本色”，并非第一次展現(xiàn)。
在此前30多年的西藏高原科考中，被稱(chēng)為“藏北狼”的我校沉積地質(zhì)研究院教授伊海生的團(tuán)隊(duì)曾幾次因?yàn)榭碧綄?dǎo)致車(chē)陷。西藏羌塘無(wú)人區(qū)位于藏北的那曲地區(qū)，平均海拔5000米以上，在無(wú)人區(qū)車(chē)陷后的處置不僅費(fèi)時(shí)，甚至還可能危及生命，伊海生自己也注射過(guò)肌酐以對(duì)抗在高原極度勞累后的不良反應(yīng)。好幾次不得不在車(chē)?yán)镞^(guò)夜的他因?yàn)榇虿恢鄙眢w，每次都要夢(mèng)見(jiàn)自己腿斷了，胳膊斷了，“他們都叫我‘團(tuán)（起來(lái)）長(zhǎng)’”。
去年，伊海生再赴藏北時(shí)帶上了無(wú)人機(jī)——這是59歲的藏北科考老將第一次體驗(yàn)利用無(wú)人機(jī)追蹤斷層和古湖岸線。無(wú)人機(jī)傳送的影像分辨率遠(yuǎn)超于遙感，還可以傳送遙感難以追蹤的植被覆蓋區(qū)域圖像。伊海生對(duì)此贊不絕口，他認(rèn)為無(wú)人機(jī)正在因?yàn)槠淦毡樾?、?shí)用性、必要性，真正成為了地質(zhì)行業(yè)的“第四件”。
▲伊海生團(tuán)隊(duì)在羌塘無(wú)人區(qū)科考
會(huì)飛無(wú)人機(jī)，成為地學(xué)類(lèi)人才的基本功
地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)實(shí)驗(yàn)師董秀軍永遠(yuǎn)不會(huì)忘記實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置第1臺(tái)無(wú)人機(jī)刀鋒300時(shí)的場(chǎng)景經(jīng)歷。那是2010年的一天，廠家?guī)е麄儓F(tuán)隊(duì)一撥人到貴州山區(qū)進(jìn)行交付培訓(xùn)。董秀軍看著通體明黃色的飛機(jī)，十分興奮。全團(tuán)隊(duì)的人看著廠家操作無(wú)人機(jī)飛上天空，結(jié)果，無(wú)人機(jī)突然掉進(jìn)了水庫(kù)，報(bào)廢了……
但這并沒(méi)有阻礙此后無(wú)人機(jī)的數(shù)量和應(yīng)用在地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室爆發(fā)式增長(zhǎng)。記者在地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室看到了，大大小小數(shù)臺(tái)無(wú)人機(jī)在實(shí)驗(yàn)室墻上柜子上展陳。德國(guó)MD4-1000四旋翼無(wú)人機(jī)一套，深圳飛馬無(wú)人機(jī)F1000三套，大疆精靈4pro三套，珠海極維JW1000大載重?zé)o人直升機(jī)一套……國(guó)重博士生郭晨如數(shù)家珍，“油動(dòng)固定翼是最早使用的一代無(wú)人機(jī)，現(xiàn)在用的最多的還是電動(dòng)固定翼無(wú)人機(jī)，新出現(xiàn)的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點(diǎn)，很期待。”
如今，地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室要求所有研究生都要會(huì)操縱無(wú)人機(jī)，這個(gè)操作要求甚至已經(jīng)覆蓋到了本科生。地球科學(xué)學(xué)院空間信息技術(shù)系組建了以地學(xué)背景為基礎(chǔ)，以前沿科學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向，解決實(shí)際問(wèn)題為目的的無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)。該系系主任邵懷勇教授介紹，為建設(shè)一流學(xué)科、一流專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)一流學(xué)生，目前空間信息技術(shù)系先后購(gòu)置各種類(lèi)型無(wú)人機(jī)近20臺(tái)，配套的無(wú)人機(jī)高分?jǐn)?shù)據(jù)處理和信息挖掘軟件20多套用于本科教學(xué)及科學(xué)研究。
去年，該系在校內(nèi)帶領(lǐng)本科生進(jìn)行了無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還首次指導(dǎo)本科生完成了馬角壩航飛數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)，舉辦的“無(wú)人機(jī)與地學(xué)空間信息技術(shù)”科普展也頗受歡迎。在邵懷勇看來(lái)，系上每個(gè)學(xué)生都應(yīng)該掌握操縱無(wú)人機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、處理到信息挖掘應(yīng)用的知識(shí)和技能。他也認(rèn)為，操縱無(wú)人機(jī)也需要有“駕照”，他們計(jì)劃將無(wú)人機(jī)駕駛培訓(xùn)與后期數(shù)據(jù)處理應(yīng)用融合于一體，形成有品牌效應(yīng)的無(wú)人機(jī)應(yīng)用操作專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，服務(wù)于社會(huì)和行業(yè)領(lǐng)域。
地科院2005級(jí)研究生黃宇畢業(yè)后選擇在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)，為國(guó)土、農(nóng)業(yè)、 林業(yè)等多家政府單位提供移動(dòng)空間信息全面解決方案。
無(wú)人機(jī)的地學(xué)應(yīng)用價(jià)值，未來(lái)可期
地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)也因無(wú)人機(jī)科研技術(shù)在重大地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的運(yùn)用，為提升國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)能力做出了重要貢獻(xiàn)。
2017年6月24日6時(shí)，四川省阿壩州茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村突發(fā)山體高位垮塌，造成河道堵塞2公里，100余人被掩埋。
許強(qiáng)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并早于其他各科研部門(mén)拿出了無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪圖，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域還有400萬(wàn)方的變形體和20多米寬的后緣拉裂縫，這些測(cè)繪圖也為由四川省省長(zhǎng)尹力擔(dān)任指揮長(zhǎng)的災(zāi)害搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮部提供了決策依據(jù)。
3個(gè)月后的教師節(jié)，尹力一行來(lái)到成都理工大學(xué)進(jìn)行了調(diào)研，第一站就是地災(zāi)國(guó)重實(shí)驗(yàn)室，并在無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室饒有興趣地駐足停留了40多分鐘。
▲尹力省長(zhǎng)參觀我校無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室
▲地災(zāi)國(guó)重團(tuán)隊(duì)在茂縣石大關(guān)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)
去年11月，許強(qiáng)團(tuán)隊(duì)因參與丹巴縣城后山滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)，被CCTV發(fā)現(xiàn)之旅做成了紀(jì)錄片節(jié)目，好幾個(gè)鏡頭給了現(xiàn)場(chǎng)飛無(wú)人機(jī)探測(cè)當(dāng)?shù)氐貫?zāi)的情景。此外，成理專(zhuān)家正在將無(wú)人機(jī)探查技術(shù)運(yùn)用在川藏鐵路沿線的高山斜坡上部的地質(zhì)災(zāi)害防控領(lǐng)域中。
▲地災(zāi)國(guó)重博士生在丹巴利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行滑坡測(cè)繪(CCTV截圖)
▲地災(zāi)國(guó)重團(tuán)隊(duì)在丹巴使用無(wú)人機(jī)（大疆精靈4）進(jìn)行影像獲取
無(wú)人機(jī)的應(yīng)用方興未艾。以地學(xué)類(lèi)見(jiàn)長(zhǎng)的高校及科研單位結(jié)合國(guó)家宏觀發(fā)展戰(zhàn)略，瞄準(zhǔn)更高級(jí)別的地學(xué)科研領(lǐng)域提出了一攬子設(shè)想和落地成果。
如許強(qiáng)在多個(gè)場(chǎng)合建議我國(guó)應(yīng)盡快構(gòu)建由高精度遙感+InSAR的“普查”、機(jī)載LiDAR+無(wú)人機(jī)航拍的“詳查”、地面調(diào)查核實(shí)的“核查”共同組成的空-天-地一體化“三查”體系。中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院自主研發(fā)的微型無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基于云計(jì)算的地質(zhì)調(diào)查無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)一站式服務(wù)。去年中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心聯(lián)合多家科研單位，研發(fā)出國(guó)內(nèi)外首款能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)土區(qū)域全進(jìn)入測(cè)量固定翼無(wú)人機(jī)航空物探飛行平臺(tái)。
行業(yè)內(nèi)部人士樂(lè)觀估計(jì)，未來(lái)8-30年，無(wú)人機(jī)可以搭載高科技精密儀器，可自由采集需要的數(shù)據(jù)，并對(duì)隨時(shí)對(duì)采集到的信息進(jìn)行綜合分析。
我校校友、中科院王成善院士長(zhǎng)期多年來(lái)在青藏高原隆升與演化機(jī)制、高原油氣資源研究方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。他告訴記者，無(wú)人機(jī)在地質(zhì)行業(yè)的應(yīng)用“非常重要”。
無(wú)人機(jī)，作為繼地質(zhì)“三大件”地質(zhì)錘、羅盤(pán)、放大鏡之后的“第四件”，在地學(xué)科考及重大地質(zhì)工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，正在被進(jìn)一步證實(shí)。
▲伊海生團(tuán)隊(duì)使用無(wú)人機(jī)拍攝的高清地質(zhì)畫(huà)面
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