說起地質“三大件”，可是成理王牌專業的標配~

  然鵝~

  無人機，正在成為繼地質“三大件”地質錘、羅盤、放大鏡之后的“第四件”。

  作為一流學科“地質學”建設高校，成都理工大學目前已基本實現了地學類專業無人機使用的全覆蓋。據記者調查，全國涉及地學類專業的主要高校以及科研機構，普遍開展了無人機作業，在地質勘探方面表現尤為突出。

  在剛剛閉幕的全國“兩會”期間，全國政協委員、我校地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室（以下簡稱 “地災國重實驗室”）常務副主任許強再次建議我國應盡快構建空-天-地一體化地質災害早期識別的“三查”體系，其中針對“空”域的 “詳查”正是由機載LiDAR+無人機航拍實現。

  利用地質災害識別“三查”體系，地災國重實驗室過去兩年里，僅在甘肅省永靖鎮黑方臺就3次成功提前預警滑坡，創新地突破了黃土滑坡預警難題——這正是國家“973”項目子課題 “黃土重大災害超前判識、臨災預警與風險控制”需要集中攻克的重點難題之一。無人機的應用航拍作業在整個課題實施過程中發揮了重要作用，成為空-天-地一體化的“三查”體系不可缺少的一部分。

  記者調查了解到，從地災國重實驗室的地質災害調查研究到關系國家重大工程建設項目的搶險前線，我校無人機“總是沖在最前面”。我校油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室、沉積地質研究院、地球科學學院等涉及地質勘查相關領域的單位也都在野外科考、本科生和研究生人才培養中廣泛運用無人機，甚至有學生畢業后創辦了專業無人機的研發企業。

  無人機是“地質第四件”，正逐漸成為國內地學類高校的基本共識。北京大學地球與空間科學學院副教授何濤表示，無人機可以成為野外教學實習的一個好幫手。在中國地質大學（北京）、中國地質大學（武漢）、中國礦業大學、北京大學、同濟大學、武漢大學等多所大學的公開信息中均有無人機“獨領風騷”的相關報道。

  搶險救災時刻，無人機彰顯“英雄本色”

  甘肅省臨夏州永靖縣鹽鍋峽鎮黑方臺，是黃河兩岸面積達二十余平方公里的兩塊天然黃土臺塬，臺面平整，邊緣陡峭。自1968年開始提水灌溉后，這里已發生了100多次滑坡，平均每年3-5次，造成了大量的人員傷亡及經濟損失。

  為攻克滑坡的早期識別以及監測預警這個世界公認的難題，自2014年開始，地災國重實驗室在這個中國黃土滑坡天然實驗場建立了研究基地，進行長期監測并收集相關信息。

  2019年3月3日下午16時05分，許強團隊成員接收到了一條短信，是由該實驗室自主研發的“地質災害實時監測預警系統”自動發出的黑方臺陳家6#滑坡黃色預警信息。

  情況緊急。團隊立即將預警信息通知了相關部門。

  滑坡持續變形，22時18分監測系統發布紅色預警信息。

  由于當地政府根據預警結果及時采取了主動防災措施，4日零點19分發生的滑坡未造成人員傷亡。這是地災國重實驗室第3次對黑方臺地區滑坡實現提前成功預警。

▲許強在無人機實驗室接受CCTV采訪

  無人機航拍技術在黑方臺應用之前，地質調查監測大量工作依靠走路爬山來完成，耗時耗力。而整個黑方臺的大面積區域也給監測帶來了一定難度，由于監測區域大，無法精確定位監測點，撒網式布設的監測儀器有時正好處于滑坡滑動范圍內，辛苦布設的貴重儀器一夜之間隨滑坡滑走的事也曾發生過。

  這種情況下，無人機發揮了不可或缺的作用。

  地災國重實驗室博士生巨袁臻解釋無人機應用于地災防治的工作流程：在布設地面監測儀器前，先用無人機在監測區域進行長期多次航拍，不僅可以進行滑坡的精細化測繪，而且將得到的數據進行差分處理，即可發現正在變形的區域，進而對這些區域布設地面監測儀器進行重點監測，用無人機專業軟件做出的黑方臺3D實景模型，目前的分辨率已經可以達到2個厘米。

▲地災國重博士生巨袁臻投飛無人機

  無人機的“英雄本色”，并非第一次展現。

  在此前30多年的西藏高原科考中，被稱為“藏北狼”的我校沉積地質研究院教授伊海生的團隊曾幾次因為勘探導致車陷。西藏羌塘無人區位于藏北的那曲地區，平均海拔5000米以上，在無人區車陷后的處置不僅費時，甚至還可能危及生命，伊海生自己也注射過肌酐以對抗在高原極度勞累后的不良反應。好幾次不得不在車里過夜的他因為打不直身體，每次都要夢見自己腿斷了，胳膊斷了，“他們都叫我‘團（起來）長’”。

  去年，伊海生再赴藏北時帶上了無人機——這是59歲的藏北科考老將第一次體驗利用無人機追蹤斷層和古湖岸線。無人機傳送的影像分辨率遠超于遙感，還可以傳送遙感難以追蹤的植被覆蓋區域圖像。伊海生對此贊不絕口，他認為無人機正在因為其普遍性、實用性、必要性，真正成為了地質行業的“第四件”。

▲伊海生團隊在羌塘無人區科考

  會飛無人機，成為地學類人才的基本功

  地災國重實驗室的高級實驗師董秀軍永遠不會忘記實驗室購置第1臺無人機刀鋒300時的場景經歷。那是2010年的一天，廠家帶著他們團隊一撥人到貴州山區進行交付培訓。董秀軍看著通體明黃色的飛機，十分興奮。全團隊的人看著廠家操作無人機飛上天空，結果，無人機突然掉進了水庫，報廢了……

  但這并沒有阻礙此后無人機的數量和應用在地災國重實驗室爆發式增長。記者在地災國重實驗室看到了，大大小小數臺無人機在實驗室墻上柜子上展陳。德國MD4-1000四旋翼無人機一套，深圳飛馬無人機F1000三套，大疆精靈4pro三套，珠海極維JW1000大載重無人直升機一套……國重博士生郭晨如數家珍，“油動固定翼是最早使用的一代無人機，現在用的最多的還是電動固定翼無人機，新出現的傾轉旋翼無人機兼備兩者的優點，很期待。”

  如今，地災國重實驗室要求所有研究生都要會操縱無人機，這個操作要求甚至已經覆蓋到了本科生。地球科學學院空間信息技術系組建了以地學背景為基礎，以前沿科學問題為導向，解決實際問題為目的的無人機專業遙感團隊。該系系主任邵懷勇教授介紹，為建設一流學科、一流專業，培養一流學生，目前空間信息技術系先后購置各種類型無人機近20臺，配套的無人機高分數據處理和信息挖掘軟件20多套用于本科教學及科學研究。

  去年，該系在校內帶領本科生進行了無人機數據采集實驗，同時還首次指導本科生完成了馬角壩航飛數據采集實驗，舉辦的“無人機與地學空間信息技術”科普展也頗受歡迎。在邵懷勇看來，系上每個學生都應該掌握操縱無人機完成數據采集、處理到信息挖掘應用的知識和技能。他也認為，操縱無人機也需要有“駕照”，他們計劃將無人機駕駛培訓與后期數據處理應用融合于一體，形成有品牌效應的無人機應用操作專業培訓機構，服務于社會和行業領域。

  地科院2005級研究生黃宇畢業后選擇在無人機領域創業，為國土、農業、 林業等多家政府單位提供移動空間信息全面解決方案。

  無人機的地學應用價值，未來可期

  地災國重實驗室近年來也因無人機科研技術在重大地質災害領域的運用，為提升國家防災減災能力做出了重要貢獻。

  2017年6月24日6時，四川省阿壩州茂縣疊溪鎮新磨村突發山體高位垮塌，造成河道堵塞2公里，100余人被掩埋。

  許強團隊第一時間到達現場，并早于其他各科研部門拿出了無人機現場測繪圖，發現該區域還有400萬方的變形體和20多米寬的后緣拉裂縫，這些測繪圖也為由四川省省長尹力擔任指揮長的災害搶險救災指揮部提供了決策依據。

  3個月后的教師節，尹力一行來到成都理工大學進行了調研，第一站就是地災國重實驗室，并在無人機實驗室饒有興趣地駐足停留了40多分鐘。

▲尹力省長參觀我校無人機實驗室

▲地災國重團隊在茂縣石大關利用無人機進行現場作業

  去年11月，許強團隊因參與丹巴縣城后山滑坡應急搶險，被CCTV發現之旅做成了紀錄片節目，好幾個鏡頭給了現場飛無人機探測當地地災的情景。此外，成理專家正在將無人機探查技術運用在川藏鐵路沿線的高山斜坡上部的地質災害防控領域中。

▲地災國重博士生在丹巴利用無人機進行滑坡測繪(CCTV截圖)

▲地災國重團隊在丹巴使用無人機（大疆精靈4）進行影像獲取

  無人機的應用方興未艾。以地學類見長的高校及科研單位結合國家宏觀發展戰略，瞄準更高級別的地學科研領域提出了一攬子設想和落地成果。

  如許強在多個場合建議我國應盡快構建由高精度遙感+InSAR的“普查”、機載LiDAR+無人機航拍的“詳查”、地面調查核實的“核查”共同組成的空-天-地一體化“三查”體系。中國地質環境監測院自主研發的微型無人機飛行控制系統以及無人機數據處理云平臺，實現了基于云計算的地質調查無人機數據一站式服務。去年中國國土資源航空物探遙感中心聯合多家科研單位，研發出國內外首款能夠實現國土區域全進入測量固定翼無人機航空物探飛行平臺。

  行業內部人士樂觀估計，未來8-30年，無人機可以搭載高科技精密儀器，可自由采集需要的數據，并對隨時對采集到的信息進行綜合分析。

  我校校友、中科院王成善院士長期多年來在青藏高原隆升與演化機制、高原油氣資源研究方面進行了系統深入的研究。他告訴記者，無人機在地質行業的應用“非常重要”。

  無人機，作為繼地質“三大件”地質錘、羅盤、放大鏡之后的“第四件”，在地學科考及重大地質工程建設領域的應用價值，正在被進一步證實。

▲伊海生團隊使用無人機拍攝的高清地質畫面