无人机技术在地质灾害危险性评价课程的应用与推广

来源：核心期刊咨询网时间：2019-04-23 10:2312

摘要：摘要：在科学技术高速发展的背景下，代表科技前沿的高校，引入高效、高精度的无人机技术进行地质灾害危险性评价成为高校本科教学的重要部分。对于地质灾害危险性评价专业课程，应用无人机技术进行灾害体的三维建模、信息提取及灾害评价成为本科教育人才模式

　　摘要：在科学技术高速发展的背景下，代表科技前沿的高校，引入高效、高精度的无人机技术进行地质灾害危险性评价成为高校本科教学的重要部分。对于地质灾害危险性评价专业课程，应用无人机技术进行灾害体的三维建模、信息提取及灾害评价成为本科教育人才模式的改革创新的重点，更是提高学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力的重要手段。本文结合桂林理工大学地质灾害评价专业新技术、新方法的课程建设与推广实例，总结分析无人机技术在科学研究和实践应用方面的优势，突显无人机技术在本科教学中人才培养的重要性，为地质灾害评价专业教学与实践教育提供理论基础。

　　关键词：无人机技术;地质灾害评价;三维建模;信息提取

　　一、引言

　　桂林理工大学是一所以中央与地方共建、广西壮族自治区管理为主的综合性高校，源于1956年原国家重工业部在广西组建的桂林地质学校，地质学科突出。1978年更名为桂林冶金地质学院，1993年更名为桂林工学院，2009年正式更名为桂林理工大学。地质灾害评价课程是以自然科学和地球科学为理论基础，以地质调查、工程问题、数学地质方法和灾害体稳定性评价为主要手段。该课程适应国民经济建设和社会发展的需要，培养侧重于地质灾害的稳定性分析与评价，突出空中、地面、地下、陆地背景下，各种方法技术相互配合，交叉渗透，已形成科学合理、立体交叉的现代化综合技术和方法。

　　经过长期的课程建设和发展，桂林理工大学地质灾害评价课程已经形成一套成熟的教学课程，使学生具备地质调查、现场测绘、数据统计与计算、灾害体评价、灾害治理与设计等技术能力。实现了理论知识和工作实践的有效结合，为用人单位所喜爱。然而，随着科技的快速发展，地质灾害评价中运用传统的地质罗盘、皮尺等工具进行的地质灾害调查已经不能满足地质灾害评价所要求的高效率和高精度的需求。单纯地采用传统学科的讲授和野外实践教学，已经不能满足社会对地质灾害评价专业人才能力的需求。无论是生产单位、科研机构或者是高等学校，迫切需要大量掌握快速进行地质灾害评价的人才，能够熟练进行现场三维建模、三维信息提取以及二次开发的人才。如何高效、高精度地进行地质灾害的危险性评价，特别是高陡、危险区域的评价，一直是地质工作者面临的一大难题，而无人机技术的航空摄影、三维建模及三维信息提取能有效地解决这个问题[1-3]。

　　综上，本文以桂林理工大学地质灾害评价课程为例，结合其在无人机技术应用课程建设与推广过程，总结分析了无人机技术在地质灾害评价的应用实践的课程建设与内容，对比分析地质灾害中无人机技术与传统方法的优势，为地质灾害评价课程的本科教学与实践教育提供理论基础。

　　二、地质灾害评价课程建设

　　作为桂林理工大学地质工程专业的老牌优势学科，地质灾害危险性评价延续水文地质工程地质专业教学模式，重点针对广西等西南岩溶地区的岩溶塌陷、高陡边坡的危岩防治、滑坡防治进行学科建设与学生培养;作为广西地区唯一的精品课程，培养出来的学生能够独立担负工程技术或工程管理的能力，毕业生普遍得到用人单位的好评。经过不断地完善教学机制和增强师资力量，我校地质灾害危险性评价课程得到长足进步。近几年来，随着消费级无人机及相关三维建模软件的普及与推广，无人机技术在地质灾害危险性评价的科研和工程应用教学中受到重视并得以发展。目前，该课程的教学重点主要有三方面：高陡边坡危岩的稳定性分析与评价、滑坡的勘察与防治以及岩溶塌陷的评价与防治。同时，要求学生掌握三维建模的软件使用和运用计算机技术解决地质灾害危险性评价的有关问题。

　　(一)高陡边坡危岩稳定性分析与评价

　　高陡边坡危岩的调查与稳定性分析是地质灾害危险性调查的重要内容，包括理论学习和野外实际应用。该部分内容要求学生熟练掌握危岩体的现场勘察、结构面的测量、数据的统计与归纳、赤平投影图的绘制以及危岩的稳定性分析与防治。现场勘察包括熟练运用地质罗盘进行结构面的倾向、倾角测量，数据的记录与统计;赤平投影图的绘制包括赤平投影的基本原理、数据的统计、计算机技术(如：CAD、南方cass和理正软件)的应用;危岩的稳定性分析包括掌握危岩发生的基本原理、危岩在不同工况情况下的稳定性的预测以及危岩崩落时的运动轨迹;危岩体的防治包括根据现场实际条件进行相关的设计处理。

　　(二)滑坡的勘察与防治

　　在掌握滑坡的特征、诱發因素及治理措施理论知识基础上，通过野外现场教学，让学生具备运用理论知识转化为工程实践的能力。野外现场教学主要包括：观察滑坡的基本特征、测量与记录滑坡的规模、分析滑坡的诱发因素、设计滑坡的治理措施、对比分析滑坡治理费用及提出治理设计方案。学生在滑坡勘察与防治的设计报告中，需要运用CAD、南方cass软件及理正软件进行现场等高线的制作、滑坡体土方量的计算以及如削方减载等相应治理措施的设计与费用估算。每一步骤都要求学生掌握充分的理论知识，确保学生能够进行独立承担指导项目开展工作的技术能力。

　　(三)岩溶塌陷的评价与防治

　　在掌握岩溶塌陷发生的地质背景、诱发因素及治理措施理论知识基础上，通过野外现场教学，让学生具备运用理论知识转化为工程实践的能力。野外现场教学主要包括：岩溶塌陷发生的规模、各塌陷间的内在联系、岩溶塌陷区域覆盖层厚度、治理措施与建议，分析塌陷区域覆盖层厚度，地下水位、水位季节性波动幅度、岩溶易发区划分与评价、岩溶塌陷治理等相关知识。学生在岩溶易发性评价与治理的过程中，需要运用CAD、BP神经网络及Arcgis等软件进行作图、评估与设计。岩溶塌陷评估与治理设计的每一步骤都要求学生掌握充分的理论知识，确保学生能够进行独立承担指导项目开展工作的技术能力。

　　三、无人机技术的应用推广

　　消费级无人机的民用普及化给地质灾害危险性评价带来了一次全新革命。无人机自带定位系统，操作简单，价格低廉，数据处理简便，数据可靠，一台智能手机即可实时操作，成为当前获取目标体空间数据的一种重要方式。无人机具有轻巧、成本低、分辨率高、续航时间长、高危地区探测、影像实时传输及机动灵活等优点而深受学者的喜爱，在防灾减灾、地理测绘、农业林业、水利水电、公路交通等方面发挥着重要作用，是人机航空遥感和卫星遥感的有力补充[4-6]。因此，利用小型无人机获取地质体空间几个信息具有独到的优势。

　　推荐阅读：《贵州地质》是贵州省地质矿产勘查开发局主管，贵州省地质调查院主办的公开发行的科技季刊。本刊办刊宗旨是：坚持党的“百花齐放、百家争鸣”方针，积极推进学术交流，促进国土资源调查。

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