2024年6月7日,由团省委、省委教育工委、省国资委、省科协、省学联、西咸新区管委会主办,西北农林科技大学承办的第十二届“挑战杯”陕汽集团陕西省大学生创业计划竞赛闭幕式暨颁奖仪式在西北农林科技大学举行,本届竞赛中,我院报送作品《秦岭天眼-生态环境隐患识别与监测智能化系统》《“地灾侦察兵”--北斗多源智能地灾监测预警平台》斩获铜奖。
“挑战杯”大学生创业计划竞赛是一项具有代表性、权威性、示范性、导向性的大学生竞赛,被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会。下一步,我院将按照国赛要求,积极备战第十四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛,继续促进学生创新成长,充分利用院内外资源,搭建良好的科创竞赛育人服务平台,通过“挑战杯”竞赛积极引导广大学生坚定理想信念、厚植家国情怀、涵养进取精神。
获奖团队作品风采:
项目名称:《秦岭天眼-生态环境隐患识别与监测智能化系统》
指导老师:李振洪、宋闯、胡羽丰、丁明涛、韩树鹏
团队成员:陈磊、郭佳悦、叶良平、严晏来、廖能、齐全、姬若琳、梁文起、贺啸冲、郑睿婕、赵锦文、马宇枞、刘振江、王佳彤、张雪松
作品介绍:
华夏文明,祖脉秦岭,和合南北,泽被天下。秦岭作为生态的画廊、文化的殿堂,具有极其重要的研究价值。结合秦岭地区的复杂生态环境条件,对其生态监测面临着诸多挑战。为应对目前秦岭生态保护区域内存在的问题,缓解生态环境的破坏,该项目利用对地观测技术对生态环境进行动态监测,研发出一款秦岭生态环境隐患识别与监测的智能化平台,实现对秦岭地区生态环境的高效管理和有效保护。平台采用“1+1+1+N”的大数据分析与应用体系,研发“1个数据中心”“1个数据平台”“1套执行标准”“N类监测应用场景”,依托“大统筹、大数据、大融合、大服务”的建设思路推进数字化秦岭建设。
项目创新及成果应用:
结合秦岭地区生态环境现况,团队进行了以下方面的生态监测:
(1)针对植被、土壤的监测。从传统监测植被覆盖度的二维空间的变化,增加植被冠层信息,以及初级生产力指数等质量指标。并基于此,结合土壤属性分析数据与机器学习方法,降低植被对于遥感土壤湿度监测的影响。
(2)针对人类生产建设活动的监测。利用Mask-RCNN+InSAR观测的技术方案对矿区沉降进行识别监测;利用多源遥感数据与隐患机理成因协同建模方案,针对秦岭重要交通廊道地质隐患进行广域识别。解决了矿区沉降,交通隐患的监测难题。
(3)针对水环境与水土流失监测难题。利用地面水文监测技术采集了地表水,地下水等监测指标;针对水土流失的基础条件,发育特征,利用高分辨率遥感数据构建土壤平均侵蚀模型,形成水土流失要素基线,解决了水土流失的监测难题。
基于上述几种生态监测技术,团队共发表国际专利1项,发明专利6项。发表论文12篇,获国家级奖项13项,相关合作项目4项。
团队合影留念
项目名称:《“地灾侦察兵”--北斗多源智能地灾监测预警平台》
指导老师:黄观文、杜源、李昕
团队成员:黄晓宇、杜安、张和智、郭昊翔、于子楠、黄文博、王力豪、钟金涛、冯一涤、陈俊卓、白正伟、王铎、景策
作品简介:
“地灾侦察兵”的设计理念是针对高位远程和应急艰险滑坡场景下人员现场部署难、风险大、能耗高、精度低、易受扰、成本大等痛点难题,融合北斗卫星导航定位、无人机、自组网通信、智能控制、实时监测云平台、贴近摄影测量、多传感器等多种先进技术,研发出一种面向不同地质情况的全智能地灾监测终端与云平台集成系统。系统的硬件部分包括一体式和分体式两种北斗高精度智能化监测设备,以及智能化可适配监测系统的升级改装无人机设备;软件部分是可完成智能化建模、投放点位选取、无人机航线规划、智能投放以及实时滑坡监测与滑坡预警的智能云平台。系统可实现从滑坡的发现、监测点的甄选、监测设备的投放部署、滑坡的实时监测与预报预警全过程的智能化,填补了复杂地质环境下灾害实时监测无人部署的空白,极大程度上降低了设备部署难度,彻底消除了人工部署方式可能带来的各种危险,同时还将成本控制在了最低限度,以提高本产品的可普及能力,为解决国家重大战略需求的关键科学问题提供重要的监测技术支撑,从而在全国乃至全球范围内进一步提高地灾监测预警率,进而降低地质灾害所造成的各项损失。
创新性思路:
针对目前的GNSS监测技术,本项目提出了相应的解决方案:
1)提出了InSAR广域隐患区域调查以及基于无人机仿地飞行与贴近摄影测量建模的具体隐患点调查灾害隐患识别技术,该手段可以实现灾害点位的无人化勘察,同时可以精确提取到隐患点的位置,为后续的点位监测提供点位坐标,为无人化部署提供支持。
2)在设备部署手段方面,针对可能发生二次灾害以及高危滑坡等较为危险的场景,设计了一种无人机智能化投放设备的部署方法。无需人工进入实地监测区域或操作无人机投放设备,即可完成监测设备的部署工作,消除人工在现场所带来的安全事故风险及人工操作无人机投放的不确定性,从而实现全智能化,消除人工风险,降低部署难度,提高用户的接受度,模拟的部署场景如图1.5所示。
3)在解决目前接收机成本高的方面,基于微PNT理念研发 “云+多源传感器”北斗监测终端。仅将必需的功能模块全部集成到一张电路板上,以降低成本,进而提高普及化的可能性,提高普及率,从而在全国乃至全球范围内进一步提高地质灾害预警率,降低地质灾害所造成的各项损失。
4)在高精度监测定位算法方面,本项目依托北斗分析中心强大的云平台,采用研究团队设计的一种自适应环境模型和高精度定位算法,融入自组网和短报文等新型通讯元素并采用更新后的预警,使其能够在复杂环境下依然能够实现高精度实时监测。
5)在准确预警方面,针对目前的滑坡预警技术进行改进,综合考虑监测环境,气象等因素的影响,基于深度学习以量化的指标实现准确预警。
团队在野外工作现场合影
(供图:《秦岭天眼》团队 《“地灾侦察兵”》团队 审核:马见青 苗行生 网络编辑:刘帷韬)