Technical Specification for Application of Unmanned Aerial Vehicle( UAV) Monitoring of Rocky Desertification in Karst Area

Taking the opportunity of the third monitoring of rocky desertification in the karst area of China,Zigui County of Hubei Province applied Unmanned Aerial Vehicle( UAV) for the first time for monitoring. Through repeated trials and studies,it established technical requirements including the UAV monitoring technology for the rocky desertification,the feature point photographing,UAV video judgment of rocky desertification degree,UAV video correction misclassification subcompartment,and UAV video observation of rocky desertification control. It completed the third rocky desertification monitoring task of karst area in Zigui County.

航空高光谱遥感技术在铀矿找矿中的典型应用——以新疆雪米斯坦地区为例

高光谱遥感技术是地质矿产勘查领域的重要新技术、新方法。近些年,航空高光谱遥感技术及其在铀矿找矿中的应用得到核地质系统的重视并开展深入研究。在分析前人铀矿找矿思路基础上,阐述了CASI/SASI航空高光谱遥感技术在新疆雪米斯坦地区的铀矿找矿新思路及其典型应用效果。首先深入剖析了白杨河铀矿床及其周围的航空高光谱遥感特征,识别了铀矿床产出的区域热液活动中心、铀成矿高铝绢云母蚀变等区域找矿关键要素,提出“区域热液活动中心识别-铀矿化航空高光谱蚀变组合发育地段确定-蚀变、构造、有利岩性等要素复合地段优选”的航空高光谱遥感铀矿找矿新思路;然后根据全区的航空高光谱遥感信息进行了找矿远景区筛选和野外查证,新发现了铀矿化异常。新发现的铀矿化异常地段航空高光谱遥感特征明显,地表铀异常显著,控矿断裂构造发育,地质环境有利,铀矿找矿前景良好。其是笔者对如何充分挖掘高光谱遥感铀矿找矿信息,提升高光谱遥感技术更好服务铀矿找矿应用效果的深入思考与探索,也是在地表岩石裸露程度良好的地区利用高光谱遥感技术直接寻找热液型矿产的良好例证,希冀为广大地质工作者开展找矿方法创新和应用提供参考。

基于改进遗传算法的倾转旋翼无人机区域覆盖路径规划

基于改进遗传算法研究倾转旋翼无人机(TRUAV)在多障碍物约束下的区域覆盖路径规划问题.运用最小跨度算法和往返路径生成算法进行任务区域内的覆盖路径初规划,将区域覆盖问题转化为旅行商问题以优化覆盖路径顺序.为了避开区域内的障碍物,提出鱼尾形避障策略.引入最近邻算法,生成比传统遗传算法质量更高的初始种群,设计三点式交叉算子和动态区间变异算子进行遗传操作以提高所提算法的全局搜索能力,避免算法陷入局部最优.在含多个障碍物的多边形区域算例内仿真验证所提算法的性能.结果表明,相比于逐行路径覆盖算法和传统遗传算法,所提算法的覆盖路径长度减少了7.80%,TRUAV的任务区域覆盖效率显著提升.

儿童友好导向的矿区地表致灾因素治理规划研究与探索:以硕嘉湾矿区为例

大规模的煤炭资源开发与利用引发了一系列生态环境问题。在生态文明建设的背景下,对矿区致灾因素及生态修复的综合治理规划提出了更高要求。因此,本文以神木市硕嘉湾矿区为例,通过可见光+热红外无人机航测探明了该区域地表致灾因素主要为隐蔽高温异常、地表裂隙和塌陷、地表水体;在此基础上,以儿童友好作为治理目标导向,围绕治理规划的理论、原则、方针、实施、目标,系统提出“44441”(四理论指导、四原则推行、四方针落实、四步演进规划方案、一目标实现)儿童友好导向的治理规划策略,为矿区的治理规划提出了新兴概念设计,形成了致灾因素识别→前期生态修复→后期治理规划的全生命周期、全链条完整的矿区治理规划新路径,为提高矿区居民生活环境品质,以及矿区可持续发展提供了新思路。

基于多光谱航空图像的农田生长异常区域实时分割模型

针对农田异常区域分割问题,采用特征融合跳跃连接模块和全局-局部注意力模块改进UNet网络模型,提出了一种农田异常区域实时分割网络,实现了对多种农田异常区域的精细分割。结果表明,农田生长异常区域实时分割模型的平均交并比(MIoU)明显优于其他模型,平均交并比为41.24%;相较于使用UNet作为基线的模型,虽然本研究模型的参数量略有增加,但农田分割效果明显提升,MIoU提高了4.16个百分点;与基于Transformer编码器的SegFormer模型相比,本研究模型的参数量基本相同,MIoU提高了2.50个百分点。本研究模型通过采用自适应采样训练方法确保在每个类别上都能取得出色的分割效果。利用多光谱航空图像训练农田生长异常区域实时分割模型,有助于实现无人机对农田生长进行实时监测、预警,推动智慧农业发展进程,为自动监测农田生长情况提供了新的方法和思路。

面向作战区域提取的空战场目标轨迹分析

针对传统战场态势认知过程中缺乏对作战区域的有效分析与识别的问题,提出了一种面向作战区域提取的空战场目标轨迹分析方法。首先,基于改进Douglas-Peucker算法对目标原始轨迹进行特征点提取,得到目标特征轨迹,从而降低目标轨迹冗余信息;其次,利用密度峰值快速搜索聚类算法(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,CFSFDP)对目标特征轨迹进行聚类分析,得到多个特征点簇,最后,基于Graham凸包算法对每个特征点簇进行扫描,进而得到闭合的多边形来表征作战区域。通过若干案例仿真验证了该算法模型的可行性和有效性。

基于地面瞬变电磁和无人机红外感知煤矿隐蔽致灾因素探测

煤矿开采受隐蔽致灾因素影响易诱发矿山五大灾害,因此,需要对煤矿隐蔽致灾因素进行全面探测。为提高探测效率,本次研究在分析隐蔽致灾因素的基础上,对未来开采区域实物工作量进行布置,重点采用地面瞬变电磁和无人机载红外探头探测等高效率技术和补充测试方法对采空区和隐伏火区进行探测。探测结果表明:未来开采区域地面瞬变电磁查明了13处低阻异常,共计19.93万m^(2)。井田范围温度介于-24~8℃之间,其中,高温区域主要分布于测区西部区域和西北和西南周边区域,结合实地考察未发现潜在火区。本次研究为相关矿山隐蔽致灾因素探测提供了参考。

核电厂及周边辐射环境航空监测空地比对方法研究

核电厂辐射环境航空监测中进行空地比对是验证航测数据质量好坏的重要手段和方法,本次采用面积网格法,在研究区内的第四系沉积物区、基岩地层区和偏离测线及海陆交汇区域,选取多个监测点位开展空地比对分析,研究地面测量方法的有效性及位置选择的合理性。结果显示:第四系沉积物区监测比对点相对偏差在-8.8%~9.7%之间,基岩地层区监测比对点相对偏差在-9.1%~15.8%之间,偏离测线和海陆交汇区域比对点相对偏差在3.0%~44.3%之间。研究表明:面积网格法在辐射环境航空监测的空地比对研究工作中具有较好的应用性;在第四系沉积物区、基岩地层区域开展空地比对研究效果较好,可作为辐射环境航空监测空地比对地面选点的依据;受较多因素影响,偏离测线和海陆交汇区域比对效果较差,后续开展相关空地比对工作要重点研究和考虑。本次研究可为核设施辐射环境航空监测技术研究提供参考思路,也可为准确分析核设施及周边辐射环境变化趋势、核素迁移规律、核事故应急响应提供基础数据研究分析方法。

某空炸杀伤弹对地面人员目标毁伤效能研究

为充分评价某空炸杀伤弹战斗部的毁伤能力,利用靶场静爆、动爆试验和数值模拟方法开展了空炸杀伤弹杀伤威力研究,分析了战斗部破片飞散规律,确定了破片落点分布规律,依据人体易损性分析A-S准则,获得了空炸弹在落角、落速、炸高不同运动参数下有效杀伤面积。结果表明:试验和数值模拟的破片飞散规律和落点分布规律一致。以地面人员为杀伤目标,通过数值模拟计算了空炸姿态对空炸弹有效杀伤面积受炸高影响的规律。空炸弹有效杀伤面积受炸高的影响较大,受落角和落速的影响较小,通过落速、落角和炸高的最佳匹配,使破片有效杀伤面积最大,可为该型空炸杀伤弹毁伤实际应用提供参考。

倾斜航空摄影技术在茂密植被山区地质灾害调查中的应用

为提升茂密植被山区地质灾害调查效率和精度,利用倾斜航空摄影技术,获取了影像数据。通过匀光匀色处理与定位系统(positioning system,POS)预处理山区影像数据,基于多视图匹配经典(photometric multi-view stereo,PMVS)算法密集匹配茂密植被山区影像,完成了山区三维重建,建立了地质灾害的解译标志。通过计算机辅助解译方式,完成了茂密植被山区地质灾害调查。实验数据表明:在不同实验工况背景下,倾斜航空摄影技术应用后的山区影像数据完整度更高,山区地质灾害调查的精度更大,充分证实了倾斜航空摄影技术具备较好的应用效果。研究成果对山区地质灾害调查具有指导意义,可为山区地质灾害的识别调查、风险评估和防控方案的制定提供科学参考。

阿尔金地区“天空地深”一体化找矿勘查评价体系应用实践——以阿亚克-瓦石峡南为例

阿尔金地区属中高山地形,地势陡峭,海拔一般在2 000 m以上,比高大于300 m。高山区切割较深,地表基本无植被,基岩裸露较好。长期以来,因极端恶劣的交通条件,矿产勘查开发受到严重制约。新一轮找矿突破行动主攻昆仑-阿尔金,对高寒山区、工作空白区探索绿色、低成本、高效率的勘查评价技术方法势在必行,在此背景下逐渐形成适应阿尔金地区“天空地深”一体化找矿勘查评价体系[1]。该体系中“天”指遥感技术应用,即采用高清卫片结合谷歌地图等影像资料识别解译伟晶岩脉,圈定伟晶岩脉集中分布区域;“空”指无人机技术应用,即采用航空摄影及三维建模对地表伟晶岩延伸情况进行圈定;“地”指地面传统找矿手段应用,即采用路线地质调查、填图、槽探及采样分析等手段对无人机圈定的伟晶岩脉进行地面查证,圈定含矿伟晶岩脉;“深”指深部钻探手段应用,即采用便携式钻机了解含矿伟晶岩脉深部延伸及品位变化情况。该体系的应用可精准锁定找矿靶区,圈定矿(化)体,对矿区进行勘查评价,极大提高了找矿勘查效率,缩短找矿周期,在地形切割强烈的阿尔金地区值得广泛运用。

基于无人机和地面调查的典型草原“种-面积”关系

本研究以呼伦贝尔市典型草原为研究对象,通过传统地面样方调查和无人机调查,系统研究了“种-面积”关系,确定了典型草原地面与无人机调查的最小调查面积.调查结果表明:1)典型草原的物种数量与调查面积呈非线性关系,“种-面积”关系呈现为S=aln(bA+1).基于组合样方法,至少要包括8个1m^(2)小样方,才能达到涵盖80%物种的目标,基于巢式样法,需要的最小调查面积为8.63m^(2);2)针对典型草原,无人机调查的平均物种发现率为传统地面调查方法的81.7%,无人机可作为地面调查的辅助手段,提高调查的效率;3)在典型草原物种监测中,可选取1个或2个组合样方,并使用无人机进行4~5次随机拍摄作为补充,此时可发现典型草原物种总数的84.7%~88.3%.该方法相对传统的3~5次重复样方调查,代表性更高,调查效率更高.

基于信干噪比的无人机集群分布式编队控制算法

编队控制和组网通信是无人机集群保持队形稳定和执行协同任务的前提条件。现有的编队控制算法侧重于队形控制,往往对无人机之间的通信因素考虑较少。针对无人机集群组网编队问题,设计了基于信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)的分布式编队控制算法。该算法兼顾接入覆盖与网络连通性要求,以SINR为参考构建虚拟作用力,能够使无人机以分布式控制的方式自主移动到通信质量更优的位置并维持稳定的拓扑结构。仿真结果表明,该算法可以适用于不同场景,能够在保证网络连通稳定的前提下优化目标区域用户的通信质量,并且具有较高的接入覆盖率和编队稳定性。

面阵数字航测影像快速辐射校正方法与实现

随着计算机软硬件的发展,特别是可编程图形处理单元(GPU)框架计算统一设备架构(CUDA)的不断进步,使得利用CUDA开发影像快速处理应用的需求大幅增加。本文在分析国产大面阵航测相机DMZⅡ辐射特性的基础上,提出了基于C UDA的面阵数字航测相机全色子影像快速辐射校正方法,阐述了具体实现步骤和线程配置方法,并利用DMZⅡ相机在某试验区获得的影像数据,开展快速辐射校正算法性能测试。结果表明,相较于传统中央处理器(CPU)串行编程方法,本文提出的方法可提高超13倍的计算效率,且逻辑明确,实现简单,可为开发类似影像快速处理需求的相关应用提供技术参考。

西部矿区多煤层采动地表沉陷无人机观测方法研究

西部矿区煤矿开采具有浅埋深、薄基岩、多煤层开采、地表环境脆弱等特点,为化解开采地表沉陷传统观测方法覆盖范围小、作业强度高、自动化程度低等难题,引入无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)摄影测量技术观测并分析某煤矿工作面地表沉陷规律。结果表明:UAV摄影测量观测开采沉陷的中误差为4.4 cm,满足地表沉陷整体观测需求;获取的2.53 km^(2)测区范围内地表整体沉陷模型可准确反映矿区地表沉陷区域及沉陷幅度;受多煤层开采影响地表沉陷模型呈不均匀盆状,沿工作面走向、倾向沉陷曲线均呈现不对称现象,最大沉陷值3.18 m。

基于遥感技术的农村公路勘察设计

研究基于遥感技术的农村公路勘察技术,以国道215线石渠县满真(青川界)至洛须段公路改建工程中的新建里程为研究区域,采用无人机航空摄影遥感技术,获取公路周围的环境勘察遥感图像,同时结合合成孔径干涉雷达(SAR)技术,辨识公路的崩塌、泥石流以及滑坡风险隐患区域,全面完成农村公路勘察,为公路修建提供可靠参考。

新型脱挂式矿山架空乘人索道迂回轮体结构设计与优化

传统矿山架空乘人索道作为地下矿井、巷道的重要载人设备存在速度慢、安全性低的缺点。据此提出了一种高速、安全的新型脱挂式矿山架空乘人索道方案,并对其迂回轮体进行了结构设计与优化分析。文中应用Ansys Workbench软件对初步设计的迂回轮体进行了强度分析,结果表明该方案安全系数过高,需进行优化设计。通过对腹板厚度为12 mm、16 mm的模型进行分析,确定了较为理想的腹板厚度为16 mm;同时为进一步减轻轮体质量、改善其受力情况,对轮体进行了开孔设计,确定了2孔间连接钢板宽度为180 mm的条件下开孔处内外侧圆角分别为100 mm、180 mm时,轮体结构较为合理。

无人机掩护岸舰导弹突防效果仿真分析

为有效提升岸舰导弹突防能力,采用无人机(unmanned aerial vehicles,UAV)分布式作战对抗敌方舰载雷达。基于雷达探测方程和干扰方程,建立无人机干扰下雷达暴露区计算模型,并对无人机阵位配置情况进行分析。结果表明:无人机的干扰方向、干扰功率及干扰距离对舰载雷达探测性能有重要影响,无人机分布式作战能够有效降低雷达的作战效能,从而为岸舰导弹突防提供有利条件,作为全新的作战样式也为未来研究无人机的战术运用奠定重要理论基础。

“天空地”协同技术在三峡库区消落区“四乱”监管中的应用

针对传统河湖“四乱”监管采用人工巡查方式监管时效性低、覆盖范围不全等问题,将卫星遥感技术、无人机航拍摄影、人工地面监测等多元监测手段与“四乱”目标监管进行深度融合,从整体到局部再到重点区域构建“天空地”协同的“四乱”目标立体监管模式,可快速、准确获取大范围水域岸线“四乱”问题等信息。选取三峡库区消落区上、中、下3段11个区县的重点河段作为示范应用对象,对研究区内2022年3—5月存在的违规建设、耕种、开挖等“四乱”行为进行监测及分析,监测结果可全面、直观地为三峡库区消落区发现和解决“四乱”问题提供决策依据和技术支撑。

基于无人机多光谱遥感的玉米LAI监测研究

[目的]探究更高效估测玉米LAI的无人机多光谱遥感监测模型,实现对玉米叶面积指数(Leaf area index,LAI)的快速预测估算。[方法]以全生长周期的玉米植株为研究对象,通过多光谱遥感无人机获取玉米植株影像并实地采集玉米LAI,利用多光谱信息研究植被指数与玉米LAI之间的定量关系,并选择相关的植被指数;分别使用多元线性逐步回归、支持向量机回归算法(Support vector machine regression,SVM)、随机森林回归算法(Random forest regression,RF)和基于鲸鱼算法(Whale optimization algorithm,WOA)优化的随机森林算法(WOA-RF)构建玉米LAI预测模型,通过分析对比,选择最优预测模型。[结果]筛选出的植被指数NDVI、NDRE、EVI、CIG与LAI呈极显著相关(P<0.01),构建了多元线性回归模型、SVM模型、RF模型和WOARF模型的预测模型,R2分别为0.873 2、0.878 0、0.917 7和0.940 8,RMSE分别为0.277 5、0.236 5、0.209 0和0.128 7。[结论]基于WOA-RF的玉米LAI预测模型的预测精度能够满足玉米生产的需要,对玉米生长期间的种植管理具有指导意义。