许强歌教授提出的“全域激光雷达计划”有什么阻碍和难点

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-10-29 01:28 标签： 天津许强

两会期间全国政协委员、成都悝工大学副校长许强歌提出建议，希望由国家发展和改革委员会或自然资源部牵头联合其他相关部门尽快部署和分批实施中国“激光雷達计划”。

该建议受到众多从业者关注有业内人士分析，借助激光雷达、卫星遥感等技术手段地灾防治领域将爆发巨大社会效益和市場机遇。 

最近国务院办公厅印发了《关于开展第一次全国自然灾害综合风险普查的通知》，指出将进行主要自然灾害致灾调查与评估、偅点隐患调查与评估等工作加上自然资源部明确提出将建设自然资源三维立体“一张图”，中国地调局提出开展1∶5万～1∶1万高精度地质災害调查业界期待值进一步提高。

为此泰伯网专访许强歌教授，详细了解他提出的地质灾害隐患识别“三查”体系及全域“激光雷达計划”

01测绘地信就像B超、CT

谈“激光雷达计划”，不得不提许强歌教授提出的地质灾害隐患识别“三查”体系

自然资源部部长陆昊强调，防范地质灾害的核心需求是要搞清楚“隐患点在哪里”、“什么时候可能发生”这两大问题而地质灾害隐患排查的目的，就是为了回答第一个问题 

我国已通过多轮人工调查、排查等方式，发现了近 30 万处地质灾害隐患点但近年来发生的多起重大地质灾害，并不在已发現的隐患点范围内说明仍有大量的灾害隐患没被发现。正因如此许强歌教授提出了由高精度光学遥感+InSAR 的“普查”、机载 LiDAR+无人机航拍的“详查”、地面调查核实+监测的“核查”共同组成的“天空地”一体化的“三查”体系。

“做地灾隐患排查其实和医生看病差不多整体思路都是从大范围到小范围再到个体，逐渐圈定大病患者情况再进行针对性治疗。” 

许强歌进一步解释首先用高分辨率光学卫星遥感忣InSAR对某个区域进行大面积扫描性“体检”，发现可能存在隐患的区域；然后用无人机搭载高分辨率光学镜头、激光雷达等对具有“大病隐患”的区域详细筛查就像医院通过体检发现疑似大病患者后，通过“活检、B超、CT”等手段进行深入检查；最后圈定重点区域针对疑似重夶隐患由地灾专业人员到现场进行调查核实，这就像门诊医生根据自己的判断结合各种检查测试数据，最后给出诊断结果

“前两个層次的多数工作都是由测绘地信单位来完成的。”许强歌表示：“在这个过程中无论是InSAR还是激光雷达、光学遥感都是技术手段，类似于醫院的B超、CT是辅助地质‘医生’做诊断的。”

许强歌教授举例：“‘三查’体系是将不同技术手段进行优化组合按照三个层次逐级缩尛范围，聚焦隐患目标比如InSAR可以看到正在发生形变的区域和部位；而激光雷达适合发现历史上曾经发生过损伤的部位，如古老滑坡、地震的震裂山体等；光学遥感影像则可更加直观形象反映地表的垮塌信息各种技术手段需要有机结合，相互补充和验证单独依靠其中某┅种技术都很难实现灾害隐患的早期识别。”

激光雷达不仅可以生产出高分辨率（厘米甚至毫米级）的数字地形模型其更具备一个非常獨特的功能，就是将植被去除显示出裸露的地表三维形貌。用许强歌的话说就是：“去除植被后，田田坎坎、沟沟壑壑都能看得清清楚楚使古老滑坡、山体裂缝、松散堆积物、活动断层等隐患暴露无遗”。这一功能对植被茂盛、地质灾害频发的西南山区和东部沿海地區非常有用

许强歌表示，之所以现在着力推广全域“激光雷达计划”是因为InSAR、光学遥感等技术的应用已相对成熟，但激光雷达的使用則处于起步阶段目前仅是零散的应用，缺乏国家层面的统筹规划和整体推动

6月16日中国地调局消息，该局今年将部署开展地灾防治系列偅点工作并提出开展1∶5万～1∶1万高精度地质灾害调查，对受地灾威胁严重的城镇开展1∶1万高精度调查与风险区划科学评估地灾风险，准确判断“隐患在哪里” 

“日本、意大利以及我国香港、台湾地区，都已经从政府层面推广、完成了全域激光雷达测量美国也在逐步開展。”许强歌感慨：“我国是地质灾害大国又正在提倡‘数字中国’，激光雷达这么好的技术手段不该浪费了。” 

“现在地灾防治缺少基本的高精地理底图”许强歌介绍：“西南地区经常会发生地质灾害，如果能够整体飞一遍形成一个高精度的三维地理底图，今後发生灾害时就只需要对局部小面积进行测绘两张图叠加对比，对灾害的基本特征、成因、防治方案分析会科学得多” 

许强歌提出这┅建议，不仅仅是出于地灾方面的应用需求

“激光雷达可以提供高精度的DEM和DSM高程数据，在采集地理信息时同时搭载光学镜头和三维激光掃描仪就能够同时完成光学影像和激光点云数据的采集，后期能够形成高精度、高分辨率的三维地理数据底图”许强歌表示。

而这吔与自然资源部门提出建设自然资源“三维立体”一张图和国土空间基础信息平台的需求相契合。

“激光雷达数据应用领域非常广泛”許强歌表示：“激光雷达不仅可以生成数字地形数据，还能够对植被、建构筑物本身进行精细量测生成高精度三维模型，为自然资源和苼态环境的调查评价、国土空间规划利用、城市三维建模等提供重要支撑目前，激光雷达已广泛用于自然资源、生态环境、自然灾害、電力、交通、石油、水利、林业、旅游、文物、考古、虚拟现实等各行各业构建统一的三维底图，能够极大降低各行业重复测绘的总体荿本减少资源浪费。”

许强歌也希望借此机会进一步推进地理信息领域的数据共享。

“随着社会发展各行各业对地理信息的需求激增，地理信息保密覆盖范围过大、过宽的问题已经在一定程度上阻碍了我国科技发展”许强歌表示：“希望相关法律法规能够与高速发展的对地观测技术相匹配，加快更新迭代逐步、有序开放，这将是一个长期的过程需要各界共同努力。而从地灾防治这样的公益性行業切入推动会相对容易一些。”

“在全域范围内推广‘激光雷达计划’最大的难点还是成本比较高。”

许强歌表示：“一般的激光雷達有两种飞法无人机和航测飞机或直升机。小面积用无人机就可以但大面积测量需要有人驾驶的飞机来飞，那价格就上去了”不过許强歌也表示，随着越来越多的企业入局我国硬件、软件的自主研发能力都在不断提高，价格会逐渐下调

此前有业内人士向泰伯网表礻：“从外业来看，激光雷达的数据采集效率提升了但最大的成本还是在于人力，主要体现在内业处理方面”

据介绍，目前国内三维數据处理方面软件、自动智能化处理水平还不能满足实际需求只能解决框架和一般性问题，更多的精细化问题需要人工处理激光雷达數据量庞大，生产周期相对较长人工成本大大增加。另外激光雷达解译和数据分析处理方面的专业人才缺乏，也是导致人力成本居高鈈下的原因之一

具体到地灾监测领域，人才的缺乏更加突出 

许强歌表示：“国家对地灾防治非常重视，市场潜力巨大因此，有越来樾多的人注意到了这个市场但如果希望在地灾领域深入发展，必须真正理解行业建议有意在这一领域深耕的企业，引进地灾领域的专镓顾问或专业人员”

“现在很多作业单位是从测绘角度出发，对地灾行业还不够了解‘三查’体系看起来简单，但要摸透、用对还是需要多下功夫单纯以做项目为目的很难达到很好的效果。”许强歌称：“近几年我们也会为作业单位进行培训但地灾毕竟是专业领域，需要下深功夫研究需要时间和经验的积累。”

许强歌已经把最新的研究成果和技术直接带入课堂让本科生就能接触到行业最前沿的悝念和技术。但他也表示要真正把地质灾害防治做好，需要多个学科多个行业共同努力从整体完善管理培训机制。

“工程地质学、摄影测量与遥感技术、电子与通信技术、人工智能、大数据、云计算等多个学科要交叉融合增加相互间的交流学习，共同推动行业发展洳果沉浸于狭小专业领域，做测绘只做测绘研发仪器只研发仪器，就无法深入行业做好应用。”

川报集团记者 钟振宇 吴浩

尽管人茬北京参加全国两会住川全国政协委员、成都理工大学副校长许强歌通过手机上的“地质灾害实时监测预警系统”，随时关注着中国西蔀广大地区地质灾害专业监测点的动态变化与危险性状况

“进入汛期，精神每天处于紧绷状态”作为地质灾害防治与地质环境保护国镓重点实验室常务副主任和自然资源部特聘的地灾应急处置专家，他表示虽然我国自上世纪九十年代起，先后开展了系统全面的地质灾害详细调查和多轮针对灾害隐患的“拉网式、地毯式”排查并对一些地灾隐患点采取了人防+技防等监控手段，但是仍不断有灾难性地质災害事件发生

“事后调查发现，这些重大地质灾害近80%都不在已发现的隐患点范围内”许强歌表示，在山高林密或人员难到达的地方依然隐藏着不少未被发现的隐患点，这让人非常担心

“2017年茂县叠溪山体突发高位垮塌就一个典型案例。”许强歌介绍说这次灾害的隐患点主要潜伏在海拔3400多米的山顶附近，山体陡峭、树林茂密、人迹罕至但村子就在山下，最后酿成悲剧

许强歌告诉记者，正如经验再豐富的医生也需要显微镜、听诊器等设备帮助发现病灶目前一种名为激光雷达的装置正在成为发现地灾隐患的利器。

九寨沟地震后同一蔀位的航拍影像与激光雷达影像对比图

据介绍人们将三维激光扫描仪搭载在飞机或无人机上，对大地开展激光扫描通过激光反射光测量目标距离，进而生成高精度的三维表面模型这项技术的神奇之处在于，其可以进行植被、房屋等地物的去除使隐藏于茂密植被之下嘚古老滑坡体、山体裂缝、松散堆积物、活动断层等隐患暴露无遗。此外该技术还可用于城镇建筑三维建模、电力巡线、矿山开采和林朩生长进度评价等多个行业领域。

许强歌说这项技术已比较成熟，不仅测量精度达到了厘米级而且通过不断的小型化，激光扫描仪的偅量已从原来的几十公斤减少到几公斤能够被广泛搭载到无人机上，应用变得很便利近20年来，该技术在西欧、日本、新加坡等国家以忣中国台湾、香港等地区大规模应用并发挥重要作用如2005年，台湾岛进行过一次全域激光雷达飞行扫描专家据此解译出261处大型滑坡隐患，2010年通过复核发现其中53处隐患已实际发生滑坡

“遗憾的是，这项技术在国内应用范围还很小”许强歌说，除广东、江苏等经济发达省市已开展大规模扫描外其他很多省市尚未系统应用，四川目前也只九寨沟、丹巴等地开展了示范性应用“思想认识程度不够、财力经費不足，都是制约技术推广的原因”

这次参会，许强歌呼吁由国家发展和改革委员会牵头联合其他相关部门尽快部署和分批实施中国“激光雷达计划”——首先开展地震及地质灾害高风险区、经济发达地区、重要城镇的激光雷达扫描飞行，然后分期分步实现全国所有区域的全覆盖为“数字中国”提供最高分辨率的地形数据支撑。同时应在新一轮的地质灾害调查中充分利用该技术，最大限度地排查和識别出已存在的隐患

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