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利用卫星数据守护家园,让科技“眼睛”增援企业生产

利用卫星数据守护家园,让科技“眼睛”增援企业生产
2020-11-10 08:53:29 来源:科技日报

在一张比例尺稍小一点的地图上,要找到山东省滨州市滨城区并不是一件很容易的事。可是,通过对卫星遥感信息进行处理分析却可精准“捕捉”到这里发生的一处着火点——这就是山东科技大学孙林教授科研团队最近忙着正在做的事情。

前段时间,山东省春秋季秸秆焚烧火点遥感监测系统利用VIIRS星监测到滨州市滨城区有一处秸秆焚烧疑似火点。监测员张文华立即发送火点快报,信息详情几分钟上报至山东省生态环境厅。

这个场景就是山东科技大学测绘学院孙林教授团队的科研成果之一。

卫星遥感、无人机巡查……硬核科技、守护绿水青山,山东科大科研团队是如何利用硬核科技守护绿水青山的?这样的科研成果转化到哪些百姓生活中去了?11月9日,记者慕名采访了山东科技大学测绘学院孙林教授。

科研攻关:利用卫星数据守护家园

早在2006年,从中国科学院遥感应用研究所获博士学位毕业的孙林成了山东科技大学的一名教师,他的博士专业是地图学与地理信息系统,研究方向为定量遥感。

“通俗地说,就是研究图像信息,不同的图像数据普通人看来可能是一张灰色或者彩色的图片,但我们看来这可能代表一个个着火点、一片片污染源。”孙林这样向记者介绍他的研究内容。

如何将所学专业应用到生活中去,将高大上的卫星遥感实现“接地气”的科技成果转化,这成了摆在孙林面前最大的一道难题。

让遥感卫星帮助我们监管广袤的森林、草地和湿地,守护好绿水青山;分析数据就可以知道哪些地方在烧荒、哪里的湖泊被污染;在人迹罕至的深林、田野、水边,在肉眼难以观察到的千里郊外,用高科技代替我们的眼睛……这些场景是孙林理想中要做的事,但是从遥感到应用,还有太长的路要走啊。

孙林团队的研究生这样描述:在浩瀚的太空有很多人造的“眼睛”正无时无刻注视着地球和人类活动。它们察“颜”观“色”,见证地球的“喜怒哀乐”,那就是遥感卫星。孙林老师团队做的一项工作就是把这些遥感卫星观察地球的数据下载下来,对这些数据进行分析,需要进行复杂的建模、分析,经过多次反复的科学实验,找出其中的规律,才算迈出从遥感到应用的第一步。

同样一份卫星数据,普通人可能看着杂乱无章,但是科研人员需要通过建模分析这些数据,从而判断哪些地方起火,哪些地方有水……有没有误判?准确率高不高?由于信息的复杂性,模型计算经常会导致结果的严重偏差,在现实生活中误差大了根本没法应用。孙林表示:“减小误差提高预判精准度是实现应用的关键门槛。”

从卫星上获取的数据,浩瀚而又庞杂,一切都从头摸索。

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。在孙林看来,能把自己所学应用到实际生活中去才是学习的最大价值,“论文在纸面上不如落在大地上”。孙林和他的团队们一天天地摸索,一步步地反复试验。团队中研究生、博士生经常夜以继日,不少人在压力大的时候会找孙林倾诉。孙林经常鼓励他们:“做科研就是这样,当我们把所研究东西变成实实在在造福社会的技术的时候,才是我们最大的价值。”

遭遇过很多次失败,但孙林看来:“挫折都是暂时的,付出不一定马上有产出,但一定会有收获。”从一开始建模不成熟到开发出一套完整的系统,从开始监测的不准确到逐渐提高准确度,最终,市场对经过磨练和检验的孙林科研团队成果敞开了大门。

承接国家气象局项目,用科技为“风雨雷电”把脉画像;承接山东省生态环境厅项目,用卫星数据守护绿水青山;承接青岛市即墨区、黄岛区水文局项目,用技术服务家乡一方水土……

在本文开头提到的场景这样实现了:在利用卫星数据发现火点信息后,孙林团队成员张文华随即联系火点就近的野外核实调查员,开展核查工作。2小时后,经核实该处确为焚烧火点,过火面积约50亩。10分钟内监测上报,3小时内野外核查确认。孙林带领团队打造了一套拥有完全自主知识产权的大范围内高时效性、高精度的“天空地”一体化秸秆焚烧火点遥感监测系统,成功实现全省范围内秸秆焚烧火点监测。

一项项科研成果越来越接地气,转换到了人们生活中去。孙林觉得:“这样会感觉自己多年工作没白干。”

勇担重任:让科技“眼睛”增援企业生产

孙林告诉记者,他的团队们随时可以通过电脑、手机APP等,从卫星遥感影像上清楚地看到每一块森林、草地、湿地的现状和过去,了解其“前世今生”。他表示,这样的应用变现才能使遥感卫星真正成为绿水青山的守护者。而除了这些项目,如何能把这样的技术应用到企业生产中也是他们关注的内容——他和团队把目光投向了企业。

“分析卫星图像数据是研究图像信息,同样是研究图像信息,如果我们把这样的技术放在企业生产线上,就可以通过分析图像数据来判断机器生产中哪个环节出了问题。”孙林向记者介绍“机器视觉业务”。

在汽车生产线上,车门位置的喷码都由工人们根据不同车型选择不同模板进行喷印,极有可能发生喷错现象,通过人工检查浪费人力,也容易发生误判。通过应用孙林团队的技术,企业可以实现实时检测喷印内容,发现错喷立刻报警,既节省了人力又及时减少损失。

汽车内饰板上的锁扣、弹簧、条形码标签较多,经常因为工人的遗漏,造成后续生产上的不便,因此需要一个检测流程对内饰板上的锁扣、弹簧、条形码标签进行检测判断其是否丢失。孙林团队的技术现已应用到多个汽车生产车间。

电视的生产过程相当复杂,每一个步骤都需要进行严格的检测。电视机的显示效果是否符合标准?机壳上的螺母柱是否准确安装?这些工作传统方法为人工检测,由于人的视觉疲劳,会出现错检的情况。孙林团队研发的技术,实现快速在线检测,自动操作软件,现已应用到电视机生产车间。

工业生产中,需要对产品中印刷的条码进行检测,确保可以从印刷的条码中准确的识别出条码内容,特殊的材质以及复杂的场景致使传统的检测方法可靠性差,效率低。为了满足生产需要,孙林带领公司研发了条码编码识别系统,并用于对特殊材质、复杂场景下条码的实时检测。

汽车制造领域应用、家电制造领域应用、电子制造领域应用、包装及其他领域应用……

多年以来,孙林承担国家级、省部级等科研项目50余项,获得省部级奖励8项,发表学术论文100余篇,培养博士生、硕士生80余人。(任波 范琪 记者 王健高)

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