北师大无人机团队助力第33次南极科考

2016岁末,有些人在忙碌一年后想休息一下,但很多科研人员的工作却刚刚开始。记者从北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓处获悉,北师大全球院无人机团队已经全程参与到第33次南极科考中,并屡获佳绩。

全球院张宝钢工程师和研究生马驰于12月10日进驻中山站,将在中山站开展为期3个多月的度夏科学考察。

无人机探冰

无人机探冰

自“雪龙”船进入冰区航行以来,全球院极地遥感团队凭借多年在海冰导航工作中的技术和经验积累,持续为考察队提供第一手海冰遥感资料和冰情分析报告,是“雪龙”的“天眼”。

根据遥感卫星数据分析,本年度中山站外围固定冰距离站区最近距离超过30km,为历年之最。冰面上由冰脊、破碎带、融池所组成的“乱冰区”宽度超过10km,雪地车难以通过,十分不利于冰面卸货作业。

考察队综合分析各种因素后,决定以直升机吊运作为主要卸货方式,同时组织各方力量展开探冰工作,一旦冰面条件允许则立即启动海冰卸货作业。

我校两名科考队员携最新的”极鹰III”型固定翼无人机参与了探冰工作,对“乱冰区”展开无人机航拍作业,继“天眼”之后再为雪龙添上“鹰眼”,以期能在“乱冰从中”找到一条通道。

根据卫星遥感数据,从“雪龙”船出发到中山站外围平整冰区的宽度约12km,共有4条主要的“乱冰”带,无人机正是要在这4条乱冰带中发现相对平整、结实的缺口,为考察队提供决策依据。

卫星影像乱冰区冰情

卫星影像乱冰区冰情

结合卫星数据和雪地摩托实地踏勘等资料,2名队员科学规划了无人机飞行任务,克服了南极地区低温、大风、低太阳高度角等种种困难,在直升机作业的间歇期完成了3个架次的无人机航拍作业,获取了雪龙船至平整冰区12km的高分辨率无人机正射影像。

通过对高分辨率影像的分析,可以快速提取“乱冰”中相对平坦的缺口及宽度。对比影像中雪地摩托探路车辙可以发现,无人机影像视野开阔、分辨率高,在路线选择上具有明显的优势。

然而冰面卸货不仅需要考虑平整的路面,还需要评估海冰行车的安全风险,无人机影像同样能提供很好的信息。从影像上可以看出,一处必经的乱冰带疑似由潮汐缝扩张、破碎、再冻结所形成,其间遍布尺寸较小的碎冰,雪地车在此行进存在较大的风险。

B-C区乱冰分析

B-C区乱冰分析

综合各方面因素,考察队最终决定取消第一阶段海冰卸货。此次是我国南极考察首次使用无人机进行海冰探路工作,该项工作获得了考察队领导的高度评价,领队孙波认为:“我国在南极科考的种先进的科考设备,不应该仅仅应用于科学任务,还应该在各项业务管理、应急保障等工作中进行尝试和探索,后者能力的提升同时也会为科研提供更有力的支撑。此次无人机探冰就是无人机技术应用于极地科考业务工作中一个很好的实例。”

经过紧张的第一阶段卸货工作后,“雪龙”船于当地时间12月12日晚8点拔锚起航,开始环南极考察之行。两名队员正式开始中山站的工作。

南极考察站站区环境和环保工作直接关系和影像我国在南极事务中的形象和地位。随着我国极地科考事业的不断发展,中山、长城两站如今均已颇具规模,各项设施完备、条件优良,有很高的国际声誉。

然而伴随着发展所带来的环境问题也越来越突出,近年来度南极各站区环境的综合整治和治理均是每次考察队重要的工作内容之一,本次也不例外。

2名队员到站后,受中山站赵勇站长所托,利用无人机对站区展开了航拍,第一时间获取了站区5cm分辨率的高分辨率无人机遥感影像。

这是目前中山站最高分辨率的正射遥感影像,其分辨率是目前最高分辨率的民用遥感卫星数据的十倍,可以轻易识别散落在站区、码头等地的建筑废品等垃圾,为环境整治提供规划依据和靶向目标。

中山站码头垃圾堆场

中山站码头垃圾堆场

2名队员还将于度夏工作结束前再次进行一期航拍工作,从而对本年度度夏期间的环境整治成效进行精确评估和展示。

据悉,北京师范大学极地无人机团队成立于2014年,截至目前已经连续三年在南北极科考中成功实施无人机航拍作业,作业地区覆盖了我国除南极内陆之外的所有科考站。

下一个阶段,团队将充分发挥自身在极地遥感应用领域的优势,不断获取和积累包括卫星、无人机、地面观测的遥感数据,探索和挖掘遥感大数据应用潜力,服务于我国极地科考与国家战略。

来源:news.sciencenet.cn

标签:无人机

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