（原標(biāo)題：北師大無人機(jī)團(tuán)隊(duì)助力第33次南極科考）
2016歲末，有些人在忙碌一年后想休息一下，但很多科研人員的工作卻剛剛開始。記者從北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院院長程曉處獲悉，北師大全球院無人機(jī)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)全程參與到第33次南極科考中，并屢獲佳績。全球院張寶鋼工程師和研究生馬馳于12月10日進(jìn)駐中山站，將在中山站開展為期3個(gè)多月的度夏科學(xué)考察。
無人機(jī)探冰
自“雪龍”船進(jìn)入冰區(qū)航行以來，全球院極地遙感團(tuán)隊(duì)?wèi){借多年在海冰導(dǎo)航工作中的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，持續(xù)為考察隊(duì)提供第一手海冰遙感資料和冰情分析報(bào)告，是“雪龍”的“天眼”。根據(jù)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析，本年度中山站外圍固定冰距離站區(qū)最近距離超過30km，為歷年之最。冰面上由冰脊、破碎帶、融池所組成的“亂冰區(qū)”寬度超過10km，雪地車難以通過，十分不利于冰面卸貨作業(yè)。
考察隊(duì)綜合分析各種因素后，決定以直升機(jī)吊運(yùn)作為主要卸貨方式，同時(shí)組織各方力量展開探冰工作，一旦冰面條件允許則立即啟動(dòng)海冰卸貨作業(yè)。我校兩名科考隊(duì)員攜最新的”極鷹III”型固定翼無人機(jī)參與了探冰工作，對(duì)“亂冰區(qū)”展開無人機(jī)航拍作業(yè)，繼“天眼”之后再為雪龍?zhí)砩?ldquo;鷹眼”，以期能在“亂冰從中”找到一條通道。
根據(jù)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，從“雪龍”船出發(fā)到中山站外圍平整冰區(qū)的寬度約12km，共有4條主要的“亂冰”帶，無人機(jī)正是要在這4條亂冰帶中發(fā)現(xiàn)相對(duì)平整、結(jié)實(shí)的缺口，為考察隊(duì)提供決策依據(jù)。
衛(wèi)星影像亂冰區(qū)冰情
結(jié)合衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雪地摩托實(shí)地踏勘等資料，2名隊(duì)員科學(xué)規(guī)劃了無人機(jī)飛行任務(wù)，克服了南極地區(qū)低溫、大風(fēng)、低太陽高度角等種種困難，在直升機(jī)作業(yè)的間歇期完成了3個(gè)架次的無人機(jī)航拍作業(yè)，獲取了雪龍船至平整冰區(qū)12km的高分辨率無人機(jī)正射影像。
通過對(duì)高分辨率影像的分析，可以快速提取“亂冰”中相對(duì)平坦的缺口及寬度。對(duì)比影像中雪地摩托探路車轍可以發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)影像視野開闊、分辨率高，在路線選擇上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而冰面卸貨不僅需要考慮平整的路面，還需要評(píng)估海冰行車的安全風(fēng)險(xiǎn)，無人機(jī)影像同樣能提供很好的信息。從影像上可以看出，一處必經(jīng)的亂冰帶疑似由潮汐縫擴(kuò)張、破碎、再凍結(jié)所形成，其間遍布尺寸較小的碎冰，雪地車在此行進(jìn)存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。
B-C區(qū)亂冰分析
綜合各方面因素，考察隊(duì)最終決定取消第一階段海冰卸貨。此次是我國南極考察首次使用無人機(jī)進(jìn)行海冰探路工作，該項(xiàng)工作獲得了考察隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的高度評(píng)價(jià)，領(lǐng)隊(duì)孫波認(rèn)為：“我國在南極科考的種先進(jìn)的科考設(shè)備，不應(yīng)該僅僅應(yīng)用于科學(xué)任務(wù)，還應(yīng)該在各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理、應(yīng)急保障等工作中進(jìn)行嘗試和探索，后者能力的提升同時(shí)也會(huì)為科研提供更有力的支撐。此次無人機(jī)探冰就是無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于極地科考業(yè)務(wù)工作中一個(gè)很好的實(shí)例。”
經(jīng)過緊張的第一階段卸貨工作后，“雪龍”船于當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月12日晚8點(diǎn)拔錨起航，開始環(huán)南極考察之行。兩名隊(duì)員正式開始中山站的工作。南極考察站站區(qū)環(huán)境和環(huán)保工作直接關(guān)系和影像我國在南極事務(wù)中的形象和地位。隨著我國極地科考事業(yè)的不斷發(fā)展，中山、長城兩站如今均已頗具規(guī)模，各項(xiàng)設(shè)施完備、條件優(yōu)良，有很高的國際聲譽(yù)。然而伴隨著發(fā)展所帶來的環(huán)境問題也越來越突出，近年來度南極各站區(qū)環(huán)境的綜合整治和治理均是每次考察隊(duì)重要的工作內(nèi)容之一，本次也不例外。2名隊(duì)員到站后，受中山站趙勇站長所托，利用無人機(jī)對(duì)站區(qū)展開了航拍，第一時(shí)間獲取了站區(qū)5cm分辨率的高分辨率無人機(jī)遙感影像。
這是目前中山站最高分辨率的正射遙感影像，其分辨率是目前最高分辨率的民用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的十倍，可以輕易識(shí)別散落在站區(qū)、碼頭等地的建筑廢品等垃圾，為環(huán)境整治提供規(guī)劃依據(jù)和靶向目標(biāo)。
中山站碼頭垃圾堆場
2名隊(duì)員還將于度夏工作結(jié)束前再次進(jìn)行一期航拍工作，從而對(duì)本年度度夏期間的環(huán)境整治成效進(jìn)行精確評(píng)估和展示。
據(jù)悉，北京師范大學(xué)極地?zé)o人機(jī)團(tuán)隊(duì)成立于2014年，截至目前已經(jīng)連續(xù)三年在南北極科考中成功實(shí)施無人機(jī)航拍作業(yè)，作業(yè)地區(qū)覆蓋了我國除南極內(nèi)陸之外的所有科考站。下一個(gè)階段，團(tuán)隊(duì)將充分發(fā)揮自身在極地遙感應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，不斷獲取和積累包括衛(wèi)星、無人機(jī)、地面觀測(cè)的遙感數(shù)據(jù)，探索和挖掘遙感大數(shù)據(jù)應(yīng)用潛力，服務(wù)于我國極地科考與國家戰(zhàn)略。
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