（原標題：北師大無人機團隊助力第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全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院院長程曉處獲悉，北師大全球院無人機團隊已經(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日進駐中山站，將在中山站開展為期3個多月的度夏科學考察。
無人機探冰
自“雪龍”船進入冰區(qū)航行以來，全球院極地遙感團隊憑借多年在海冰導航工作中的技術和經(jīng)驗積累，持續(xù)為考察隊提供第一手海冰遙感資料和冰情分析報告，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)。
考察隊綜合分析各種因素后，決定以直升機吊運作為主要卸貨方式，同時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海冰卸貨作業(yè)。我校兩名科考隊員攜最新的”極鷹III”型固定翼無人機參與了探冰工作，對“亂冰區(qū)”展開無人機航拍作業(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，無人機正是要在這4條亂冰帶中發(fā)現(xiàn)相對平整、結實的缺口，為考察隊提供決策依據(jù)。
衛(wèi)星影像亂冰區(qū)冰情
結合衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雪地摩托實地踏勘等資料，2名隊員科學規(guī)劃了無人機飛行任務，克服了南極地區(qū)低溫、大風、低太陽高度角等種種困難，在直升機作業(yè)的間歇期完成了3個架次的無人機航拍作業(yè)，獲取了雪龍船至平整冰區(qū)12km的高分辨率無人機正射影像。
通過對高分辨率影像的分析，可以快速提取“亂冰”中相對平坦的缺口及寬度。對比影像中雪地摩托探路車轍可以發(fā)現(xiàn)，無人機影像視野開闊、分辨率高，在路線選擇上具有明顯的優(yōu)勢。然而冰面卸貨不僅需要考慮平整的路面，還需要評估海冰行車的安全風險，無人機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張、破碎、再凍結所形成，其間遍布尺寸較小的碎冰，雪地車在此行進存在較大的風險。
B-C區(qū)亂冰分析
綜合各方面因素，考察隊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進行海冰探路工作，該項工作獲得了考察隊領導的高度評價，領隊孫波認為：“我國在南極科考的種先進的科考設備，不應該僅僅應用于科學任務，還應該在各項業(yè)務管理、應急保障等工作中進行嘗試和探索，后者能力的提升同時也會為科研提供更有力的支撐。此次無人機探冰就是無人機技術應用于極地科考業(yè)務工作中一個很好的實例。”
經(jīng)過緊張的第一階段卸貨工作后，“雪龍”船于當?shù)貢r間12月12日晚8點拔錨起航，開始環(huán)南極考察之行。兩名隊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)保工作直接關系和影像我國在南極事務中的形象和地位。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，各項設施完備、條件優(yōu)良，有很高的國際聲譽。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重要的工作內容之一，本次也不例外。2名隊員到站后，受中山站趙勇站長所托，利用無人機對站區(qū)展開了航拍，第一時間獲取了站區(qū)5cm分辨率的高分辨率無人機遙感影像。
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。
中山站碼頭垃圾堆場
2名隊員還將于度夏工作結束前再次進行一期航拍工作，從而對本年度度夏期間的環(huán)境整治成效進行精確評估和展示。
據(jù)悉，北京師范大學極地無人機團隊成立于2014年，截至目前已經(jīng)連續(xù)三年在南北極科考中成功實施無人機航拍作業(yè)，作業(yè)地區(qū)覆蓋了我國除南極內陸之外的所有科考站。下一個階段，團隊將充分發(fā)揮自身在極地遙感應用領域的優(yōu)勢，不斷獲取和積累包括衛(wèi)星、無人機、地面觀測的遙感數(shù)據(jù)，探索和挖掘遙感大數(shù)據(jù)應用潛力，服務于我國極地科考與國家戰(zhàn)略。
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