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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具正在開展的中國第33次南極科學(xué)考察中，有北京師范大學(xué)專門派遣的一個(gè)無人機(jī)組。截至今年二月，他們在南極共完成無人機(jī)航拍作業(yè)47架次，獲取南極中山站周邊地區(qū)航拍影像14000余張，累計(jì)覆蓋面積超過500平方公里。除進(jìn)行南極環(huán)境遙感監(jiān)測外，還協(xié)助考察隊(duì)“空中探路”進(jìn)行海冰運(yùn)輸?shù)缺Ｕ瞎ぷ鳌?
無人機(jī)野外作業(yè)
據(jù)北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院院長程曉教授介紹，無人機(jī)在我國南極科考中的成功應(yīng)用，始于2014年中國第31次南極科學(xué)考察期間。當(dāng)時(shí)，北師大極地遙感團(tuán)隊(duì)使用的是“極鷹I型”固定翼無人機(jī)，對南極中山站所在的拉斯曼丘陵及毗鄰的達(dá)爾克冰川，進(jìn)行了第一期航拍觀測。
時(shí)隔兩年后，北師大無人機(jī)組再次攜帶了最新的“極鷹II型”和“極鷹III型”固定翼無人機(jī)，對拉斯曼丘陵地區(qū)及達(dá)爾克冰川展開了第二期無人機(jī)遙感復(fù)測，為研究極區(qū)環(huán)境變化采集高分辨率的數(shù)據(jù)。
在拉斯曼丘陵，共進(jìn)行了10個(gè)架次無人機(jī)作業(yè)，累計(jì)獲取照片3900余張，設(shè)計(jì)分辨率10cm，覆蓋面積100平方公里，覆蓋范圍和數(shù)據(jù)分辨率均超過兩年前。在中山站東側(cè)的達(dá)爾克冰川，共實(shí)施3期共9架次無人機(jī)作業(yè)，獲取照片2700余張，單期覆蓋面積40平方公里。
同時(shí)，北師大無人機(jī)組還對中山站外圍夏季固定冰的變化情況，進(jìn)行了“空中監(jiān)測”。共完成2期共6架次無人機(jī)作業(yè)，獲取照片2000余張，設(shè)計(jì)分辨率20cm，單期覆蓋面積50平方公里。
達(dá)爾克冰川崩解，中山站外冰山圍城
2016年冬季，衛(wèi)星遙感監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，達(dá)爾克冰川前緣發(fā)生了新一輪大規(guī)模的崩解事件，由此產(chǎn)生的大大小小冰山，聚集在中山站外圍，對中山站進(jìn)行了“冰山圍城”。冰山分布之廣，為歷年罕見，一旦傾覆，就會(huì)危急站區(qū)設(shè)施和人員安全。
為此，北師大無人機(jī)組專門設(shè)計(jì)了無人機(jī)航拍方案，對中山站外圍的冰山群，展開了密集的空中觀測。共完成4期9個(gè)架次的無人機(jī)航拍作業(yè)，獲取照片近2000張，設(shè)計(jì)分辨率20cm，單期覆蓋范圍30平方公里。
2017年1月，衛(wèi)星遙感監(jiān)測還發(fā)現(xiàn)，中山站周邊漂來一座長約8km，寬約4km的大型冰山。冰山受到洋流和風(fēng)力的影響，在站區(qū)以北飄蕩，隨時(shí)可能擱淺。如此巨大的冰山一旦擱淺，將會(huì)對站區(qū)周邊的海冰產(chǎn)生長遠(yuǎn)影響，今后對“雪龍”號的航行都會(huì)產(chǎn)生威脅。
由于冰山最遠(yuǎn)端距離站區(qū)近18km，已經(jīng)接近無人機(jī)飛行距離的極限。無人機(jī)組隊(duì)員通過分析衛(wèi)星影像，制訂了周密的飛行計(jì)劃。克服了測區(qū)距離遠(yuǎn)、有效測線不足、短時(shí)失聯(lián)頻發(fā)等困難，完成了3個(gè)架次的無人機(jī)作業(yè)，獲取照片1000余張，覆蓋范圍50平方公里。
在每年的南極科學(xué)考察中，將科學(xué)考察和補(bǔ)給的大量輜重物資，通過海冰運(yùn)送到中山站，都是一項(xiàng)艱難任務(wù)。在打響這場“攻堅(jiān)戰(zhàn)”之前，考察隊(duì)都需要進(jìn)行“海冰探路”，看看中山站外圍的陸緣冰是否結(jié)實(shí)牢固。往年這項(xiàng)艱巨危險(xiǎn)的工作，都是由考察隊(duì)員駕駛雪地摩托車完成，今年增添了無人機(jī)“好幫手”。
根據(jù)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析，2016年12月初，“雪龍”號抵達(dá)中山站外圍時(shí)，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)。
北師大無人機(jī)組將最新的“極鷹III”型固定翼無人機(jī)應(yīng)用于探冰工作，對“亂冰區(qū)”展開了無人機(jī)航拍作業(yè)。2名隊(duì)員科學(xué)規(guī)劃無人機(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)架次無人機(jī)航拍作業(yè)，獲取了雪龍船至平整冰區(qū)12km長的高分辨率無人機(jī)正射影像。
最終，考察隊(duì)綜合無人機(jī)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雪地摩托車實(shí)地踏勘等資料，決定取消第一階段的海冰卸貨作業(yè)。這是我國南極考察首次使用無人機(jī)進(jìn)行海冰探路工作，獲得了考察隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的高度評價(jià)。
南極中山站附近的鷹嘴巖，是拉斯曼丘陵通往冰蓋路上的一座山體，是我國科考隊(duì)員前往南極昆侖站、泰山站的必經(jīng)之路。2017年1月26日大年夜前夕，該地區(qū)冰面突然發(fā)生塌陷，通往冰蓋的路斷了。不僅如此，鷹嘴巖的塌陷，還意味著冰蓋經(jīng)過一個(gè)夏天的消融，已經(jīng)相當(dāng)不穩(wěn)定了，通往機(jī)場的路，風(fēng)險(xiǎn)加大，大大增加了我國冰蓋考察隊(duì)員的安全隱患。
北師大無人機(jī)再次緊急出動(dòng)，對鷹嘴巖到內(nèi)陸出發(fā)基地的冰蓋路線8km長、500m寬的范圍內(nèi)，展開了無人機(jī)遙感監(jiān)測。通過無人機(jī)影像，確定了此次塌陷范圍為120m*180m，深度超過10m。通過影像還發(fā)現(xiàn)俄羅斯站的考察人員，已經(jīng)在鷹嘴巖周邊開辟了一條新的路線。
南極考察站是各國開展南極科學(xué)考察的基地，是一個(gè)國家綜合國力的象征，也是國家在極地的形象代言。隨著我國極地科考事業(yè)的不斷發(fā)展，中山站、長城站均已頗具規(guī)模，各項(xiàng)設(shè)施完備、條件優(yōu)良，有很高的國際聲譽(yù)。
為加強(qiáng)對南極中山站附近的環(huán)境監(jiān)測，受中山站站長委托，北師大無人機(jī)組還對整個(gè)站區(qū)展開了航拍，獲取了站區(qū)5cm分辨率的高分辨率無人機(jī)遙感影像，為環(huán)境整治提供規(guī)劃依據(jù)和靶向目標(biāo)。
無人機(jī)組科考隊(duì)員在南極
中國第33次南極科學(xué)考察隊(duì)領(lǐng)隊(duì)孫波表示：“南極不僅是科學(xué)考察的圣殿，也是各種先進(jìn)考察設(shè)備競相展示的大舞臺(tái)，無人機(jī)在南極科學(xué)考察中大有用武之地?！?
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