首次利用無人機攝影測量揭示海冰表面精細結構

《遙感》封面：“極鷹III號”拍攝的海冰影像

　　參加中國第33次南極考察的科研人員進行冰面無人機作業。(張寶鋼攝)

　　海冰是全球氣候變化的敏感因子，但目前對于大范圍海冰表面形態的精細刻畫仍存在諸多困難。日前，北京師范大學極地遙感研究團隊博士生李騰與英國紐卡斯爾大學、諾桑比亞大學及加拿大環境局有關專家合作，利用海冰無人機遙感數據，首次系統評價了無控制點攝影測量的精度分布，并揭示了海冰表面的精細結構特征。相關成果4月14日以封面文章發表在國際期刊《遙感》上。

　　2016-2017年，參加中國第33次南極考察的北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院科研人員，利用新型“極鷹III號”小型無人機系統，對“雪龍”號通往中山站的海冰斷面進行了無人機遙感作業，并成功獲取了3個架次的南極夏季固定冰無人機遙感數據。

　　“這是我國首次將固定翼無人機技術用于南極大面積海冰測繪工作，支持‘雪龍’號破冰和卸貨保障，之前都是由海冰判讀員手持GPS乘坐直升機進行目視探路。”李騰告訴《中國科學報》。

　　研究表明，在無控制點的情況下，無人機攝影測量能夠達到亞米級制圖精度，在經過地理校正后的正射影像和數字表面模型上，能夠準確地識別冰貌起伏形態，尤其是冰脊的精細特征。

　　“冰脊是海冰形變的主要表現形式，它的結構與分布能夠從動力和熱力兩個方面影響海冰與海洋、大氣的相互作用，而這也正是利用傳統衛星平臺研究海冰的難點所在。”加拿大環境部資深研究員、海冰物理專家默罕默德·紹克爾說。

　　該成果獲得了國際同行的高度評價，三位匿名審稿人表示：“很有趣的研究成果……數據獨特，論文填補了重要的空白”，“樂于見到作者所用的直接地理配準方法有效，在海冰研究中將會十分有用”，“一項開創性的工作得以恰當地展示”。

　　“利用輕小型無人機平臺對固定冰進行測圖，在未來的海冰研究和極地考察中將會有廣闊的應用前景，比如基于時間序列刻畫海冰消融過程，揭示海冰形變的力學機制指導‘雪龍’號破冰路線，規避后勤卸貨和冰上運輸的風險等。”論文通訊作者、北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院院長程曉表示，未來他們還將繼續利用無人機平臺，與國內外的學術同行開展更加廣泛深入的合作。