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北师大人和极地无人机的故事
发布时间：Wed Apr 20 16:26:00 CST 2016
 张媛媛练习遥控无人机
赵天成（右）与罗斯翰（左）合作操作“极鹰二号” 冰雪、洁白、神圣，遥远的南北极是很多人心中向往的纯净之地。 飞行、俯瞰、拍摄，无人机在天空中用镜头测量广阔无垠的极地。 今年9月，北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院（以下简称全球院）博士生赵天成与硕士生罗斯翰前往北极用无人机测量冰川。 12月中旬，他们的师妹张媛媛即将前往“极寒之地”的南极进行为期两个月的考察，并完成无人机航测任务。她是北京师范大学派出的首位女科考队员。 而这也将是北师大人和极地无人机又一次浪漫的冒险之旅……
为赴南极时刻准备着 初见张媛媛，她一头长发随意披散在肩头。和她在一起的，还有她的两位师兄———2012级博士生赵天成和2013级硕士生罗斯翰。两人都穿着简洁的黑色外套，戴着方框眼镜，透着一股子的书生气。 提及征战南极的缘由，她笑着说：“我在读本科时就知道全球院有一个小组能去南极，当时就对它产生了兴趣。学地理的人都有一种冒险精神，而且该小组还能参与极地科考，于是我‘拼命’地联系全球院程晓老师，成功进入了小组。为了填项目申报书，我天天看阿德雷企鹅的资料，学习无人机基本知识和模拟器操作常识。” 此次科考，张媛媛的任务是航拍南极阿德雷岛的企鹅和苔原植被，调查评估该岛的温室气体排放通量，进而研究全球环境变暖对极地的影响。 在极地项目申请成功后，张媛媛去得最多的地方就是河北和健身房。“每周都要去河北熟悉并操作无人机，损坏的机器还要自己学着修理，毕竟在南极需要我独立面对所有事情。而且无人机训练对于一个女生来说挺难的，你得会操作，还得会修，我手上就磕青了好多地方，衣服上、头发上都是胶水。”她边比划边说道。 训练过程十分艰辛。张媛媛从今年夏天开始进行无人机真机训练，在训练场晒了10天。总共有十几个人参加，只有她一个女生。还要天天和一群男生抢着吃土豆白菜，张媛媛的饭量也从半碗米饭长到了一大碗，暑假回家时变得又黑又壮。由于这次是一人去野外作业，所以平时训练时身边的人会刻意让她独立完成全部流程。11月，张媛媛又去河北训练了几次。为保证手指对飞控的敏感性，操纵无人机时不能戴手套，无论外面多冷，她都要保持一个姿势在半个小时以上。 赵天成、罗斯翰都分别独自或两人一起前往过极地，如今她即将跟随师兄的步伐，带着无人机去南极考察。说起两位师兄对她的照顾，张媛媛竖起了大拇指：“他们帮了我不少，花了很多时间和精力，在我这半年的无人机培训期间，他们都是全程辅导。” 如今，距离出发时间越来越近，张媛媛的心情既紧张又激动。由于时间问题，这次春节只能在南极度过，对此她的父母颇感遗憾。“不过爸妈还是很支持我的，毕竟这是个很难得的机会。”张媛媛说。 谈到未来的打算，张媛媛希望能够利用采集的数据研究出一些成果，然后投入应用，为课题组的研究贡献自己的力量。
极地航拍并非易事 在全球气候变暖的背景下，北极冰川的变化程度要比南极剧烈很多，测量冰川变化也尤为重要。而传统的人力测量不仅难度大，而且费时费力。 “我们看到过一些靠实际观测手段考察冰川的队伍，这是非常艰苦的，而且工作效率相对来说也比较低。”赵天成介绍说，“我们现在才逐渐选择遥感这种大范围、更快速的观测手段来进行研究。以前也考虑过用卫星，但是那个地方尺度相对比较小，卫星的分辨率达不到那么高，另外受天气影响特别大，很有可能一年中绝大多数情况下卫星过境时拍不着东西，所以我们才选用无人机。” 无人机最早出现于上世纪20年代，最初是作为训练的靶机投入使用的。对于中国来说，无人机航拍还是个较新的项目，北师大无人机2014年首飞北极。而今年是项目的第二个年头，各项工作也基本上从今年开始逐步进入正轨。 今年9月，他们采用了新机型“极鹰二号”进行航拍。相比去年首飞所使用的“极鹰一号”，“极鹰二号”是电动力机，性价比高，作业方便。它的翼展长1.8米，机身长1.4米，空机重约1.5公斤。较大的无人机起飞时需要一定距离的跑道，而“极鹰二号”起飞时只需要用手投掷就能完成。 “在项目进行中，我负责用手投掷飞机，给飞机向前的牵引力。罗斯翰则负责操纵遥控器，给飞机一个油门和向上的拉力。无人机进入自己的飞行体系后就可以开始航拍，GPS会对它的飞行轨迹进行导航和监测，我们输入的自动航线则能引导无人机完成任务并返回。”赵天成解释了航拍作业的具体分配情况。 当然，无人机航拍也不是一帆风顺。 9月的北极新奥尔松地区进入了冬季，无人机面临着低温与大风这样的恶劣天气。 在一次操作过程中，赵天成如往常一样将无人机挥臂投出，“极鹰二号”闪烁着白色的光在北极天空中稳稳上升。一段时间的等待后，无人机跟随自动航线的指引，从空中缓缓落下。 “我们兴奋地取出飞机携带的相机里的SD卡，准备整理数据。但结果却令我们大失所望，无人机没有采集到任何数据。”赵天成分析了这次事故的原因：“估计是SD卡被冻住了，因为地面温度在-5℃左右，而天空1300米高处的温度比这还要低10℃。” 相机的这个问题，他们之前也遇到过，因为它是整个环节中最薄弱的，暂时还没有办法对其进行有针对性地改装，市面上也没有可替换的产品……在6次飞行中，赵天成和罗斯翰有4次成功抓取图像，任务航线全长约90公里，累计覆盖面积超过10平方公里，共获取高质量航空影像数据444张。
极地生活不乏刺激 “一开始，我们以为北极全是冰。但去了以后发现，它好像是极地景观的微缩博物馆，像比较典型的苔原，山、海都是有的。”赵天成回忆起他对北极的印象。 “条件并不像我们想象中那样艰苦恶劣，”罗斯翰说道，“就像是在奥运村一样，生活还是比较愉快的。” 赵天成和罗斯翰工作期间正逢北极极昼的最后一天，北极站区的居民举办了篝火晚会。说起这个独特的聚会，赵天成笑着讲了一件趣事：“有名外出的队员在离镇子很远的地方看见那里冒烟了，就打电话问是不是镇子着火了，后来又跑到管理人员那里问，才知道原来是在办篝火晚会。” 极地生活不乏刺激。有次罗斯翰乘坐小艇从站区码头前往工作地时，艇上只有他和机械师两人，整个艇仿佛都要飘起来似的，就像坐过山车一样抖得特别厉害。 “在航行途中，还见到了几块从冰川上滑落的小冰山，有几角泛蓝，有几角泛绿”，罗斯翰兴致勃勃地说，“有时驾驶员故意放慢速度让我们仔细欣赏，有些冰山甚至有几千年的历史，在露出海面的冰山下方往往还有巨大的一部分。” 说到未来的计划，赵天成、罗斯翰与张媛媛都希望能有更多的同学加入到他们的队伍中，继续谱写北师大人与极地的故事。 相关附件： |
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