作者:王晨绯 蒋慧萍 来源:中国科学报 发布时间:2017/8/7 9:35:34
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一次前所未有的航拍
中科院新疆生地所塔吉克斯坦无人机航拍纪实

无人机团队成员合影 

■本报记者 王晨绯 通讯员 蒋慧萍

7月30日,中科院新疆生地所的科学家们在塔吉克斯坦萨雷兹湖上首次航拍成功,这是萨雷兹湖历史上的首飞,也是中国人首次抵达该地区。

塔吉克斯坦的萨雷兹湖的首次航拍缘何让中国科学家操刀?《中国科学报》记者带着疑问采访了新疆生地所飞行作业团队。

萨雷兹湖急需国际援助

萨雷兹湖的问题是悬在塔吉克斯坦人民头上的“达摩克利斯之剑”。

1911年2月18日,塔吉克斯坦的穆尔加布河谷发生7.4级大地震导致山体崩塌,滑坡体从海拔4500米高处滑下了1800米,形成了世界上最高、体积最大、蓄水最多的天然大坝,堰塞体被称为乌索伊大坝,堵塞河道后河水积起来形成萨雷兹湖。如今,湖最深处已逾500米,淡水蓄量丰富,超过170亿立方米。萨雷兹湖形成近一个世纪以来,塔吉克斯坦等中亚国家乃至国际社会对萨雷兹湖再酿人间悲剧的担忧与日俱增。帕米尔高原是地震活跃带,近年来因地震及其他原因引发萨雷兹湖岸山岩崩塌现象时有发生,所幸强度不大,没有引发大灾难。目前,湖区右岸沿着穆兹科尔山脉有一条长2公里的构造裂缝,如果山体崩塌就将导致洪水泛滥,几分钟内即可摧毁数百平方公里内的村庄,淹没庄稼和植物。据地震学家研究,再次发生类似1911年大地震的间隔期为80至120年,目前已有进入地震活跃期的迹象。地震可能会导致自然湖堤大坝决口,萨雷兹湖一旦出现问题,受害的不仅是塔吉克斯坦,还有下游沿岸的阿富汗、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦共500多万人口,这将是一场生态大灾难。

塔吉克斯坦政府非常重视萨雷兹湖问题,早在1997年就成立了专门机构,负责研究和监测湖的安全。在日本资助下,塔吉克斯坦在萨雷兹湖建立了地震台。塔吉克斯坦政府还举办了《萨雷兹湖安全问题及其解决途径》国际会议,俄美等十几个国家代表献计献策。

“这次飞行源于我们与塔吉克斯坦科学院地质、地震工程与地震学研究所的合作项目,塔吉克斯坦政府非常重视萨雷兹湖问题,双方以中亚生态与环境研究中心为依托,开展塔吉克斯坦萨雷兹湖无人机监测,将拓展与‘一带一路’沿线国家塔吉克斯坦在生态环境监测领域的交流与联系,共同促进双方生态环境领域的合作与地区可持续发展,为塔吉克斯坦政府解决萨雷兹湖生态安全问题提供新方法新思路。”项目负责人之一、新疆生地所正高级工程师王伟胜告诉《中国科学报》记者。

在“一带一路”倡议引领下,中国与中亚各国经济合作深入推进,各方面合作日益深化。塔吉克斯坦与中国同为上海合作组织成员国,具有长期的良好合作关系。该项目的开展将有助于增进中亚地区的生态环境安全,打造欧亚地区“安全共同体”“命运共同体”,建立更加坚实的中亚及周边安全稳定带。

Usoy大坝的一天半

中方飞行团队成员于2017年初开始准备,进行了多次高原飞行测试,拟定了多套飞行方案,准备了两套固定翼无人机航拍设备和两架四旋翼无人机航拍设备,确保最少完成坝体的航拍任务。

7月26日,飞行作业团队——王伟胜、李耀明、赵峰、巴音、郭立新五人携带装备抵达塔吉克斯坦杜尚别,与塔方科学院协商航拍计划,塔方科学院协调了塔吉克斯坦紧急情况部和军方力量,组成11人联合考察队前往萨雷兹湖USOY坝区。

“萨雷兹湖地理环境非常复杂,交通条件恶劣,车辆无法抵达,运输只能依靠驴骡或直升机,最近的村庄距Usoy大坝20千米,人员徒步夏季需要1整天,冬季需要3-4天。湖面平均海拔3268米,群山环抱,山体平均海拔4800米。”王伟胜说。

联合考察队计划使用军方直升机前往坝区,由于直升机的协调使用原因,此次任务时间要求控制在一天半内完成。

“7月29日我们乘坐塔吉克斯坦军方的米8型直升机,从杜尚别杜山军用机场起飞,2小时后到达萨雷兹湖,直升机起降场位于萨雷兹湖地质考察队营地西面一处开阔地带,同时我们将无人机起降场也选择在该处。”王伟胜他们前期通过卫星影像,原计划的无人机起降场,选择在坝区一处直升机起降场,后经实地察看,该处为小型直升机起降场,表面为碎石铺平处理,长度不足50米,且前后有山体遮挡,完全不适宜作为无人机起降场。

航拍工作从当地时间上午10点正式开始,当天他们完成了20厘米分辨率的拍摄任务,总面积70平方公里,5个完整架次完成,平均航拍高度为海拔5000米,共计拍摄1513张相片,耗时7个半小时,顺利完成了20厘米的正射航拍任务。

“根据当日的飞行情况,他们决定第二天对坝区进行倾斜飞行,讨论确定了倾斜飞行方案。”第一天的工作虽然辛苦,但王伟胜他们心里已经有底了。

第二天,通过前一日的拍摄经验,我们降低了飞行高度、提高了相片分辨率,以大坝为主体完成了坝体的10厘米倾斜拍摄,总面积10平方公里,2个完整架次和1个补飞架次完成,拍摄高度为海拔3800米,共计拍摄2109张相片,耗时5个小时,顺利完成10厘米的倾斜航拍。

塔吉克斯坦政府和军方给予本次作业极大的支持和帮助。短短的一天半时间,新疆生地所飞行作业团队没有任何装备损失,圆满完成任务。

“本次无人机航拍区域为高海拔山区,气象条件多变,山区风向风速变化急骤,作业区周边山体陡峭,飞行条件极为恶劣。事实上在最后一个架次落地后,气象条件突然恶劣,已经达不到再次起飞条件了。在未来的山区飞行中仍需要保持高度谨慎,并且需要做更长任务时间的准备。”听王伟胜他们讲述飞行过程时,记者也为他们捏了一把汗。

本次作业创多项记录,也是新疆生地所飞行作业团队无人机外业的最高记录。此次高精度的航拍地理数据对USOY大坝的安全、萨雷兹湖工程地质、水文地质、地球物理、地图绘制等相关的研究工作具有重大意义。

《中国科学报》 (2017-08-07 第6版 院所)
 
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