在南极用无人机做倾斜摄影是怎样一种体验?

2018-01-12 17:43 0评论

冯洋,男,38岁,黑龙江测绘地理信息局高级工程师,中国南极科考队员,从事无人机飞行工作3年。在刚刚结束的中国第33次南极科学考察活动中,他操作无人机在中山站所在的东南极拉斯曼丘陵协和半岛区域飞行近2个月,先后经历地磁干扰、阵风湍流、白化天、交通阻塞、空域干扰等诸多险情,圆满完成既定任务。

在南极用无人机做倾斜摄影是怎样一种体验?

    冯洋在操作无人机飞行中

2016年11月2日,中国科考队从上海出发开启第33次南极科考之旅,经过澳大利亚的弗里曼特尔港口,29日到达中山站。冯洋的工作任务是使用无人机进行倾斜摄影,获取中山站所在的协和半岛区域地表影像数据,回国后生产制作数字全景地图。

出发

这次任务,冯洋携带的飞机是大疆S800和M600,合作伙伴广州红鹏公司对其做了特殊改装,包括更换机臂、电机、电调,以及更换大尺寸的桨等,并在防寒、防潮等方面采取了强化保护措施,在低温、潮湿环境下进行了长时间测试,还妥善解决了一直困扰冯洋他们的地磁干扰的问题,再加上由“1个垂直+4个倾斜”五部相机集成于一体的倾斜影像拍摄云台,组成一套多旋翼无人机倾斜摄影系统。冯洋带了近10组电池,并准备了多余的螺旋桨、螺丝、玻璃胶、扎带等。唯一遗憾的是在运输时个别电池出现了质量问题,直接导致了每天飞行架次的减少。

中山站位于东南极大陆拉斯曼丘陵协和半岛,站区距离冰盖边缘约5公里。同样在拉斯曼丘陵建立科考站的还有俄罗斯和印度。科考期处于南极的夏季,温度在-5-5℃之间,最冷的时候达到-10℃,白色和棕色。拉斯曼丘陵以几千年万年风蚀出来的丘陵地貌为主,地表只有两种颜色,低洼处伴有积雪或湖泊,远处就是积雪、冰盖海面和冰山,地势高差近百米,局部地势起伏较大。半岛上仅有的一条路是多年行车走出来的,也只是多年来人工将大的石块搬走,相对平坦而已,但有的地方几乎能够达到30度的仰角,行车困难。

在南极外出作业,有着严格的安全规定。外出飞行时,按照规定不能少于两个人。在出发进入项目区之前,他们要和站长、站区报房值班人员登记报告,并通过对讲机或卫星电话保持通信。机械师将他和队友及设备送到到达项目区后返回,在预定的时间再去接他们。队友和冯洋一同搬运设备,在飞行时他还要站在高处进行了望。

飞行前制定计划时,冯洋和队友会先把一个大的项目分成N个小块,在飞行时操作飞机S形飞行。每次起飞前,都需要从场地、气象、空域、设备4各方面进行准备:

飞行准备-场地

首先,要在飞行前对起降场地进行踏勘,并实地查看周围的裸岩、积雪、冰面、水面的位置和情况。为了节省时间,他们往往选择大风等不利于飞行的天气里步行勘测,因为站区的车辆也不多,需要首先保障更需要车辆的队员使用。

冯洋选择起降场地都是在“路”的周边区域,选择平坦的地方作为其将场地。飞行区域必须跟着场地走,还要尽量在一个起降点飞行多个架次,覆盖更多的区域。为了节约电池电量,使飞机减少往返的路途,有的起降点会选择在距离道路比较远,而且在车辆无法到达的地方,这时就需要人力将所需设备搬运到指定区域后再飞行。设备很重,尤其是电池,两个人抬着两个大箱子在布满锋利岩石的地方行走很困难。

飞行准备-气象

无人机飞行对天气要求较高,冯洋他们会选择在天气晴朗、风力较小的天气执行飞行任务,考虑到积雪融化等因素对地表环境变化的影响,他们会在较短的时间内连续多天工作,以保持地表影像的连续性。

但中山站附近区域的天气变化较快,由于受冰盖下降风的影响,一般是上午风力较大,午间风力开始减小,下午至晚间基本没有风。白天气温有时候会下降到0℃以下,最后一天飞的时候日间最高气温已经是-10℃。所以在天气预报是晴好的天气时,冯洋他们都是上午就准备好设备处于待命状态,一旦发现风力降低到3-4级就出发,到达飞行区域后基本可以直接飞行了。但在接近冰盖边缘的山谷区域飞行时则需要进一步判断,因为山谷的影响,地面风力比平地要小得多,这就造成了风速很小的假象,但在山顶上空会形成气流的湍流,瞬时风力是很大的。

冯洋记得,最后一天飞行作业的区域靠近丘陵地带和冰盖的衔接处,但部分航线已经进入冰盖区域(冰盖上有很多冰裂隙,千万不能乱走)。飞行前地面风力1-2级,初步判断120-150米空中风力3-4级,不会超过5级,问题不大。但在飞行途中,突然看到飞行轨迹严重偏离预设航线,在预设航线的一侧呈不规则的波浪形变化,并伴有回归设定航线的趋势,冯洋听声音,发现电机噪声偏大,有抖动,但目视姿态还可以,飞机的各个螺旋桨都在旋转,机身没有自旋,他初步判断是侧面强风的影响,所以决定等飞机自稳调整。果然,在继续飞行大约300米后恢复正常。虽然前后只有几分钟时间,但冯洋的感觉很漫长,他已经是一身冷汗。

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