2024年是中國極地考察40周年。40年來，在黨的領導下，我國極地事業從無到有、由弱到強，一代代極地工作者勇鬥極寒、堅忍不拔、拼搏奉獻、嚴謹求實、辛勤工作，取得了豐碩成果。位於地球最南端、神秘遙遠的“冰雪大陸”南極洲是進行科學研究的“聖殿”，一批又一批中國科考健兒奔赴南極，他們到南極探索什麼科學奧秘？他們如何進行科學探索？取得哪些科研成果？南極還有哪些未解之謎？新華訪談聯合上海分社“上天入海”工作室，圍繞南極的氣候變化、冰蓋穩定性、海冰融化、天文發展、動物狀況等領域推出系列訪談“探南極”。
本期專訪第40次南極科學考察隊隊員、武漢大學中國南極測繪研究中心褚馨德、耿通。
中國南極考察車隊勇敢挺進茫茫無際、危機四伏的南極內陸。 新華社記者 張建松 攝
2023年10月，武漢大學歡送中國第40次南極科學考察隊武漢大學隊員出征（受訪者供圖）。
新華網：為什麼要將無人機引入南極考察中來？無人機達到目前的水平經歷了怎樣的過程？
褚馨德：在中國第40次南極科學考察中，我國在南極內陸開展了大面積精細化無人機航測，相比傳統的固定翼飛機或直升機，使用無人機進行科考通常更為經濟實惠，並且南極地區地形複雜，氣候惡劣，無人機可以通過搭載不同傳感器的方式，獲取到人力無法抵達區域的數據，這減少了科考人員暴露在極端條件下的風險，避免人員受傷或失蹤的可能性。
自中國第24次南極科學考察以來，來自北京航空航天大學、武漢大學、北京師範大學、中山大學、同濟大學、黑龍江測繪地理信息局、中國極地研究中心、國家海洋信息中心、中國氣象科學研究院等單位的考察隊員，都曾利用無人機圓滿完成考察任務。
我國科技進步不斷為南極考察注入新的活力。無人機技術、高精度精細化航測的快速發展，為南極考察提供了新的解決方案和更高效的工作方式，無人機功能不斷拓展，為科考人員提供更加全面、靈活、準確的數據支持。
2008年1月1日中國南極第一架無人機拍攝的中山站核心站區 拍攝：王挺（受訪者供圖）
新華網：目前，無人機在南極考察的哪些領域得到了較成熟的應用？使用無人機作業佔比多大？
褚馨德：目前，無人機已經成為我國南極考察的“標配”。較為成熟的領域如下：
地形測繪：對南極地區的地形進行高精度的測繪和三維建模。
冰架冰蓋監測與氣候研究：無人機可以監測冰架和冰蓋的厚度、流速、融化情況等參數。
生物多樣性調查：無人機可以用於監測鳥類、海豹、企鵝等動物的分佈與數量，為生物多樣性研究和保護提供重要數據支持。
除了上述提及的科學研究任務外，無人機還被廣泛應用於南極環境監測、資源調查和海洋研究等方面。例如，在中國第40次南極科學考察隊中，我們利用無人機和多種傳感器，在中山站、格羅夫山地區、泰山站和崑崙站等地，開展了多架次無人機航測飛行。高分辨率的正射模型，真實反映南極地區的地貌、地形和地表覆蓋情況，為考察隊現場決策和作業實施提供了重要的信息支撐。
位於東南極伊麗莎白公主地的格羅夫山，是我國發現的一個“隕石寶庫”。我們利用旋翼無人機和複合翼無人機，對梅森峰、哈丁山等格羅夫山主要地區進行航測，採集了裸岩、積雪和冰裂隙等數據，為深入研究格羅夫山隕石分佈及地形特徵提供了寶貴資料。
在內陸考察中，為了防範危險的冰裂隙，我們還使用無人機進行冰上探路、冰裂隙勘測，依據勘測結果及時預判風險區域，提升了隊伍通行的效率與安全性。
2007年12月中國南極第一架無人機 攝影：艾松濤（受訪者供圖）
新華網：科研人員如何通過無人機作業，為冰面動態監測、形態研究等提供精準數據支撐？
耿通：利用無人機開展攝影遙感測量可獲取高分辨率、高精度的地表正射影像和數字表面模型（DSM）或數字高程模型（DEM）。一方面，這些數據可作為內陸冰面考察路線規劃的依據，或識別探尋冰蓋表面及內部特殊結構（冰裂隙、冰下湖、隕石等）。另一方面，兩幅同地不同期的正射影像可用於冰流速監測，同地不同期的DEM或DSM可用於冰蓋高程變化研究，進而為冰川物質平衡研究提供依據。此外，還可作為衛星觀測數據的地面驗證數據。
褚馨德：科研人員一般會在研究區附近選擇一個安全的作業點，例如我對達爾克冰川進行無人機航空攝影測量時，選擇附近的岩石露頭作為起飛點。在作業前，我們會對研究區進行航線規劃，不同的飛行高度、飛行速度、航線重疊率等參數都可能會影響航測結果。在作業點，我們根據之前規劃好的航線航飛無人機，並時刻關注無人機的各項參數如是否沿航線執行任務、航速多少等。無人機獲取到的數據包括正射影像及高程數據，本次我們獲取到的數據大多數空間分辨率是5cm。根據這些數據可為冰面動態監測、冰面形態研究等提供精準數據支撐。
中國第40次南極科學考察隊隊員耿通在崑崙站附近進行無人機科考作業（受訪者供圖）。
新華網：目前，無人機是否還存在不足與提升空間？未來進一步應用的挑戰是什麼？
褚馨德、耿通：
目前面向南極的無人機需求主要包括：
（1）耐低溫。南極地區的溫度較低，低溫環境可能使得無人機及搭載的傳感器等精密儀器無法正常工作，應提升無人機配件在低溫條件下的適應性和工作效能。
（2）抗大風。南極常年受到強風等極端天氣的影響，如我們在格羅夫山考察期間的平均風速為5級，這對無人機的抗風穩定性提出了嚴格要求，應提升起降過程中的穩定性，提升不利天氣條件下的作業可用性。
（3）解決磁偏角問題。高緯極區的地磁傾角大，可能會造成無人機航向漂移，部分無人機在南極地區不可用，需要結合多種手段提升航飛定向的準確性。
（4）長續航。南極環境會顯著降低鋰電池的續航能力，長航時是南極無人機應用的重要需求，也是未來發展的方向，可以從無人機方案設計改進、複合材料應用、能源效率多方努力。
中國第40次南極科學考察隊隊員褚馨德在格羅夫山執行無人機航測任務（受訪者供圖）。
新華網：作為極地科考工作者，如何看待自己工作的挑戰與價值？
褚馨德：南極考察作為國家的大事業，我榮幸能夠參與其中，並磨礪自己的真本領。和校園生活相比，南極考察無疑是更具有挑戰的，作為新時代的青年，我有幸參加中國第40次南極科學考察，我在面對零下十幾度的低溫，5、6級大風作業的過程中，學到了該如何更好地執行無人機航測任務，也認識到了獲取數據的困難與寶貴，讓我在日後的學習工作中更加珍惜數據資源。這些是在大學的“象牙塔”中獲取不到的寶貴經驗。
耿通：在考察過程中所遇到的困難和挑戰，是個人實學實幹的“試金石”，是意志品性的“磨刀石”。在南極作業需要提前做好充足的準備，在惡劣環境下，除了要迅速部署設備儀器進行作業，還要面對各種突發情況。這既是對專業技術的考驗也是對人的毅力、耐力的考驗。勵志挑戰自我，突破極限，為“造福全人類”獲取南極環境變化的本底資料、為祖國極地科考事業傾心奉獻是作為一名極地人矢志不渝的追求。
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