從無(wú)人機(jī)視角監(jiān)測(cè)南極洲

安達(dá)盧西亞海洋科學(xué)研究所研究員亞歷杭德羅·羅曼 (Alejandro Román) 是南極洲首 個(gè)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)的合著者，鑒于這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的難以進(jìn)入，CSIC 已將其作為寶貴的開(kāi)放信息來(lái)源發(fā)布。 他呼吁不僅要保護(hù)這一地區(qū)，還要保護(hù)整個(gè)環(huán)境。

亞歷杭德羅·羅曼 (Alejandro Román，加的斯省圣盧卡爾德巴拉梅達(dá)，1996 年) 是安達(dá)盧西亞海洋科學(xué)研究所 (ICMAN-CSIC)的研究員，他在無(wú)人機(jī)中找到了父親對(duì)航空的熱愛(ài)與他自己從多學(xué)科角度研究海洋環(huán)境現(xiàn)象的個(gè)人興趣的交集。他擁有加的斯大學(xué)的海洋科學(xué)學(xué)位和海洋學(xué)碩士學(xué)位，從本科論文開(kāi)始就一直從事無(wú)人機(jī)研究，但在 ICMAN-CSIC 進(jìn)行博士研究期間，他以更深入和專注的方式進(jìn)行研究。他與安東尼奧·托瓦爾 (Antonio Tovar) 和加布里埃爾·納瓦羅 (Gabriel Navarro)（他的論文導(dǎo)師，用他的話說(shuō)，是“我的兩大靈感來(lái)源”）一起，剛剛發(fā)布了第 一個(gè)開(kāi)放獲取的攝影測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，該數(shù)據(jù)是在 2022 年 1 月至 3 月期間PiMetAn項(xiàng)目第二次南極戰(zhàn)役期間在迪塞普申島和利文斯頓島進(jìn)行的多達(dá) 28 次無(wú)人機(jī)飛行中收集的。

“這第 一個(gè)公開(kāi)數(shù)據(jù)集包含了描述南極生態(tài)系統(tǒng)及其功能的信息，”羅曼說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)，在當(dāng)前氣候緊急情況下，這是極地研究的寶貴資源。他說(shuō)，無(wú)人機(jī)是介于現(xiàn)場(chǎng)采樣技術(shù)和衛(wèi)星遙感之間的中間監(jiān)測(cè)工具，適用于生態(tài)價(jià)值高、氣候條件極端、難以進(jìn)入和研究人員面臨潛在風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)。大部分冰凍圈都符合這些要求。

羅曼回憶說(shuō)，攝影測(cè)量技術(shù)使得生成地形和正射影像產(chǎn)品成為可能，這些產(chǎn)品已成功用于制作極地地形圖、鳥(niǎo)類和海洋哺乳動(dòng)物普查、植被測(cè)繪、冰川研究以及土壤和地質(zhì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。

“南極洲在地球氣候、海洋環(huán)流調(diào)節(jié)和全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，也是最容易受到快速氣候變化影響的地區(qū)之一。了解氣候變化的運(yùn)作方式是一項(xiàng)科學(xué)挑戰(zhàn)，以便預(yù)測(cè)和預(yù)防當(dāng)?shù)睾腿蚍秶鷥?nèi)的風(fēng)險(xiǎn)?！?/span>

毋庸置疑，技術(shù)在羅曼所從事的科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但這不僅僅是無(wú)人機(jī)和傳感器這些華而不實(shí)的東西，還有幕后的東西：機(jī)器學(xué)習(xí)、編程語(yǔ)言和地理信息系統(tǒng)，它們將收集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用戶（環(huán)境管理者、決策者、科學(xué)家、普通民眾）可以理解和操作的格式。人工智能也是關(guān)鍵，它可以加快流程、優(yōu)化算法并提高無(wú)人機(jī)攜帶的一些傳感器的性能。

根據(jù) ICMAN-CSIC 無(wú)人機(jī)在連續(xù)行動(dòng)中收集的數(shù)據(jù)，南極洲有明顯的退化跡象，而南極洲在地球氣候、海洋環(huán)流調(diào)節(jié)和全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著根本性作用。它也是地球上最容易受到快速氣候變化影響的地區(qū)之一。例如，藻類在雪和冰川冰上出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高，從空中很容易看到紅色或綠色的圖案，這有助于降低雪面的反照率，從而加速融化過(guò)程，羅曼說(shuō)。

“在我的研究領(lǐng)域，合作是根本，因此，建立人際網(wǎng)絡(luò)與發(fā)表論文一樣重要，有助于專業(yè)成長(zhǎng)。在攻讀博士論文的三年半時(shí)間里，我有幸與世界各地機(jī)構(gòu)的杰出團(tuán)隊(duì)合作?！?/span>

“了解它們的工作原理，以便預(yù)測(cè)和預(yù)防當(dāng)?shù)睾腿蚍秶鷥?nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，這是一個(gè)科學(xué)挑戰(zhàn)，”羅曼說(shuō)。行星規(guī)模的后果在許多方面都是未知的，可能包括海平面上升，也可能改變海洋環(huán)流模式?！拔覀兛赡軙?huì)給整個(gè)地球帶來(lái)大問(wèn)題，”他警告說(shuō)。

這位研究員尚未能夠前往南極洲。第 一次機(jī)會(huì)出現(xiàn)時(shí)，由于最近爆發(fā)的新冠病毒疫情，人員配備受到限制；第二次機(jī)會(huì)就在他以富布賴特獎(jiǎng)學(xué)金抵達(dá)馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心（美國(guó)）并在那里停留七個(gè)月之后到來(lái)，這是一次“獨(dú)特”的經(jīng)歷，他于二月份返回，并幫助他在職業(yè)和個(gè)人方面都得到了成長(zhǎng)。

在技術(shù)方面，他在馬里蘭州參與了一個(gè)研究項(xiàng)目，旨在開(kāi)發(fā)一種開(kāi)源算法來(lái)解決無(wú)人機(jī)調(diào)查在觀察水面局部現(xiàn)象方面的主要局限性。在體驗(yàn)方面，他在那里遇到了“很棒的人”，并駕車游覽了美國(guó)國(guó)家公園網(wǎng)絡(luò)?！斑@讓我更加欣賞我的工作，更加相信自己，也讓我明白，那些努力工作的人最終總會(huì)以某種方式得到回報(bào)，”他說(shuō)。

“氣候變化必須成為每個(gè)人的首要任務(wù)。我們已經(jīng)看到了一些后果。我不需要走太遠(yuǎn)。我和多尼亞娜一起在對(duì)岸長(zhǎng)大，我看到了河水干涸的過(guò)程，以及在遷徙季節(jié)過(guò)河的鳥(niǎo)兒越來(lái)越少?！?/span>

也許這也加強(qiáng)了他從家鄉(xiāng)帶來(lái)的團(tuán)隊(duì)合作精神。例如，與世界各地機(jī)構(gòu)的“杰出團(tuán)隊(duì)”合作，讓羅曼得以涉足其他遙感工具，如衛(wèi)星或現(xiàn)場(chǎng)光譜輻射測(cè)量。如今，他主要與加的斯大學(xué)的“鄰居”合作，在國(guó)際上，他與法國(guó)南特大學(xué)和美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的同事合作。

羅曼希望有一天能踏上南極洲。他認(rèn)為，信息不應(yīng)該是保護(hù)南極洲很重要，而應(yīng)該是“保護(hù)環(huán)境和所有從中衍生的生命”，他說(shuō)。要做到這一點(diǎn)，需要讓更多人意識(shí)到這一點(diǎn)?！吧僬f(shuō)多做”，他說(shuō)。