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冰雪极地 测绘精彩世界

2021-11-10 11:06:47    来源: 中国自然资源报    作者:赵建东 李卓聪 孟婷

韩惠军开始了人生第七次南极征程。他和同事唐铸11月5日乘坐“雪龙”船,前往中国南极中山站和西南极重点考察区域执行测绘任务。另外两名同事齐忠华、刘沼辉将于11月下旬乘坐“雪龙2”号,赴中国南极长城站和东南极重点考察区域执行测绘任务。

这次派出4名人员参加中国第38次南极考察,是自然资源部黑龙江测绘地理信息局(以下简称黑龙江测绘局)第19次派员执行南极测绘任务。

为了国家利益,测绘工作者乘风破浪走南极,战冰斗雪登冰穹。他们曾经帮助“雪龙”船成功营救被困的俄罗斯考察船、完成中山站至昆仑站沿线运动监测点建设和观测、测制覆盖面积30多万平方千米的南极地形图、在南极地区建设北斗卫星导航系统基准站……在极端恶劣条件下执行每一项测绘任务,在变幻莫测的气候中做出每一次精准测量。

奋斗在“不可接近之极”

南极最有科学研究价值的4个地理点位是:南极点、寒极点、南磁极点和内陆冰盖高点。19世纪,美国在南极点建立了阿蒙森斯科特站,俄罗斯在寒极点建立了东方站,法国与意大利在南磁点联合建立了迪蒙迪维尔站,南极冰盖海拔最高的冰穹A区域在21世纪前没有“主人”。中国计划21世纪在此建站。

冰穹A区域海拔4093米,空气稀薄,夏季最高温度零下30多摄氏度,冬季可达零下八十摄氏度,被誉为“人类不可到达之极”。为了建设我国第一个南极内陆考察站,更好地开展南极内陆考察工作,2007年底,黑龙江测绘局测绘队员吴学峰跟随中国第24次南极考察队到达冰穹A。

在20天左右的野外测绘中,吴学峰围绕“冰穹A”区域周边,每隔5千米布设一个观测冰盖运动的测量花杆,测量面积约600平方千米的矩形区域,获取南极冰盖位移速度和方向的观测数据。这块区域后来被考察队命名为“中国墙”。

2009年1月27日,中国建成内陆第一个南极考察站——昆仑站。第二年,韩惠军接过吴学峰的接力棒,开始“中国墙”复测。

在昆仑站工作的21天里,韩惠军面临的最大挑战就是高原反应。虽然曾经在西藏进行过高原适应性训练,但是严寒、缺氧、长途跋涉和工作强度大等多重因素叠加起来,令韩惠军血压骤升。经随队医生李奎的调治,韩惠军休整恢复后,便立刻投入到工作中。

他每天开着雪地车,基于“中国墙”监测网,开展冰流速网的复测和加密。零下四十摄氏度的低温,一下地便瑟瑟发抖,走一步路喘三口气,在那样“可以躺着不愿意坐着,可以坐着不愿意站着,可以站着不愿意工作”的环境中,韩惠军与诸多困难博弈着,“打死也再不来南极了”。

虽然有着抱怨,但祖国一召唤,韩惠军便毫不犹豫打点行囊再次出发,而且一去就是7次。

像韩惠军这样的测绘人,在黑龙江测绘局有很多。自2003年首次参加南极考察以来,该局先后参与了18次南极考察和1次北极考察,共派出56人次执行现场考察任务。在极端严酷的自然环境中,与狂风、暴雪、严寒、海浪、冰山搏斗,经受生与死的考验,谱写了浓墨重彩的乐章。

测绘在我国南极考察站

了解茫茫南极大陆,离不开测绘这双“眼睛”。

2019年11月~2020年4月,首次参加南极考察任务的黑龙江测绘局极地测绘工程中心测绘队员刘沼辉的一项重要任务是完成长城站大地控制网预选点位选址。

南极大陆亘古荒茫,自然条件和地理条件特殊,现代地面交通工具根本无法使用,这意味着刘沼辉需要依靠双腿,深入长城站所在的菲尔德斯半岛,找到适合布设大地控制点的位置。

菲尔德斯半岛,地处西风带边缘,风速快、风力强,冰雪融化后道路泥泞难行。为了找到视野开阔、方便观测的地形高点,刘沼辉要顶着六七级的大风,不停在山上爬上爬下。从早上7点到晚上7点,他徒步41千米,在80多平方千米的范围内,完成了预选大地控制点14点的选址任务。

“一天走了八九万步。回到营地后,洗着脚竟然睡着了。”这个“90后”小伙子,第一次尝到体力透支的滋味。

在长城站执行考察任务期间,刘沼辉曾为了抢修在运输过程中意外损坏的北斗卫星导航系统基准站接收机,两天两夜没有合眼。再次回想起来,他并不记得有过累的感觉,“除了紧张还是紧张,就怕耽误正常工作。”

考察期间,刘沼辉顺利完成长城站北斗卫星导航系统基准站维护和双机改造,并基于北斗卫星导航系统联测长城站已有的6个大地控制点任务。这一工作促进了北斗卫星导航在南极考察中的应用,并为北斗卫星导航的全球化应用提供数据支撑,进一步提高我国南极考察测绘保障的自主性。

而在罗斯海新站,另外一组测绘队员韩惠军和唐铸在紧张地开展着地形图测绘任务。

罗斯海新站位于恩克斯堡岛,这里又被称为“难言岛”。难言岛山势险峻,布满了冰川运动产生的大小碎石,走起路来十分艰难,加之时常刮着六七级大风,岛上可以作业的时间并不多。

为抓住有利天气节约时间,韩惠军和唐铸采用野外宿营的方式开展工作。一个背包,两条腿,每天工作长达20余小时,对两人来说是家常便饭。令他们头痛的还有淡水问题。在南极野外测绘,没有水可以啃冰,但新站附近露岩多,找到一块干净的冰都很难。

一次因作业需要,他们需背负着沉重的仪器向难言岛最高点爬去。“几乎一步一步挪着走,脚下全是巨大且锋利的碎石,一不留神摔下来,就有生命危险。”韩惠军回忆,那天晚上回到营地,脚两边磨出了一溜水泡。

42天,80平方千米的山地中,韩惠军和唐铸顺利完成了大地控制点布测9点,复测12点,像片控制测量20点等多项任务,基准站连续运行观测2个时段各816小时,预选基准站选址连续观测48小时,为罗斯海新站建设提供了重要的测绘保障。

“简单来说,我们的任务就是为南极‘画地图’,为极地考察提供基础地理信息成果保障。但是,每一项测绘成果都浸满汗水,来之不易。”韩惠军说。

目前,黑龙江测绘局已在长城站、中山站、昆仑站、泰山站以及罗斯海新站进行了大地控制网建设;生产制作的南极基础测绘图件及数字产品覆盖了南极各考察站区周边及查尔斯王子山脉等重点考察区域,为考察活动提供了优质的测绘地理信息成果支撑。

2017年,人力资源和社会保障部、国家海洋局联合表彰了我国开展极地考察30年来涌现出的先进集体和先进个人,黑龙江测绘局极地测绘工程中心被授予“中国极地考察先进集体”,韩惠军被授予“中国极地考察先进个人”荣誉称号。

新技术引领新征程

中国极地考察事业走过30余年,测绘地理信息工作已经成为南极考察事业中不可或缺的组成部分。

朱李忠11年内7赴极地,他注意到极地测绘技术的变迁。“起初,我从事的是基础测绘,如布点、布网、出图等,到现在已进入到全面的地理信息融合服务与保障。”

在南极利用无人机开展倾斜摄影测量,便是其中一项重要工作。

2016年,第32次南极科学考察,朱李忠承担了一项新任务——为长城站拍摄“三维影像”,完成长城站及周边的倾斜摄影测量,制作真三维实景地图。用无人机进行倾斜摄影测量是国际普遍应用的测绘技术,但在南极,却难上加难。

无人机适合在风速5米/秒的条件下作业。南极的大风一吹,工作就被迫暂停。于是,等风停成了朱李忠工作的常态。从进入长城站到等来合适的天气,他足足等了21天。

通过国内技术团队支撑和不断实践摸索,朱李忠解决了地面站软件出错、无人机无法起飞等突发状况,在长城站成功开展了无人机倾斜摄影测量,获取到我国首张南极考察站区真三维实景地图。

目前,黑龙江测绘局已获取长城站、中山站、恩克斯堡岛等区域的实景三维地图,为数字南极和智慧科考站的建设提供三维模型数据支撑。

从平面到立体,不仅是产品形式的转变,更是服务的转变。

“这主要体现在三方面,一是促进位置坐标数据与其他学科多源数据的交叉分析,为考察现场提供决策支撑;二是将传统地形图变为真三维实景地图,提升了全流程应急测绘保障能力;三是通过多源地理信息平台,可以更好地呈现南极变化、南极历史等,做好科普宣传。”极地测绘工程中心主任齐忠华介绍。

面向“十四五”,黑龙江测绘局极地测绘工程中心将立足“两支撑,一提升”原则,推动南极测绘基准体系建设与维护常态化,做好极地基础地理信息资源建设,推进南极大陆多源地理信息资源融合和变化监测,建立极地时空信息大数据库、极地地理信息公共服务平台和应用服务体系等,为我国极地科学考察的政府决策、科学规划、科学研究提供地理信息服务保障。

新技术、新装备、新任务,引领黑龙江测绘局的极地测绘人踏上了新的征程。“在今年至明年执行的中国第38次南极考察中,黑龙江测绘局将首次使用复合翼无人机开展较大面积的低空航空摄影,如果成功,便开了先河。”齐忠华说,“只要国家需要,我们义不容辞。”

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