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无人机用光学和热成像摄像机监测火山爆发

火山的存在不仅会对其周围的人类带来影响,而且对研究它们的科学家也有着潜在的危害。随着热成像无人机(UAV)的使用日益增多,科学家们现在有了一个强大的工具,可以更好地监测活火山,而不会令自己陷入危险的境地。使用热成像无人机比传统的监测方法更加安全,而且无人机还可以提供一些重要的数据,帮助人们更好地了解火山,从而更好地预测火山爆发等情况如何影响旅行和其他活动。

在众多的好处中,旋转式和固定翼热成像无人机主要可以提供的是火山周围的空中探测。这其中包括利用光学和热成像技术,来详细地监测火山的任何活动和变化。熔岩穹丘具有两种以前没有观察到的生长和变化,即熔岩在穹隆内的缓慢膨胀和挤压。有趣的是,这种类型的摄像机使得研究人员无需要在火山上部署设备即可进行科学家们想要进行的测量任务,其中包括测量熔岩流速、熔岩穹丘的运动模式和火山表面温度。这一切都是用高分辨率立体摄影设备完成的。这也使得制作火山的3D模型成为可能,其中还包括对整个火山的温度估计。关键是,一些最危险的火山现在不仅可以更安全地进行监测,而且这些数据还可以用于预测潜在的喷发。通过部署热成像无人机,研究人员可以几乎不间断地监测不断变化的属性。这项研究与早期使用3D图像和热成像技术绘制活火山图的工作类似,也得到了类似的结果。

许多其他的研究项目也应用了热成像无人机。这其中包括使用无人机监测活火山的喷发(如西西里岛的埃特纳火山),也测量了熔岩流的体积。在这种情况下,利用光学监测的点创建数字高程模型(DEM),然后使用该模型创建一个3D地图,并对一次火山喷发事件中流出的熔岩量进行估算。这有助于监测火山喷发的规模和大小,也能提供关于给定火山事件对人类生命和财产的危险程度的数据。此外,研究表明,热成像无人机对火山体积变化的长期监测是有效的。在印度尼西亚的一项研究中,热成像无人机被用于测量火山体积损失,并通过摄影测量法得到了喷发过程中的体积损失量。这项研究证明了火山构造绘图和长期监测的重要性。

大多数的相关研究都在火山附近使用了无人机,有时甚至在火山区域内飞行,有些其他研究也使用了高空固定翼无人机。这种无人机能够在可见视线之外飞行,以监测可能干扰空中飞行的羽流。在危地马拉进行的研究中,研究人员利用热成像无人机携带的传感器进行羽流探测和测量,该传感器还捕获可与羽流数据结合的大气数据。测量烟羽流和可能带来潜在危险的灰烬和火山灰,可以安全地监测羽流对空中飞行的影响程度。这项工作表明,想要更好地监测火山,就需要多尺度数据,其中包括近距离和远距离的数据,而在火山喷发期间对羽流的了解(对于安全性来说)也是至关重要。

在过去的十年里,热成像无人机越来越多地被用来监测火山的不同方面,例如火山的活动状态,以及火山喷发前火山膨胀时的熔岩穹顶。此外,监测火山羽流可以提供一种更好的方式,向航班发出警告,并就火山爆发可能对航班飞行造成的危险提供指示。随着热成像无人机监测火山的方式越来越多,人们应该开始以一种新的方式(不必把人和昂贵的仪器置于潜在的危险之中的方式)来更多地了解火山活动。

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