3、无人机与光场成像技术在火山监测与流体测量中的应用

无人机与光场成像技术在火山监测与流体测量中的应用

1. 无人机在火山气体监测中的应用

在火山研究领域，无人机正发挥着越来越重要的作用。传统的NASA无人机在多高度观测或在感兴趣区域分布飞机进行观测方面存在不足。然而，像Aerovironment公司的Dragon Eye（起飞总重约2.7千克，有效载荷500克）和具有潜力的多飞机Apollo微型无人机系统等微型无人机则情况不同。

这些小型无人机比大中型无人机更具灵活性，必要时也更容易牺牲使用。并且，它们已被证明能够执行有用的科学任务。同时，浮空器（如系留气球和风筝）也是在火山附近特定地点进行长时间测量的合适平台。

以哥斯达黎加的图里亚尔瓦火山为例，研究团队计划在2015年3月在该火山的排放羽流中部署多达六架Dragon Eye无人机。图里亚尔瓦火山是中美洲最大的火山结构之一，过去几百年内有过火山灰流喷发，目前处于活跃状态，不断释放水蒸气和二氧化硫气体羽流，偶尔还会有小型的水热岩浆喷发。

研究团队和哥斯达黎加大学（UCR）的同事们过去近两年里，每月两次使用NASA的Dragon Eye、UCR的Vector Wing 100和Vantar无人机以及浮空器对火山羽流进行了系统采样。

接下来，研究团队计划采用传感器网络模式，使用小型无人机阵列创建二维和三维原位采样网格，对图里亚尔瓦火山的二氧化硫羽流进行时间序列的面积和体积快照采样。这对于验证多光谱卫星图像中物种柱丰度估计至关重要，也有助于提高对火山二氧化硫通量的估计，而二氧化硫通量的变化可能是火山喷发的前兆。

火山二氧化碳排放具有二分性，来自火山主通风口的排放较强，而通过众多裂缝或断层的排放则较为分散。这些排放会导致树木根系窒