无人机的爆炸:地球科学的新技术

无人驾驶飞机(uav)是一种远程控制飞机，可以与先进的视觉技术相结合，用于多种目的。无人机起源于军事工业综合体，主要用于战争中的监视和作战能力。然而，在过去几年中，它们的用途越来越多地在战场之外以及商业和私人领域得到认可;包括在科学研究中。它的一个特别有趣的使用背景是在地球科学领域积累新的数据。

无人机在地球科学领域的影响力越来越大。从北极寒冷的荒原到亚马逊热气腾腾的丛林，小型、相对便宜、灵活的无人机使研究人员能够从新的角度观察世界，并进入不适宜居住的地区。这项新技术是如何被使用的?这对未来意味着什么?

无人机最初用于地球科学，只是拍照。其中一个例子是用它们来记录冰岛的冰川系统。无人机拍摄的图像已被用于研究冰川覆盖的面积以及冰川边缘位置的变化等过程。它们也被用来研究更古老的冰川特征，如冰川地貌及其留下的印记。在这种情况下使用无人机的最大好处是，您可以快速访问新区域的图像，也可以访问不断变化的环境的重复图像;这是传统的航空摄影和地面测量方法无法做到的。计算机视觉和图像匹配技术的最新进展意味着，如果从各种角度拍摄这些图像，可以用来生成高分辨率的景观3D模型。这实际上是二战时期摄影测量技术的演变(使用两张重叠的照片来创建3D效果)，为科学家创造了一个更“完整”的工作环境。

然而，科学家们并不满足于仅仅在无人机上绑一个摄像头!随着技术的进步和更重的有效载荷可以飞行，我们越来越多地看到先进的视觉技术，如激光雷达(光成像探测和测距)部署到战场。也许这方面最著名的例子是在亚马逊地区发现的地理符号，即蚀刻在地形上的大型几何图案，这可能意味着人类的遗迹
消失已久的文明。借助激光，再加上无人机的便携性和灵活性，我们可以透过经常掩盖真实景观的森林树冠，得出令人吃惊的新结论。通过这些大规模的人造土方工程的可视化，现在有人提出，亚马逊雨林可能很少或根本没有可以被认为是“原始”雨林。相反，我们今天看到的景观可能是历史上人类影响的结果，因此重新理解亚马逊可能是“次要”雨林。根据这些发现，也许有人会说我们真的处于人类世，一个人类的地质时代，今天通过“天空中的新眼睛”向我们揭示。

无人机技术主要应用的另一个例子是其在相地质评估中的应用，在特定沉积和断裂条件下形成的独特岩石单元，以及与断层相关的裂缝测绘，由构造活动导致的基岩裂缝。换句话说，无人机被用来检查岩石在地震和相关压力下的位置和反应。
石油和天然气工业毫无疑问，我们在这一特殊应用中处于领先地位，利用该技术更快速、更准确地评估潜在开发的自然资源储层。通过资助和开发进一步的应用，工业界的利益与学术界的利益相互交叉。无人机在这里的关键用途是它能够提高数据采集的速度和规模。在这项新技术出现之前，数据采集受到地质学家一天可以覆盖多少地面的限制。有了无人机，整个地区可以在短时间内被覆盖，各种各样的仪器包提供了新的、深入的世界视野。

无人机应用的最后一个也许是最引人注目的例子是火山学家使用它从地球上一些最危险的地方收集数据，特别是
活火山的熔岩湖。在人类无法到达的地方冒险，无人机可以为科学家评估可能的样本收集地点，也可以自己收集样本。在如此危险的地点，一些无人机迷路可能是不可避免的。然而，这通常被认为比失去科学家更可取……特别是在这种情况下，无人机进入曾经无法到达的区域的能力可以收集以前未研究过的现象的新数据，例如间歇泉和气体喷口等不适宜居住的环境中出现的生命形式。随着这项新技术的应用，地球上未开发的空间变得越来越小。

在所有这些例子中，无人机允许科学家通过新的视角从新的领域收集数据，迫使科学家以不同的方式处理自然现象。一个主要的区别是数据的积累速度远远超过任何模拟方法。这些超负荷的数据给科学家提出了新的问题。一方面，无人机以快速的速度积累数据，另一方面，从所有数据中创建有意义的分析需要更多的时间，例如创建3D模型，数字化地图或提取方向数据。这些数据积累的速度可能超出人类的能力，从而引入了对数据分析过程自动化的需求。

随着无人机在地球科学领域提供的所有创新，还有一个问题是，这些新知识如何影响地球科学领域的传统观测方法。无人机的鸟瞰图相当于被观察到的自然现象的一定距离。即使有了可以读取微观信息的先进技术，人与自然的物理关系也被无人机的镜头所取代。对地球科学家工作的基本描述是分类，换句话说，就是从混乱中建立秩序。这主要是通过简单的测量行为来完成的。正如开尔文勋爵所说，“如果你不能测量它，那么它就不是科学。”通过无人机观察的视角和依赖如何偏离通过良好的“地面真相”发现的分类方法?一个例子是关于地球科学家测量自然现象的参数。测量的起源是基于人体与自然的比例。例如，拇指的宽度是英寸的基础，而人的脚作为测量一英尺的基础，等等。 The drone and the data it can accumulate creates a new relationship of scale; one not based on a physical relationship of the observer to the phenomenon but rather based on a distanced observation from an aerial perspective of the drone. Scale thereby, becomes a new frontier for setting parameters in measuring natural phenomenon through a drone. This emphasizes the reality that we are no longer looking at the natural world as it is, but rather our observations are becoming dependent on the filter of its reproduction, which gets further manipulated through the automating processes of software.

通过使用无人机，我们可以从一个全新的视角和角度看地球。我们可以看到无人涉足的地区，使世界的大部分地区突然进入人类的视线。个人有机会以一种以前不可能的方式收集数据并参与由此产生的科学论述。结合诸如Google Earth©和GRASS GIS©等公开的地理观察和分析系统，任何人都可以成为地球和生活在地球上的人们的调查员。我们认为，空中视角的民主化是一件积极的事情。蜂拥而来的个人协助
灾后的映射2010年海地地震和随后发生的许多自然灾害也许就是最好的例子。在这种情况下，我们已经看到了非政府组织迅速收集开源已有数据和企业捐赠图像的能力。结合来自实地人员的信息——包括援助机构，但最重要的是来自受影响的人，通常通过移动网络和社交媒体;与传统的采集方式相比，可以获得更详细、更准确的现场和现场人员的图像。

无人机提供了一种观察我们生活的世界的新方式。知识是经验、实验、思想和时间不断发展的结果。毫无疑问，目前对无人机的迷恋正在引领知识的新进化。