使用无人机和热成像监测爆炸性火山

圣玛丽亚火山的图片在危地马拉。

研究人员用危地马拉火山的厘米分辨率创建了新颖的3D模型。

由于难以接近和坍塌或爆炸的高风险，迄今为止，活火山的成像一直是火山学中的巨大挑战。来自波茨坦的德国地球科学研究中心GFZ的埃德加·佐恩（Edgar Zorn）周围的研究人员现在正在展示在危地马拉圣玛丽亚火山进行的一系列光学和热成像相机重复调查飞行的结果。无人机被用来观察熔岩穹顶，这是一个粘性的熔岩塞。研究人员能够证明，熔岩穹顶在两个不同的时间尺度上显示出运动：穹顶的缓慢扩张和生长以及粘性熔岩的快速挤出。该研究发表在《科学报告》杂志上。

飞行的热图像在圣玛丽亚火山熔岩圆顶的。

研究的第一作者，GFZ的埃德加·佐恩（Edgar Zorn）说：“我们为无人机配备了不同的摄像头。”“然后，我们以各种间隔将无人机飞过火山口，使用特定类型的立体摄影技术以前所未有的精度测量熔岩流和熔岩穹顶的运动。”通过比较无人机的数据，我们能够确定火山的流速，运动方式和表面温度。这些参数对于预测爆炸性火山的危险非常重要。研究人员还成功地从这些数据中得出了熔岩的流动特性。

“我们已经证明，无人机的使用甚至可以在安全距离内完全重新测量地球上最危险和最活跃的火山，”埃德加·佐恩继续说道。GFZ的火山学家托马斯·沃尔特（Thomas Walter）表示：“对无人机的危险火山进行定期和系统的调查似乎几乎是可以掌握的，”他还参与了这项研究。

圣玛丽亚火山卡连特火山锥上使用的两架无人机摄像机一方面能够拍摄高分辨率照片，另一方面能够进行热成像。使用特殊的计算机算法，研究人员能够从这些图像创建完整而详细的3D模型。他们获得了火山的3D地形和温度模型，其分辨率仅为几厘米。

无人驾驶飞机的任务大大降低了火山学家的风险，因为摄像机可以直接飞行到危险地点，而科学家们不必自己靠近危险地点。相反，最大的挑战在于模型的后处理和计算。“必须精确定位各种航班的3D模型，以便可以对其进行比较。这需要艰苦的细节工作，但付出的努力是值得的，因为即使是最小的动作也可以立即看到，”埃德加·佐恩（Edgar Zorn）说。“在研究中，我们提出了一些表示和测量某些地面运动的新可能性，这对于将来的项目可能非常有用。”

参考：埃德加·U·佐恩（Edgar U. Zorn），托马斯·R·沃尔特（Thomas R.Walter），杰弗里·B·约翰逊（Jeffrey B.Johnson）和勒内·马尼亚（RenéMania）的“基于UAS的危地马拉桑蒂亚吉托熔岩穹顶跟踪”，科学报告，2020年5月25日。
10.1038 / s41598-020-65386-2