由于到達(dá)難度和崩塌爆炸的危險(xiǎn)性，活火山視頻成像一直是火山學(xué)研究的一大挑戰(zhàn)。近日，來自德國GFZ研究中心的研究人員利用搭載了FLIR TAU 2熱像儀的大疆Phantom 4 Pro四旋翼無人機(jī)，對火山進(jìn)行了多次飛行拍攝，展示了在危地馬拉圣瑪麗亞火山。德國研究者將利用無人機(jī)觀察熔巖丘（熔巖丘是由高黏度的熔巖噴出形成的許多單個(gè)的熔巖流形成）的研究成果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）雜志上。

該無人機(jī)將4K光學(xué)相機(jī)圖像與FLIR熱像儀圖像進(jìn)行數(shù)字結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了可見光與熱成像相結(jié)合的視頻。利用算法對這些視頻分析后，能夠完成厘米級(jí)精度的火山三維模型。該模型包含了多種無法從地面收集到的參數(shù)信息，這些參數(shù)對于預(yù)測火山爆發(fā)的危險(xiǎn)性很重要。

研究發(fā)現(xiàn)，熔巖穹丘在兩個(gè)不同的時(shí)間尺度上都有運(yùn)動(dòng)：緩慢的擴(kuò)張和生長，以及粘性熔巖的快速擠壓。該項(xiàng)研究的第一作者、來自GFZ的 Edgar Zorn博士說：“我們給無人機(jī)配備了不同的攝像頭。然后以不同時(shí)間間隔在火山口上空飛行，并利用特殊的立體攝影技術(shù)測量熔巖流和熔巖穹丘的運(yùn)動(dòng)，其精度前所未見?！蓖ㄟ^比較無人機(jī)的數(shù)據(jù)，研究小組能夠確定火山的流速、運(yùn)動(dòng)模式和表面溫度。

研究人員還成功地從這些數(shù)據(jù)中得出了熔巖的流動(dòng)特性。Zorn表示：“我們已經(jīng)證明，使用無人機(jī)可以幫助徹底重新測量地球上最危險(xiǎn)、最活躍的火山，而且是在安全距離之外。”根據(jù)這項(xiàng)研究，該無人機(jī)在圣瑪麗亞火山卡里恩特火山錐上使用的兩種攝像頭，既可以拍攝高分辨率照片，又可以完成熱成像測繪。研究人員表示，利用無人機(jī)便可實(shí)現(xiàn)對危險(xiǎn)火山的定期、系統(tǒng)的調(diào)查。

研究人員利用算法能夠從這些圖像創(chuàng)建出完整、詳細(xì)的3D模型，以獲得該火山的三維地形和溫度模型。無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)大大降低了火山學(xué)家的風(fēng)險(xiǎn)，而最大的挑戰(zhàn)在于對模型的處理和計(jì)算。Zorn總結(jié)道：“在這項(xiàng)研究中，我們提出了測量某些地面運(yùn)動(dòng)的新可能性，這對于未來項(xiàng)目來說大有益處。”