在不断变化的气候变化格局中，地理空间科学成为应对不断变化的世界的复杂性的关键参与者。欧洲航空测量工业协会 (EAASI) 将航空测量推向人们的关注焦点，揭示了其在气候变化监测中的基本作用。

在过去的二十年中，航空测量技术取得了重大进步，彻底改变了载人航空测量作业。这些进步提高了航空测量的准确性、效率和多功能性，扩大了其在各个领域的应用。

与此同时，气候变化的加速速度令人震惊。根据世界气象组织 (WMO) 的数据，2023 年是有记录以来最热的一年。自六月以来，陆地和海洋表面温度普遍偏高，南极海冰水平也出现前所未有的下降。令人不安的是，自世纪之交以来，受干旱影响的面积猛增了 29%。极端天气事件的发生频率不断飙升，描绘出一幅令人沮丧的景象。如果不遏制温室气体排放，这些影响将会加剧，带来更严重的后果。

航空测量有何帮助？航空测量在气候变化监测中发挥着至关重要的作用。现代空中平台可以收集各种数据，从而能够在大空间范围内跟踪土地覆盖、植被健康和其他气候变量的变化。飞机和直升机可以进入难以到达或危险的地区，这对于监测冰川、冰盖和沿海地区等偏远地区至关重要。数据收集的频率很高，可以随着时间的推移对气候变量进行一致的跟踪，并有助于更全面地了解气候变化。

气候变化监测与载人航空测量

事实上，航空测量与气候科学的融合可以追溯到 1947 年，当时一架美国海军飞机开始对北极冰盖进行首次航空测量。从那时起，科学和政府组织经常使用航空测量来捕获有关环境变化的数据。最具说明性的例子之一是美国宇航局进行的冰桥行动，该行动细致地测量了海冰、冰川和冰盖的高度、深度、厚度、流量和变化等参数。从 2009 年到 2019 年，冰桥——同类中最广泛的极地机载调查——经过精心设计，旨在剖析冰层的年度厚度变化。此外，它的目的是弥合 ICESat 和 ICESat-2 极地观测卫星之间的关键数据差距。在此期间，ICE Bridge 完成了令人震惊的 1,056 项科学任务，积累了大量数据，这些数据不仅重新定义了而且彻底改变了对冰冻圈的理解。

通过遥感、机载数据和其他地理空间数据源获得的准确地图，利益相关者可以深入了解气候模式和脆弱性，从而实现战略干预。正如本文所强调的，EAASI 成员公司提供了各种具体实例。

森林和植被监测的航空测量

近年来，激光雷达和高光谱成像已逐步集成到航测飞机中。激光雷达传感器发射激光脉冲来测量到地面物体的距离，创建密集的点云，可用于生成高精度的 3D 模型。高光谱成像传感器可捕获可见光谱以外的各种波长的图像，可用于识别不同类型的材料和物体。

配备此类传感器的载人航空测量已成为监测植被变化的游戏规则改变者。例如，激光雷达可以精确绘制森林 3D 地图，有助于量化植被密度并评估森林砍伐的影响。多光谱成像可以对植被健康状况进行综合分析，检测压力和退化。这些宝贵的数据可指导保护工作，并为减少森林砍伐和加强碳固存的政策提供信息（参见案例 1 和 2）。

森林遗产保护

无论是原生森林还是人工林，森林都是宝贵的生物多样性宝库，需要保护。原生森林孕育着丰富的本土物种，其中包括智利南洋杉，因其古老的起源而成为国家象征和活化石。

Arauco 公司寻求资源利用的精确信息，同时保护动植物群。 GEOFIT 与 HELIGRÀPHICS CHILE 合作开展机载激光雷达测量和航空摄影任务。收集的数据用于创建清单，包括体积计算和运营森林的地理配准。每年，都会对 350,000 至 600,000 公顷的土地进行精心绘制，突显智利对可持续森林管理和保护独特生物多样性的贡献。

传统的植被评估方法需要大量的实地工作和人力资源。机载激光雷达技术简化了这一过程，飞机每小时扫描和拍摄数百公顷的森林，发射激光脉冲来捕获植被和地形。数据处理后，生成详细的三维表示，从而能够根据树木位置、植被密度和地形特征精确估计木材体积。

随后，该团队通过将航空图像与激光雷达测量（使用的传感器是 RIEGL Vux-240）相结合来创建正射马赛克，提供高度准确的森林地理和视觉表示。这些信息有助于提高森林管理效率，减少砍伐面积。

紧凑城市中的绿色基础设施

Mapsoft 最近为塞尔维亚景观设计师协会完成了一个备受瞩目的项目。目标是量化贝尔格莱德的绿化情况，以应对过去几年多孔表面的损失。通过这种量化和地理空间情景建模（例如，在某个位置种植更多一定高度的树木的影响），可以得出未来发展的城市规划细则（例如，在某些区域保持最低数量的树木）。通过这些措施，决策者的最终目标是提高城市生活质量并减少空气污染。

为了提供答案，Mapsoft 使用固定翼飞机上的 Teledyne Geospatial Optech Galaxy 绘制了整个城市的地图。由此产生了城市土地覆盖、建筑物的 3D 模型和足迹、按坡度分类的屋顶以及树木位置和树冠的地图。该分析利用丰富的数据得出生态指数，描述城市地块的健康状况。

该研究的邻域之一的激光雷达衍生向量。地图显示了各种特征。灰度图显示低生态指数（灰色）和高生态指数（绿色）。有趣的是，植被最高的地区的生态指数也最高。大面积的灰色区域（低生态指数）再次证实了该项目的动机，即城市空间缺乏绿化，需要它减少污染并提高生活质量。

调查冰冻圈

气候变化正在对冰冻圈产生重大影响：冰冻圈是地球系统的冰冻部分，包括冰盖、冰川、海冰、积雪、永久冻土以及冰冻的湖泊和河流。冰冻圈通过将阳光反射回太空、调节海平面和储存淡水，在地球气候系统中发挥着重要作用。

在监测冰冻圈变化领域，采用合成孔径雷达（SAR）和热红外成像等遥感技术的载人航空测量至关重要（见案例3）。 SAR 可以穿透云层和黑暗，提供有关冰运动和结构的详细数据。热红外成像有助于分析冰川、冰盖和极地地区的表面温度。这些见解对于了解冰融化模式和预测海平面上升以促进明智的适应和缓解策略至关重要。

进行热/RGB 图像组合飞行

在奥地利 Pasterzenkees/Großglockner 上空的热/RGB 图像组合飞行项目体现了航空图像在监测山地冰川方面的实用性。该项目回应了理解和解决气候变化带来的冰川衰退的紧迫性。冰川消融的速度之快正在将传统的冰川观测方法推向极限。冰川热成像是确定冰川表面碎片层厚度的好工具。此外，热成像图像可用于验证能量平衡模型、对冰川表面进行分类并确定冰川表面融水径流。

卫星和无人驾驶飞行器（UAV）通常用于此目的。但是，也有一定的限制。卫星能够大规模覆盖冰川区域，但只能提供粗略空间分辨率的产品。与此同时，无人机提供高分辨率数据，但空间覆盖范围受到严重限制。该测试项目旨在证明机载热飞行的可行性。通过在冰川学中使用机载热成像技术，也许可以缩小卫星和无人机数据之间的差距。此外，应在监测冰冻圈的背景下确定可能的进一步应用。

AVT 以两种不同的分辨率飞越该区域。热飞行的分辨率为60cm和120cm。 RGB 图像的分辨率要好得多（10 厘米和 25 厘米）。应该注意的是，热数据并不代表表面温度，而是代表记录的表面长波红外 (LWIR) 或热红外范围 (TIR) 辐射，其强度由传感器“转换”为温度值（°C 或开尔文）。

该项目通过促进冰川研究和了解冰冻圈变化来支持应对气候挑战。 AVT 的项目展示了气候变化背景下航空测量在监测山地冰川方面的重要性。

灾害风险管理、响应和恢复工作的关键工具

航空测量在灾害风险管理、响应和恢复中发挥着至关重要的作用（见案例4）。高光谱成像可以识别微妙的环境变化，有助于风险管理、灾后损失评估和恢复计划。摄影测量有助于创建高分辨率 3D 模型，协助灾难影响分析和恢复策略制定。快速、准确的灾后数据采集有助于有效响应和恢复能力建设。

山火多发地区的财产风险评估

随着世界气候变化，地理空间技术可以帮助绘制、分析和可视化信息，以更好地了解和缓解野火风险等关键的全球挑战。 Vexcel Imaging 使用其 UltraCam 传感器收集 30 多个国家的高分辨率航空图像，将其与人工智能 (AI) 分析相结合，并揭示美国加利福尼亚州等野火多发地区的关键财产信息。提供多条数据，包括宝贵的防御空间信息，用于确定财产免受火灾危险的安全程度和保护程度。在加利福尼亚州，防御空间被分为四个缓冲区，这些缓冲区以 5、30、100 和 200 英尺（1.5、9、30.5 和 61 米）的增量从地产延伸出来。

使用此分析，房主和保险公司可以共同创建详细的财产风险评估，以评估每个区域中树木过度生长或建筑物附近可能导致野火损坏或对财产或房屋造成危险的情况。

沿海和河流监测

为了监测海岸和河流的变化，载人航空测量采用了测深激光雷达和摄影测量（参见案例 5）。测深激光雷达提供精确的水下地形测绘，这对于研究海岸侵蚀及其对栖息地的影响至关重要。摄影测量有助于监测河岸侵蚀和沉积物输送。这些见解有助于可持续的沿海和河流管理，以应对气候变化带来的挑战。

测深项目

伍尔珀特签订合同，获取圣卢西亚整个陆地和沿海地区的地形浴激光雷达数据。该合同是根据世界银行减少灾害脆弱性项目（DVRP）签署的，该项目旨在显着降低圣卢西亚和东加勒比地区遭受自然灾害和气候变化的脆弱性。

2022 年，Woolpert 与太平洋共同体签订合同，为汤加王国收集地形浴激光雷达数据和航空图像。收集数据是为了支持导航安全、基础设施规划和修复以及灾难恢复和恢复的航海图绘制。该项目是太平洋共同体太平洋复原力计划的一部分，该计划也由世界银行资助。它正在努力加强早期预警系统，提高易受飓风、风暴潮、沿海洪水、地震和海啸等自然灾害事件影响的太平洋岛国的自然灾害和气候变化抵御能力。

Woolpert 为多个美国机构提供了支持，包括联合机载激光雷达测深专业技术中心 (JALBTCX)、国家大地测量局、国家海洋和大气管理局 (NOAA NGS)、海岸管理办公室、国家海洋和大气管理局 (NOAA OCM) 以及美国地质调查局 (USGS) 在太平洋地区和美国进行地形探测激光雷达数据采集，用于沿海复原力、建模和风暴后响应。最近在阿拉斯加，此类数据为 JALBTCX 和 NOAA NGS 台风 Merbok 后风暴后响应航空调查提供了支持。

领先的地理空间专家 Woolpert 在全球范围内提供包括地形和测深激光雷达数据在内的航空测量服务，以协助政府和当地社区做出明智的决策，以减轻自然灾害的影响。 

在美国，伍尔珀特在每个飓风季节开始时收集佛罗里达州多个县海岸线的高密度激光雷达。如果发生飓风或强风暴，则再次捕获激光雷达并进行比较分析。为了帮助当局更好地规划和减轻海岸线侵蚀，我们对两个数据集之间的海拔变化进行了建模，并对沙子流失和增加发生的位置进行了体积分析。这些从空中获取的数据使沿海社区能够评估脆弱性并规划下一步的恢复措施。

结论

随着气候变化继续重塑世界，载人航空测量和地理空间科学的结合是不可或缺的力量。航空测量的发展是以显着进步为基础的，这些进步彻底改变了地理空间行业。激光雷达、高光谱和热成像等尖端传感器技术的集成使测量人员能够创建高分辨率 3D 模型并准确识别材料。更长的续航时间和范围扩大了不间断覆盖广阔区域的能力，同时复杂的数据采集系统可以有效管理大量数据。先进的稳定性和振动控制机制的结合确保了测量结果的一致性和准确性。这些技术飞跃共同促成了全面而精确的地理空间数据集，最终使社会能够更有效地应对气候变化。

然而，如今这不仅仅是数据收集。正如GIM International之前的文章中提到的，地理空间和测量行业正在经历一场深刻的演变，从传统的数据收集转向新的数据分析。虽然数据收集仍然是不可或缺的，但分析地理空间信息的力量现在对于破译气候变化的复杂影响比以往任何时候都更加重要。测量员已转变为专业数据分析师，是应对气候变化的重要补充。

情景模拟，特别是数字孪生，有可能彻底改变气候适应能力的决策。这些模型可以模拟各种与气候相关的场景，提供对脆弱性和必要适应的见解。数字孪生能够实现主动规划和管理，保护人类和地球免受气候变化不断升级的影响。

虽然机载数据收集仍然是基石，但真正的力量在于无缝组合和利用不同来源的数据的能力。这种协同作用改变了游戏规则，使社会能够以无与伦比的精确度揭示气候变化和土地退化的多方面影响。通过融合航空测量、卫星图像、地面数据和先进传感器技术的见解，我们对不断变化的世界有了全面的了解。通过这种多层次的方法，我们可以装备自己应对气候变化带来的挑战，掌握做出明智决策、适应不断变化的环境并努力实现更可持续的未来所需的知识。

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