在科学界,南极、北极和青藏高原一起被称为地球三极。在如此神秘的地方,人类从未放弃探寻其奥妙的梦想。40年前的秋冬之际,中国人开启了一项中华民族前所未有的伟大探索——南极科学考察。从此,地球两极不断出现中国人的身影。一代又一代科考队员勇闯极地,从第一次将五星红旗插上南极洲,到在南极冰盖最高点建起考察站;从没有一艘专业极地科考船,到海陆空立体化作业;从带回第一块南极陨石样品,到领跑南大洋系统研究……
40年光辉历程,40载不懈奋斗。2024年2月,习近平总书记在致中国南极秦岭站重要贺信中指出:“40年来,在党的领导下,我国极地事业从无到有、由弱到强,一代代极地工作者勇斗极寒、坚忍不拔、拼搏奉献、严谨求实、辛勤工作,取得了丰硕成果。”习近平总书记对极地工作的高度肯定,激励着每一位极地考察工作者,同时也吹响了新时代新征程极地工作高质量发展的号角。
极地考察,测绘先行。在我国极地考察的队列中有这样一支队伍,他们自2002年开始执行极地考察测绘任务,已经先后参与22次南极考察和1次北极考察,共派出70人次执行极地考察任务。期间,他们先后承担并完成10余项国家极地基础测绘项目,参与完成10余项国家极地重大科研项目,产出了大量极地测绘成果,为我国开展极地科学研究、环境保护和综合管理等方面提供了及时准确科学的测绘地理信息服务保障。他们就是来自自然资源部黑龙江测绘地理信息局的极地测绘团队。
南极环境是残酷的,强风雪,超低温,强紫外线,遍地冰雪,70%以上淡水的储藏地却是世界上最干旱的地方,深不见底的冰裂缝隐藏在几千米厚的冰盖上,曾经吞噬了多国的考察队员和车辆。这里气候寒冷且没有植被,4093米的南极内陆最高点,有着其他大陆6000多米的含氧量。残酷的环境,无时无刻不在威胁着人的生命安全。这里是最难到达的大陆,也是人类不可接近之极。
在南极开展测绘考察工作,需要克服的不仅仅是肌肤之痛,也有不期而遇的危险和长久的孤寂无助,短暂的考察时间往往伴随着背水一战的决心和工作过程的煎熬。
40年来,黑龙江测绘地理信息局一批批南极测绘队员始终以习近平总书记对自然资源工作特别是极地工作的重要论述和重要指示批示精神为遵循,勇斗极寒,团结拼搏,无私奉献,推动卫星导航定位、遥感、地理信息系统等新型基础测绘技术手段在极地考察中广泛应用,促进极地测绘由传统测绘向新型测绘转变,多项测绘成果和技术填补了我国极地测绘的空白。
——探索构建适用于南极恶劣自然环境和复杂地磁环境的自主多载荷中低空航空摄影测量系统,该系统具备大面积、高精度、多源遥感影像数据现场快速获取、处理和产品制作能力,改变了南极传统测绘作业模式;首创采用直升机平台加挂非量测相机开展南极低空航空摄影测量的先河,成功制作出符合国家标准规范的地图产品;突破南极强地磁干扰,首次成功开展多旋翼无人机和复合翼无人机低空摄影测量,制作了我国第一幅南极长城站实景三维地图;成功研制了通用于考察直升机平台的视像采集系统;基于无人机倾斜摄影测量技术,开发了长城站、中山站、秦岭站和其他重点考察区域实景三维地图,相关成果被自然资源部、国家数据局评为2024年实景三维数据赋能高质量发展创新应用典型案例。
在南极长城站进行大地控制点观测。
——率先利用资源三号、高分七号等自主遥感卫星资源,研制符合国家标准规范要求的南极系列比例尺地形图产品。制作《南极地图集》《南北极三维裸眼光栅地图》《南极洲全图》《北极全图》等南极考察实施保障、南极考察动态和南北极考察航线等系列专题图产品,并及时向国家极地考察管理部门提供,在极地考察重大决策和制定方案过程中发挥了重要作用。
——持续开展自主和国际多源地理信息数据标准化入库工作,构建了极地地理信息数据库和三维“遨游极地”平台,实现由二维数字虚拟向三维实景决策支撑的转变。
——自2012年第29次南极考察开始,派出16人次全程参与我国第5座南极科学考察站秦岭站的选址建设以及我国首个企鹅保护区选址规划、调查工作。自2020年第37次南极考察开始,派出10人次执行重点区域岸基考察任务。此外,还保障了长城站、中山站、泰山站和昆仑站建设和运行管理。
黑龙江测绘地理信息局极地测绘工程中心副主任朱李忠作为参与秦岭站选址建设的一名科考队员,至今仍清晰地记得奠基当天令人激动的场景。在嘹亮的国歌声中,五星红旗第一次在恩克斯堡岛上空缓缓升起,虽寒风凛冽但每个人都心潮澎湃。
“七下南极,我最深刻的记忆就是亲身历经了从依赖于脚步丈量的南极传统测绘向信息化测绘的转变。起初,我从事的是基础测绘,如布点、布网、出图等,到现在已进入到全面的地理信息融合服务与保障。‘极地考察测绘先行’变成了‘极地考察测绘随行’,‘单一产品、事后保障’变成了‘全流程、实时、综合决策’。”朱李忠说。
2016年,第32次南极科学考察,朱李忠承担了一项新任务——为长城站拍摄三维影像,完成长城站及周边倾斜摄影测量,制作真三维实景地图。用无人机进行倾斜摄影测量是国际普遍应用的测绘技术,但在南极却是难上加难。
无人机适合在风速5米/秒的条件下作业。南极的大风一吹,工作就被迫暂停。于是,等风停成了朱李忠工作的常态。从进入长城站到等来合适的天气,他足足等了21天。
通过国内技术团队支撑和不断实践摸索,朱李忠解决了地面站软件出错、无人机无法起飞等突发状况,在长城站成功开展了无人机倾斜摄影测量,获取到我国首张南极考察站区真三维实景地图。
秦岭站选址建设测绘保障。
朱李忠首次在南极开展无人机低空航摄。
目前,黑龙江测绘地理信息局已获取长城站、中山站等区域的实景三维地图,为数字南极和智慧科考站建设提供了三维模型数据支撑。
谈及40年极地测绘的宝贵经验,朱李忠认为,爱国、拼搏、坚强和团结必不可缺,每名队员都是优秀的个体,凝聚起来就是一支敢打胜仗的团队。这个过程中,党的领导和团队建设必不可少。每一次出征,极地测绘团队都传承着“党员冲锋在前、老队员倾囊相授”的传统。无论是在南极内陆寒冷刺骨的冰盖上,雪地车失去动力无法取暖,队员生命安全受到极度威胁时;或是野外考察突遇暴风雪袭击,考察队无法接测绘队员返回站区,队员们在无人岛上自救避险时;还是面对首次到达的陌生的考察区域,精心部署,确保万无一失,老队员和党员都发挥了中流砥柱的重要作用。他们的口头禅是:跟着我的脚步走,别害怕;他们的行动是:伸手,我拉你一把。20多个小时翻山越岭的长途跋涉中,最后一滴水、最后一口粮都留给他人;狂风暴雪中,干燥的衣物都留给年轻队员;为防止煤气中毒,生火取暖都由党员看守。老队员和党员的模范作用,无时无刻不在激励和感召着青年一代不断成熟、不断进步,传统在不断发扬光大,接力棒一代代顺利相传。
从老一辈手中接过极地测绘工程中心负责人的担子,朱李忠深知这担子的分量。“七下南极,在荒芜的南极大陆,我亲身经历了艰辛、挫折、无助、思念以及完成任务后的喜悦。从学生时代的理想到而今的坚守,初心从未改变。习近平总书记寄语青年:立大志、明大德、成大才、担大任。我们作为极地考察的青年一代,就要以青年的闯劲、锐气和担当,以时不我待、只争朝夕的精神风貌投入极地测绘工作,服务国家极地事业大局。我们要不断总结和用好极地测绘40年来的宝贵经验,积极主动探索测绘地理信息新技术、新服务在极地考察中的应用,以智能化技术推进极地测绘转型升级,为极地考察提供更优质的服务保障。”短短数语,彰显着极地测绘人强烈的责任感和使命感。
韩惠军,曾经七下南极的老测绘,说起当年的极地之行就像在讲述一个个波澜不惊的故事,仿佛所有的苦在他眼中都是云淡风轻。而事实上,这份苦并非常人所能想象和承受的。
2009年1月27日,中国建成南极内陆第一个考察站——昆仑站。在昆仑站工作的21天里,韩惠军面临的最大挑战就是高原反应。虽然曾经在西藏进行过高原适应性训练,但是严寒、缺氧、长途跋涉和工作强度大等多重因素叠加起来,令韩惠军血压骤升。经随队医生的调治,韩惠军休整恢复后,便立刻投入工作。
他每天开着雪地车,基于“中国墙”监测网,开展冰流速网复测和加密。零下40摄氏度的低温,一下地便瑟瑟发抖,走一步路喘三口气,在那样“可以躺着不愿意坐着,可以坐着不愿意站着,可以站着不愿意工作”的环境中,韩惠军与诸多困难博弈着,“打死也再不来南极了!”他心想。
虽有抱怨,但祖国一召唤,韩惠军便毫不犹豫打点行囊再次出发,而且一去就是7次。
2014年,雪龙船将韩惠军等13名队员送达难言岛。这里将建起一座新的科考站,建站前的一系列地质勘测、基础测绘、环境调查等工作是此次科考的重中之重。队员们要在荒芜的岛礁上宿营作业,没有任何后勤保障,住宿条件只有3座苹果房和2个木箱,吃的是自加热食品,喝的是从船上带来的水。最难的还是时间紧、任务重,南极的好天气稍纵即逝,为了抢时间,队员们憋足了劲,冒着零下三四十摄氏度的极寒,顶着十三四级大风,抓住南极极昼天象,每天工作近 20 小时,就这样连续干了 10 天。任务完成时,很多队员脸、手都冻伤了。
当国人通过报纸、网站看见北斗南极基准站建成时,很少有人会了解队员们在建站过程中遇到的困难和艰辛。因为没有任何外界资源可以调动,在南极开展工程建设难比登天。制作基准站骨架和模型板、浇筑底座要用不少钢筋、水泥、黄沙、石子,这些再平常不过的建筑材料要想在南极弄到却绝非易事。凭着超强的体力和顽强的毅力,韩惠军和队友仅用 8 天时间就完成建站任务,一座超大的基准站完美呈现在世人面前。
韩惠军近20年间七下南极,在女儿18个月的时候离开,在她28个月的时候再次离开,全赖哥嫂悉心照顾母女二人,这让一直默默支持他的妻子也偶尔会抱怨。但歉疚归歉疚,职业的责任感和荣誉感,每每让他又一次踏上征程。
“七下南极动力何在?”韩惠军答道:“有时我也纳闷也纠结,每次离开家人,我都会对她们说,这是最后一次了。可是每次回来没多久,心里又萌生了对那片神奇土地的向往。”
“南极是一个梦想。为了踏足这片圣洁的土地,一切努力都是值得的。目标就在前方,哪怕会遇到千难万险,我都会努力克服,因为我心中有爱、有使命、有责任。”韩惠军日记中的这段话回答了一切。
吴学峰(右)在南极内陆冰盖最高点开展昆仑站选址基础测绘。
吴学峰是第24次南极科学考察队内陆冰盖DOME A队的一员,他的探险旅程从2007年10月到2008年4月。4个月后,举世瞩目的北京奥运会召开了。“好像所有美好的事情都集中在那一段时间发生,当年我刚30岁出头,那一段经历简直刻骨铭心。”
南极最有科学研究价值的4个地理点位是:南极点、寒极点、南磁极点和内陆冰盖高点。19世纪,美国在南极点建立了阿蒙森斯科特站,俄罗斯在寒极点建立了东方站,法国与意大利在南磁极点联合建立了迪蒙迪维尔站,南极冰盖海拔最高的DOME A区域在21世纪前没有“主人”。中国计划在此建站。
DOME A区域海拔4093米,空气稀薄,夏季最高温度零下30多摄氏度,冬季可达零下80摄氏度,被誉为“人类不可到达之极”。为了更好地开展南极内陆考察工作,2007年底吴学峰跟随中国第24次南极考察队到达DOME A。
在20天左右的野外测绘中,吴学峰围绕DOME A区域周边,每隔5000米布设一个观测冰盖运动的测量花杆,最后形成了一个测量面积约600平方公里的矩形区域,以获取南极冰盖位移速度和方向的观测数据。这块区域后来被考察队命名为“中国墙”。
“当年我的职责主要是完成车队全线导航任务,测量沿途冰流速GPS点,还有测绘南极内陆冰盖400平方公里1∶5万地形图。我们团队的最主要任务是挑战南极内陆冰盖最高点DOME A。我们从中山站出发,过程中困难不断,低温严寒不必多说,车辆经常遇到蓝冰区。蓝冰区是南极地表积雪较少同时冰面积较大的地方,由于雪地车是胶轮的,遇到冰就打滑。我们当时会选在温度较低的时间出发,冰上薄雪层没化的时候雪面较硬,蓝冰不容易露出,雪地车容易行驶。那时候最危险的是白化天气叠加冰裂隙区域。白化天气像我们东北的冒烟雪,它是由于冰盖表面的细雪面在风力的作用下漫天飞舞,使能见度降低,只能看见车前方五六米远的地方。风大的时候,前车走过的车印隐隐约约,地面的起伏根本看不清,雪丘也辨别不清。冰裂隙区域的雪地表面龟裂,判断不出冰裂隙的实际宽度及深度。白化天气和冰裂隙区域叠加,雪撬爪很容易沉入冰缝中,造成雪橇倾斜,十分危险。”听着吴学峰的讲述,让人不禁为科考队捏把汗。
“我们驾驶雪地车穿越千余公里的冰川,沿途遇到软雪带、白化天气、冰裂隙、暴风雪、高原缺氧等恶劣自然环境的挑战。我们排除了设备故障等千难万险,终于完成了人类第二次踏上南极内陆冰盖最高点的壮举。在DOME A上,我曾有过一次历险。我和队长孙波、冰川学博士崔祥斌、气象专家丁明虎、机械师崔鹏惠一行5人,在距离驻地约100多公里的南极腹地车辆断电,不能行驶,无法供暖。我们挤在一起取暖,相互鼓励,直到百里之外的救援人员到达。”
如今,17年过去了,吴学峰从一个朝气蓬勃的青年成长为一名沉稳干练的技术骨干。“参与南极考察,于我而言不仅是职业生涯的荣耀,更是国家繁荣富强的见证者。当测量标志被我亲手埋入冰层,那份自豪难以言喻。每一项测绘成就,无论是测绘南极地图,还是为新建科考站选址,都彰显了中国测绘科技的力量,更激发了我对祖国的热爱。”吴学峰激动地说。
他在工作报告中深情写下了这段文字:“南极之行,是一次心灵的洗礼。南极大陆是如此的浩瀚而古老、深邃而邈远、辽阔而瑰丽,人类在这里显得如此的渺小。我们从未与自然走得如此之近,从未对自然产生如此真挚的感情。从雪龙船启航,直至踏上那片纯净的大陆,爱国情怀如同南极的冰雪般纯洁而深邃。特别是抵达南极内陆冰盖最高点,那份身为中华儿女的骄傲,如同极光般绚烂。”
中国第24次南极科考队合影。
南极中山站水下测绘。
2019年第36次南极科考,在罗斯海新站,唐铸和韩惠军一起紧张地开展地形图测绘。
罗斯海新站位于恩克斯堡岛,这里又被称为“难言岛”。难言岛山势险峻,布满了冰川运动产生的大小碎石,走起路来十分艰难,加之时常刮着六七级大风,岛上可以作业的时间并不多。
为抓住有利天气加紧作业,唐铸和韩惠军采用野外宿营的方式开展工作。一个背包,两条腿,每天工作长达20余小时,对两人来说是家常便饭。令他们头痛的还有淡水问题。在南极野外测绘,没有水可以啃冰,但新站附近露岩多,想找到一块干净的冰都变得很困难。
一次因作业需要,他们需背负着沉重的仪器向难言岛最高点爬去。“几乎一步一步挪着走,脚下全是巨大且锋利的碎石,一不留神摔下来,就有生命危险。”唐铸回忆,那天晚上回到营地,脚两边磨出了一串水泡。
42天,在80平方公里的山地中,他们顺利完成了大量基础测绘工作,为罗斯海新站建设提供了重要的测绘保障。
“简单来说,我们的任务就是为南极‘画地图’,为极地考察提供基础地理信息成果。但是,每一项测绘成果都浸满汗水,来之不易。”唐铸说。
唐铸一共参与了4次南极考察,“这是我人生中至为珍贵且难以忘怀的履历。首次踏上南极大陆之际,在恶劣的环境和未知的挑战面前,我既感到兴奋又觉得紧张。在前辈的带领下,我努力学习并适应南极测绘工作,逐步从南极考察‘小白’到后来独自带队。我始终铭记自身的职责,不敢有丝毫懈怠。4次南极考察,我对极地测绘有了新的认识。我们不能仅仅聚焦于数据的获取,而是要开始思索如何更好地运用这些数据,为后续的研究和应用提供有力支撑,还要把测绘地理信息与多学科相互融合。”从寥寥数语中不难发现,唐铸是一个善于思考和总结的人。
“回顾这4次科考经历,我见证了我国极地考察事业的兴起与每一次进步。特别是在测绘地理信息领域,从起初技术相对薄弱,到如今能够提供高精度、多维度的地理信息数据服务,从跟跑者逐步转变为并跑者,甚至在某些方面成为领跑者,这背后凝聚着无数人的努力与付出。我能够成为其中一员,深感荣幸与自豪。”唐铸说。
2019年11月至2020年4月,首次参加南极考察的测绘队员刘沼辉的一项重要任务是完成长城站大地控制网预选点位选址。
深入长城站所在的菲尔德斯半岛,找到适合布设大地控制点的位置,刘沼辉只能步行。菲尔德斯半岛地处西风带边缘,风速快,风力强,冰雪融化后道路泥泞难行。为了找到视野开阔、方便观测的地形高点,他要顶着六七级的大风,不停在山上爬上爬下。一整天,他徒步41公里,在80多平方公里的范围内,完成了预选14点大地控制点任务。
“一天走了八九万步。回到营地后,洗着脚竟然睡着了。”这个90后小伙子,第一次尝到体力透支的滋味。
在长城站执行考察任务期间,刘沼辉曾为了抢修在运输过程中意外损坏的北斗卫星导航系统基准站接收机,两天两夜没有合眼。再次回想起来,他并不记得有过累的感觉,“除了紧张还是紧张,就怕耽误正常工作。”
考察期间,刘沼辉顺利完成长城站北斗卫星导航系统基准站维护和双机改造,并基于北斗卫星导航系统联测了长城站已有的6个大地控制点。这一工作促进了北斗卫星导航在南极考察中的应用,并为北斗卫星导航的全球化应用提供了数据支撑,进一步提高了我国南极考察测绘保障的自主性。
2021年,刘沼辉踏上了第二次南极之旅。为了突破多旋翼无人机在南极开展航空摄影测量存在的覆盖范围小、续航能力低和集成传感器单一等问题,他和团队一起反复试验,顺利完成国产复合翼无人机环南极试飞工作,验证了复合翼无人机在南极低温、恶劣气候条件以及复杂多变的地磁环境中飞行的可能性,项目成果被考察队领导高度肯定。2022年,他首次完成了超200平方公里的大面积无人机航空摄影测量作业。同时,与团队成功探索出了基于直升机视像采集系统完成无人机无法抵达区域大面积图像采集的新方法。2023年,刘沼辉第四次踏上熟悉的南极,首次获取了西福尔群岛、赖于尔群岛、斯托尼斯半岛和阿曼达湾区域高清影像成果,填补了我国在这些区域的高分辨率影像空白,为地质调查和其他学科研究提供了地理信息数据支撑。
“工作5年4次前往南极,我最深的感受是,作为一名测绘青年,应该扎根一线,到偏远地方去,到祖国最需要的地方去,为祖国的事业磨砺真本领。正如习近平总书记对广大青年的寄语:‘要继承和发扬五四精神,坚定不移听党话、跟党走,争做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,在推进强国建设、民族复兴伟业中展现青春作为、彰显青春风采、贡献青春力量,奋力书写为中国式现代化挺膺担当的青春篇章。’我将以青春之我、奋斗之我,面对新形势,勇担新使命,为极地强国建设贡献一份青春力量。”日记中这段滚烫的话语,记录着一位预备党员、一个有为青年的忠贞与承诺。
40载极地考察,拼搏创新,玉汝于成。如今,以秦岭站为支点,一系列科学考察又将渐次展开。而一代又一代极地测绘人,也将踏上新的征途,继续用青春、热血、智慧和奋斗,去谱写认识极地、保护极地、利用极地的崭新篇章。
(作者单位:黑龙江测绘地理信息局)