SFU雷达技术辅助北极熊保护研究
西蒙弗雷泽大学设计的新雷达成像工具有助于更有效地检测北极熊及其栖息地，这可能在评估气候变化和其他环境因素如何影响它们的生活方面发挥关键作用。该研究旨在为全球保护工作做出贡献。SFU 合成孔径雷达实验室 (SARlab) 的学生刚刚从偏远的挪威斯瓦尔巴群岛返回，他们一直在与北极熊国际 (PBI)、杨百翰大学和 ARTEMIS Inc. 合作测试 SAR 的有效性技术作为检测北极熊妈妈巢穴中的工具。
“我们的研究旨在将 SAR 建立为一种有用的工具，可以从飞机上远程识别被占用和未被占用的北极熊巢穴，以帮助我们更好地了解和保护世界各地的北极熊种群，”SFU 工程科学学院教授和工业学院教授 Bernhard Rabus 说合成孔径雷达研究主席。
该团队正在使用实验室的混合 SAR 光学系统来寻找和绘制被占领的北极熊巢穴。该系统包括一个 Artemis SlimSAR 成像雷达、运动结构相机系统和一个精确的惯性测量单元。在使用 SARlab 研究人员开发的软件进行后处理后，这些传感器捕获的数据将允许检测由雪表面下的巢穴产生的独特雷达折射特征。
“研究表明，目前用于检测阿拉斯加北极熊巢穴的工具(前视红外)错过了工业界目前使用的已知巢穴的 55% 以上，”PBI 保护高级主管 Geoff York 说。“重要的是找到一种更准确的工具来定位巢穴，这样我们就可以保护这些区域免受干扰。
“年轻的北极熊幼崽在出生时非常脆弱，并且依靠巢穴的保护作为安全的生长场所，直到它们大到足以在恶劣的北极条件下生存。” SFU 团队正在与杨百翰大学 (BYU) 和 ARTEMIS Inc. 合作，并获得 PBI 的资金和研究支持。SFU 对挪威斯瓦尔巴群岛的研究之旅建立在去年秋天前往被称为“世界北极熊之都”的丘吉尔曼尼托巴省的初步之旅的基础上。该团队成功地拍摄了在岸上等待海冰重新冻结的北极熊在陆地上休息的图像。
“与 PBI 合作并在他们之前的 SAR 工作的基础上再接再厉，这是使用 SARlab 的合成孔径雷达的绝佳机会，”在 SARlab 工作的 SFU 博士生 Wyatt Gronnemose 说。“我们都很高兴能够参与北极熊研究并为保护这些非凡的动物做出贡献。”
对于这个项目，SARlab 机载雷达系统安装在直升机平台上，这使团队能够在数千英尺的空中进行研究，而对熊的干扰最小。该系统能够通过发射微波脉冲并记录地球表面的反射来捕捉高清图像。SAR 不受天气影响，可以在雨、云和黑暗中捕捉图像。SFU SARlab 的 MASc 学生 Jeff Stacey 解释说，雷达的工作原理是发射能深入干雪的微波脉冲。巢穴内的北极熊与周围的雪具有非常不同的电磁特性，因此将这些脉冲的一些能量散射回传感器。
“这些反射由雷达记录，然后由我们的 SAR 聚焦软件处理成图像，”Stacey 说。“我们之前已经使用这种技术来捕捉埋在雪中的人造目标的图像，因此我们希望它能够在北极熊生命周期的这个脆弱部分中同样有效地检测它们。”如果该工具在定位窝点方面被证明是成功的，政府、行业和其他方面可以使用它来确定在一年中北极熊母亲和它们的幼崽在窝里时应该避免干扰的区域。
“通过保护北极熊妈妈和它们的幼崽，我们可以确保下一代北极熊有最好的生存机会，”PBI 现场运营总监 BJ Kirschhofer 说。“北极是一个极其困难和偏远的地方进行研究，因此使用技术来寻找解决这些挑战的方法为保护提供了独特的机会。我们很高兴与西蒙弗雷泽大学和杨百翰大学的学生合作，帮助我们回答这些问题并开发这些技术来保护北极熊。”
由于气候变化，北极海冰的流失对北极熊的生存构成了重大威胁。北极熊依靠北冰洋的海冰捕食海豹，这是它们的主要食物来源。这些大型食肉动物还面临来自污染和油气勘探的额外威胁。国际自然保护联盟 (IUCN)将北极熊列为易受灭绝的威胁，理由是气候变化导致海冰栖息地丧失，是“北极熊在其整个极地范围内面临的最严重威胁”。
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