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火眼金睛巡天观海―记潘德炉院士

    秋天,是丰收的日子。潘德炉在2001年11月被选为中国工程院院士。他得知自己上了院士的名单,却似乎并没有怎么激动,因为申报院士是所长动员他报的,他只想一门心思搞他的“千里眼”―――遥感课题。当记者采访时,他说:“我要坚持在科研第一线,国家花几亿元把卫星升上去了,该怎么用,是我们的责任。”

浑水能看“鱼

    我国的黄河、长江每年都把数亿吨的泥沙带入黄海和东海,使我国沿岸的大部分海区成为浑浊的水体,这对巡天观海的卫星遥感器看清大海是一个难题。卫星遥感器从可见光中接收到的能量的80%~90%来自大气,这对气象遥感是信号,而对海洋卫星却是噪声,因此如何把噪声去除,是海洋卫星能看清大海的关键之一。

    从1998年开始,当海洋科学领域一进入我国的“863”计划,潘德炉的《海洋光学遥感信息应用技术研究》就被排进了这一代表我国高新技术的攻关计划,国防科工委卫星应用重点项目也出资相助。

    老潘和课题组成员认识到要解决这一难题,对大气进行校正,把噪声去掉最关键。水体见光成分是由叶绿素、悬浮泥沙和带色的有机物质的浓度决定的,在浑浊的海水中人们的肉眼不能把它们区分出来。他们通过从水面到水底几百米到几千米剖面的测量,来研究3种物质对能量的贡献。对我国从北到南的整个海区,组织包括台湾和香港在内的8个部门进行生化光学测量,取得大量数据和第一手资料,引用到遥感辐射的模型,并采用多光的反演方法,大大提高了沿岸水体校正的精度。

    这一模型用于美国的水色卫星和我国的风云1号卫星的大气校正,处理精度优于美国提供的专用软件,达到国际先进水平。一张张清楚的来自太空的卫星图片出现了,比国外的还要好。

    潘德炉已成为我国海洋水色遥感的开创者和奠基人,在国际学术界也声誉鹊起。2001年5月,潘德炉被邀请参加由美、加、日、韩、德、欧共体的16人的专家组进行学术交流。

卫星能仿真

    研制一颗卫星和把它放入太空,需要化费巨大的人力和财力,在20世纪80年代发射卫星还往往带有一定的盲目性,卫星上天后能否实现设计的要求,很难做到有绝对的把握,不少国家在这方面都有惨痛的教训。

    潘德炉在我国开创了遥感卫星应用效果模拟仿真的新学科。这就是在卫星放上去前,研究出一种技术能预测出卫星资料的质量,例如不同季节的海区,资料的利用率是多少。这项研究涉及的知识面相当广,如卫星轨道运行、遥感器、大气、海洋、图像处理等等,要通过众多的信息数据进行综合评价。

    老潘以可见光在大气和水中的传输理论为基础,从卫星的轨道和遥感器参数以及大气和水质参数出发,发展了可见光遥感图像的模拟仿真理论,经验证,运用该理论得到的遥感辐射量精度相对误差只有10%。在国际上首次提出了综合自然信噪比的概念,发展了遥感卫星发射前预测卫星图像质量和利用率的模式。

    与此同时,他又创建了卫星模拟仿真系统,它能在卫星的立项论证阶段,为卫星、轨道和有效载荷等技术指标的合理确定提供科学依据;在卫星立项后,能为遥感资料质量和利用率的评估提供模拟仿真图像资料,对卫星可能应用效果作出评估;在卫星入轨后的正常运行阶段,能为遥感资料的处理和相关信息的提取提供技术支撑。

    这一达到国际领先水平的成果,先后运用到我国的风云一号卫星、我国第一颗海洋卫星和我国台湾地区的水色卫星的遥感器及卫星轨道的论证、设计和研制中,填补了我国遥感卫星模拟仿真的空白。成果问世后,又一次引起国际关注,韩国、日本和德国也纷纷向他发出邀请,并应用了这一成果。

遥感擒“赤魔”

    目前,我国已成为世界上赤潮频发的国家之一,赤潮的危害令人震惊。尤其是近两年来,在我国的海域内发生的特大赤潮,面积达几千平方千米。

    高高在上的卫星能快速遥感到大面积的目标,1998年~2000年潘德炉负责建立了赤潮实时监测系统,并又成为国家“863”攻关项目的重要研究内容。在研究中他解决了海水层辐射校正这一海洋光学的关键技术,使该系统形成卫星资料接收、处理、赤潮监视专题图发送的“一条龙”系统。

    记者从课题组的电脑上,看到了一幅幅标有日期和海域赤潮发生的卫星图片,赤潮面积和区位一目了然。1998年以来,准实时监视到发生在我国黄海、渤海、东海特别是福建、香港沿岸海域的赤潮,并及时通过国家遥感办往国务院信息办发报,取得了很好的社会效益。该系统的成功应用已成为该中心发送赤潮灾害的重要手段,并已作为“九五”期间我国灾害遥感监测的子系统。

    国际上虽然有许多国家利用卫星资料监测赤潮,但都是利用赤潮发生相当长时间后(半年甚至一两年)的赤潮资料与当时接收到的卫星资料进行研究对比的方法。还未像该课题组那样进行过准实时性监视技术研究。从准实时、业务化运行的赤潮监视技术而言,我国已取得国际领先水平,这一成果获得科技部重要贡献奖。

    潘德炉像一个翱翔太空和海洋之间的雄鹰。1994年被评为国家级有突出贡献的中青年科技专家,1997享受国务院政府特殊津贴,2000年被科技部授予“在国家‘863’计划工作中作出重要贡献的先进个人”称号,多次被国家海洋局、浙江省委和国家海洋局第二海洋研究所评为先进工作者和优秀共产党员。年富力强的潘院士正以他的聪明才智和勤奋,在海洋监测领域里用他的“千里眼”大显身手。

 
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