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    6月13日，“高分四號(hào)”正式投入使用，這也是世界上地球同步軌道分辨率最高的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。專家認(rèn)為，此舉將顯著提升我國對(duì)地遙感觀測(cè)能力。

    毫無疑問，遙感技術(shù)正在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并發(fā)揮重要作用。遙感技術(shù)的發(fā)展，也離不開像中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員毛克彪這樣的青年遙感科研人員的參與和努力。

    在2008年南方大雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，毛克彪綜合利用自己提出的算法作出的災(zāi)情圖件提交到了國務(wù)院，為救災(zāi)提供了有力的支撐信息，凸顯了遙感在大尺度災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的作用。

    2015年，毛克彪中選國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目“基于遙感研究氣候變化背景下農(nóng)業(yè)旱災(zāi)時(shí)空變化對(duì)糧食生產(chǎn)影響”。2016年5月，毛克彪被授予“全國優(yōu)秀科技工作者”。“在國家對(duì)科技創(chuàng)新的高度重視下，在基金委等各部門的支持下，青年科研人員正迎來全新的發(fā)展機(jī)遇。”在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)，毛克彪這樣說。

    從中科院到農(nóng)科院

    在毛克彪看來，遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)，其本身就是一種交叉學(xué)科的體現(xiàn)。“遙感幾乎涉及到地學(xué)所有的學(xué)科，還有計(jì)算機(jī)、電子、物理和數(shù)學(xué)。對(duì)我個(gè)人而言，因?yàn)樵诒究坪痛T士期間就在不同的專業(yè)聽課，在工作中能很好地將不同的專業(yè)知識(shí)融合到一起。”

    “1997年，我考上東北師范大學(xué)，學(xué)的是城市規(guī)劃與區(qū)域開發(fā)專業(yè)。2001年，考上南京大學(xué)的研究生，開始從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)習(xí)。”毛克彪說。

    2004年，毛克彪考上中科院遙感所的博士，師從遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任施建成，繼續(xù)地表溫度和土壤水分反演算法的深入探索。在這期間，毛克彪得到郭華東院士、李小文院士等科學(xué)大家的關(guān)懷和建議，得以迅速成長(zhǎng)。2007年剛到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院參加工作時(shí)，得到了唐華俊院士在工作和生活上的關(guān)懷，使得自己在中科院所做的工作在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域充分應(yīng)用，毛克彪說。

    2008年初，南方發(fā)生罕見的大冰災(zāi)。李小文主動(dòng)組織大家承擔(dān)監(jiān)測(cè)災(zāi)情發(fā)展的任務(wù)。一天深夜，李小文給毛克彪打來電話：“南方天氣太復(fù)雜，可見光和熱紅外遙感無法派上用場(chǎng)，微波的常規(guī)算法無法監(jiān)測(cè)雪情。國家遙感中心和國務(wù)院等著我們遙感界拿出雪災(zāi)發(fā)展分布圖，你能不能想想辦法？”

    “國內(nèi)各個(gè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心都無法作出結(jié)果，我確實(shí)也沒有把握，但還是硬著頭皮答應(yīng)下來。”毛克彪回憶說，他隨后用了兩天兩夜的時(shí)間，將雪災(zāi)情況分布圖做出來并提交給李小文。李小文進(jìn)行修正后，將其提交給了國家遙感中心和國務(wù)院新聞辦公室，得到高度好評(píng)。

    別出蹊徑的創(chuàng)新

    當(dāng)前，運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)快速準(zhǔn)確地獲取大面積、長(zhǎng)時(shí)間序列的地表溫度和土壤水分，是應(yīng)對(duì)多種自然災(zāi)害等諸多問題迫切需要開展的研究課題，其研究成果既具有重大的科學(xué)意義，也具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。毛克彪從事水熱參數(shù)遙感反演近20年，也做出了不少創(chuàng)新。

    毛克彪介紹，地表熱輻射在通過大氣達(dá)到衛(wèi)星傳感器的過程中，主要受地表類型和土壤水分、近地表空氣溫度和大氣水汽含量的影響。“在利用單波段熱紅外傳感器準(zhǔn)確計(jì)算地表溫度過程中，必須滿足三個(gè)條件：獲取大氣水汽含量計(jì)算大氣透過率，獲取近地表空氣溫度估算大氣平均作用溫度，已知地表類型和土壤水分準(zhǔn)確估算地表發(fā)射率。”毛克彪說。

    毛克彪在三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)研究以及空間氣候變化研究都做了大量創(chuàng)新研究工作。他通過利用同極化不同頻率微波指數(shù)克服粗糙度的影響，建立了標(biāo)準(zhǔn)極化微波指數(shù)模型，提高了土壤水分反演精度；發(fā)明了一套利用GPS地面反射信號(hào)估算土壤水分的儀器和方法，填補(bǔ)了國內(nèi)地面高空估算大面積土壤水分微波儀器的空白；提出利用卡曼濾波迭代優(yōu)化方法估算窄波段、寬波段發(fā)射率及大氣水汽含量，提高了反演精度。

    近地表空氣溫度不但是影響大氣平均作用溫度的關(guān)鍵參數(shù)，也是能量平衡和氣候變化研究里一個(gè)非常重要的參數(shù)。毛克彪和團(tuán)隊(duì)首次提出利用地表溫度和發(fā)射率作為先驗(yàn)知識(shí)，建立迭代優(yōu)化的人工智能方法，從而使得直接從遙感數(shù)據(jù)大面積反演近地表空氣溫度的反演方法變得通用。

    在晴空條件下，毛克彪通過利用近紅外波段估算大氣水汽含量，提出了地表溫度和發(fā)射率分步反演的新劈窗算法，提高了反演精度；針對(duì)多熱紅外波段數(shù)據(jù)，提出了同時(shí)反演地表溫度和發(fā)射率的多波段反演算法，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，大大提高了反演精度和算法適用性。

    毛克彪的努力也得到外界的認(rèn)可。他曾經(jīng)主持或作為核心成員參與各類國家重大、重點(diǎn)等科研項(xiàng)目近20項(xiàng)，在國內(nèi)外期刊和國際會(huì)議發(fā)表論文100余篇，獲得國家發(fā)明專利6項(xiàng)，國際專利3項(xiàng)，專著1部。他還參與獲得兩項(xiàng)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，兩項(xiàng)北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

    要尊重科研發(fā)展的規(guī)律

    從2007年以來，毛克彪研究當(dāng)前氣候變化預(yù)測(cè)模型存在的問題，首次提出了建立基于大數(shù)據(jù)和萬有引力空間氣候變化模型思想。

    毛克彪認(rèn)為，地球每天的天氣和長(zhǎng)時(shí)間的氣候變化都是一種天文現(xiàn)象，極端天氣是由對(duì)地球作用的天體軌道變化引起引力方向或者大小突然改變而導(dǎo)致的，人類在地球系統(tǒng)內(nèi)部的作用是非常小的，特別是二氧化碳，只是微調(diào)或者擾動(dòng)。

    據(jù)此，毛克彪提出，要以大數(shù)據(jù)思維建立終極氣候變化模型，即以開普勒三定律和萬有引力定律為基礎(chǔ)，建立一個(gè)以太陽或者銀河系為中心的引力和磁場(chǎng)變化模型，模擬在行星運(yùn)動(dòng)過程中，磁場(chǎng)和引力方向變化以及太陽輻射變化怎樣驅(qū)動(dòng)地球大氣水汽（云）、洋流運(yùn)動(dòng)和巖漿運(yùn)動(dòng)等，從而引起每天不同的天氣變化，特別是模擬引力場(chǎng)和磁場(chǎng)方向突變引起地震和火山噴發(fā)，從而更加準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)重大自然災(zāi)害。

    “我認(rèn)為，可以利用地球極端氣候周期變化反推天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和發(fā)現(xiàn)新的天體，用大數(shù)據(jù)思維建立復(fù)雜氣候變化模型是未來氣候變化研究的趨勢(shì)。”毛克彪說。

    當(dāng)前，國家對(duì)于科技創(chuàng)新的作用日益看重。習(xí)近平總書記在“科技三會(huì)”上表示，科研人員要勇于挑戰(zhàn)最前沿的科學(xué)問題，提出更多原創(chuàng)理論，作出更多原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)。

    對(duì)此，毛克彪認(rèn)為，原創(chuàng)科學(xué)不是喊出來的，是腳踏實(shí)地做出來的。要尊重科研發(fā)展的規(guī)律，不能一刀切，機(jī)制要公開透明，要把科研人員從煩瑣的日常瑣事中解放出來。“在這方面，基金委做出了很多突破，在項(xiàng)目申請(qǐng)、管理等方面給予了科研人員更多的話語權(quán)。只有給科研人員松綁，才能極大地促進(jìn)科技創(chuàng)新的發(fā)展。”