作者：林恒章*

（中国科学院遥感应用研究所）

回想1960年刚出校门来地理研究所时，在陈述彭先生的循循善诱下，还不情愿到地图研究室1959年刚成立的航判组，经历过36年在职加13年余退休的近50年生涯，从相疑到相识相知，终于有所感悟。陈先生从航测相片中看到未开发的地理要素，目标在减轻野外调查的艰辛，加速地理学研究的深入。经过1959-1979年短短的20年（其中有10年还受“文革”干扰），就吸收地学、制图学、空间科学、遥感遥测和计算机科学的精华，发展为独立的遥感应用学科， 1979年12月成立了遥感应用研究所。再30年，遥感应用研究以光电转化理论与技术，进一步融入众多的研究领域，引领地学调查、分析和评价研究逐步由区域、地带到全国以至整个地球表层，为地学、生物学研究开辟出一片新天地。

一、在遥感应用 “三大试验”中成熟

80年代初期，国家工作中心正转移到经济建设上，摸清资源、能源和环境现状成为当务之急。腾冲、天津、二滩等“三大遥感应用试验”，至1983年先后完成。这既为遥感应用学科进入经济建设主战场作了充分的准备，也为随国家“两星一站”规划的实施，把遥感应用研究推向国际前沿，展开合作交流提供了良好的基础。

腾冲航空遥感试验揭开了我国大规模、多学科、综合性遥感应用试验的序幕

本次试验采用新研制的国产多光谱像机、多光谱扫描仪、红外扫描仪、激光测高仪等遥感仪器和新型胶片，获得试验区的黑白全色、黑白红外、天然彩色、彩色红外、多光谱等航空摄影像片，以及多光谱、热红外扫描图像和激光测高等遥感数据。应用自行组装的自记式地物光谱仪同步测量包括树木、农作物、土壤、水体、地质体的地面反射光谱曲线，用作空地对照。采用陆地卫星MSS多波段波谱数据进行机助专题应用研究。这些遥感信息被应用于70多个专题研究，提交论文和研究报告121篇。此后，有关科研单位、高校、产业部门、地方相继建立从事遥感应用的所、系、中心、室、组。腾冲成果在北京1981年10月召开的第二届亚洲遥感会议上引起很大反响。

津渤城市环境遥感试验成为“遥感进城”的突破口

经济建设发展加快了“城镇化”步伐，“城市环境”问题成为热点。城市结构复杂、功能多样，对其状态与动态的调查、监测均十分艰难。20世纪70年代末，我国有些城市环境问题就已相当突出。在天津市环境保护局的协作下，于1979年组织中科院、天津市和国家有关各部委所属37个单位400余人的队伍，3年间开辟7个专题，选择不同季节、不同航高和不同传感器，针对水体、大气、热场、生态和城市交通进行了航空遥感。判读、分析天津市城区及市区海河河段的自然和社会各环境要素的现状和受污染程度。取得城市街道和交叉路口的车流量和车流密度数据，综合大量的非遥感资料序列，完成“天津-渤海湾环境遥感试验研究”和编制《天津市环境质量图集》。上述成果成为天津市和环渤海湾建设规划的重要依据，也满足了海洋、铁路、水利部门的部分需要。应用彩色红外航空像片完成的天津市辖区大比例尺土地利用判读制图，准确显示土地利用现状，经过分区对照，指出统计数据的不足和不实处，经鉴定符合国家规范，并颁发验收合格证书。天津市成了全国第一个完成土地利用现状详查的省（直辖市、自治区）级单位。　 

二滩水能开发前期遥感试验是能源工程遥感应用的成功尝试

“三线建设”加大能源需求，丰富的水力资源是“三线”地区的一大优势。中国科学院能源委员会认为，在自然条件复杂、环境脆弱的西南地区，遥感应用在水能开发中潜力巨大，遂联系电力部成都勘测设计院，针对雅砻江二滩水电站工程前期工作，签署了《关于加速二滩水力开发前期科学研究工作的协议书》。1979年12月该“遥感试验”列入我院六大遥感应用试验项目，加紧筹备。1980年10月开始航空遥感作业，项目由中科院地质研究所和遥感应用研究所共同主持，院内外23个单位、200余名科技人员参加，应用航空和航天遥感信息，估算了水库淹没损失；判读线性构造及其活动形迹；建立了二滩—渡口地区环境信息系统；取得地震地质、工程地质、水文地质、生态环境以及活动断层、滑坡与泥石流等地质灾害等多方面调查和分析成果；进行了区域地壳稳定性的遥感评价，模拟了蓄水后的库岸稳定性和对生态环境影响进行了预测。本项目的完成为20世纪80年代遥感应用全面进入核电、火电、水电等能源建设前期论证领域，承担并完成广东大亚湾、山东龙口、宁夏大坝、广西龙滩等委托项目准备了条件，为能源先行争取了时间。

二、应用研究向立体化开拓

“三大遥感试验”在短期内实现全国动员集中众多专业的许多科研人员，而且他们都能各有所获，这是基于遥感影像信息的广泛适用性。由于遥感影像对地理环境各种要素波谱信息的充分表达，使得存在互相联系互相制约关系的专门地理要素转化成相为印证的判读标志，收到“一次试验多方受益”的奇效。图像显示的地貌、水体、植被、土壤等地理要素以及居民点、道路等人文地理要素，是建立专业影像判读标志的基本成分。就以现在为世人所关注的“全球变暖”为例，在它调控下的生态环境变化都在地理环境范畴之内。因此，尽管雷达、细分高光谱以及未来出现的新型传感器可以提供直接判定某些地物本质的信息，但中心内容仍是对各地理要素本质的揭示。地理是讲分布的科学，地理要素区域变化直接揭示环境的变迁。通过对各种多时相遥感信息的由表及里、去伪存真的分析，获得的各个地理要素的分布和动态，便可以进而对地下、水中、空气中的某些物质的本质特征和变化趋势作出合理的解析。遥感应用50年间在生聚、磨砺中取得长足的进步：平台从原来的地面-飞机-飞船-卫星扩展到平流层航天器；一次扫描的范围由区域单幅扩展到太阳同步轨道行带，再扩大到地球同步的半球扫描；遥感器波段数从 7个、10个到288个；空间分辨率从79m、30(15)m、20(10)m 再到2.44m 、0.61m；光谱分辨率从100μm发展为5-10nm取样；卫星回归日期从26天到17-18天到1-6天再到一日数次；扫描方式由垂直单向扫描发展到多角度扫描观测；波谱探测范围从可见光延长到红外、微波；研究纵深从平面分布提高到三维立体分析；判读从单人“目视”发展为人机交互的多专业“智能化群判读”；应用领域从陆地扩展到海洋、大气并进入人居环境；广度从区块小尺度、区域中尺度到国家-全球大尺度。总之，多时相遥感应用研究已经成为提供准实时、任意区域的“四维”环境及其动态成果，供不同用户制订规划和实施计划的全面依据。这一大踏步前进，标志着作为社会生产力，遥感应用研究在可再生和不可再生资源-生态环境-工程环境-城市环境-地质与矿产-海洋与大气等存在密切联系的广泛领域，研究成果的“可视化”表达从“二维”纸质提高到“四维”无纸化数字模型。

遥感应用研究从对自然地理要素的图像判读起步，经过50年，其判读对象都没有超越广义地理科学范畴。现在世界已步入全球化时代，而不同国家、地区的发展很不平衡，面临的迫切问题不同，对全球变化的认识和紧迫感也不一样，取得共识需要时间与过程。遥感应用的最大贡献将转到对“全球变化”的展现上，因为“全球变化”集中表现为地理环境的变化，而这种变化本质是“地质大循环”和“生物小循环”的区域动态表现。航天遥感是目前唯一可以提供可视化全球表层全部生态环境的科学技术，作为社会生产力，已经在应用基础理论、技术体系和应用研究三方面组成系统工程，以波谱频度、亮度和决策模型共同构成定量分类的基础。就是“全球变暖”这样迫在眉睫的难题，国际会议虽然制订了《京都议定书》，连签字都无法全部达成，更遑论采取一致行动。从中就可以看到遥感应用研究成果的重要作用，如果有一个愈来愈真实的全球环境现状全貌及其演变的轨迹，再通过信息网络，迅捷而直观地将“四维”图文成果输送到从政府到百姓用户的案头终端，使人们真正获得保护共同家园的话语权和参与机会。这样，统一认识和行动就有了基础。只要坚定不气馁，世界各国一定能够争得时间达成一致行动，找到可循环、可持续的科学发展模式，构建人类活动与自然环境和谐发展的未来。

三、为应对全球环境变化立命

地球表层诸组成要素总处在发展变化中，人类的生产和生活活动都是一把双刃剑。当前人类干预自然已经太深，以致环境恶化在大小区域内均可发生，“牵一发而动全身”的生态效应，使得任何一个国家和地区已不可能寻求在一个角落里自顾自地维持可持续发展，应对全球环境变化成为无国界行动。全球环境变化是一个十分复杂的“此消彼长”的现象，涉及范围和变量不一，并且还存在演变方向相反的变化。地球同步观测卫星瞬时完成对全球的同步观测，解决了一日多次通观地球表层的难题，就像物理学那样在封闭观测室内，化学在试管或分溜装置内一样，可以对全球环境及其演变轨迹的研究局限在上起电离层、下抵岩石圈表层封闭的场所内，按日、旬、月、季、年和多年等时间尺度完成观测和分析。这个庞大的封闭体系虽然不如物理、化学和实验生物学那么严密，但还是能够满足全球变化研究的要求。目前突出的缺陷是信息分辨率过低，而这也曾是太阳同步观测的问题。不过，从太阳同步观测精度在20余年间就把扫描信息的分辨率从公里级提高到厘米级来看，精细化为时不远。况且，近40年不断成熟的量子场论，为量子遥感的提出及其计算理论与技术奠定了基础，用量子遥感技术和量子粒子运动观念来解析对地遥感观测数据，阐明地球表层各种复杂现象的形成机理，多时相遥感图像信息的量子计算、正演和反演的成果，将特别有利于诸如全球变化、自然灾害、国土资源动态和农业估产等研究领域。遥感应用研究所有学者已在独立提出“量子遥感”科学概念，并正在努力探索实用化的途径。2009年10月，长沙国防科技大学公布，研制成功的“天河一号”超级电子计算机瞬间达到每秒1206万次（我国是世界第二个实现将百万亿次提高到千万亿次的国家），其计算海量数据的能力将在资源勘探、航空航天装备研制、新材料开发等方面得到广泛应用，必将大大提高全球变化研究的进度。

全球地理环境是几千年来人类在不同地区，以不同方式、不同程度的随意“利用自然”、“改造自然”活动的产物。“物极必反”，现在“人地冲突”已经显现在人们的面前，应对全球环境变化是无国界行动，21世纪是全人类生死与共的世纪。

中国人得天独厚，拥有几千年不舍的“天人合一”哲学观，其“和而不同”的核心思想，将成为化解全球环境灾难的共通点。古老的地理学无论新生出多少独立的部门地理学，其研究对象仍不超出地理学范畴。遥感应用学科虽然在技术层面上别开生面，研究对象也同样不离地理环境。在21世纪，一日多次通观地球表层难题的解决，是对整个自然界研究条件的革命性完善，这就开拓了地理科学尽显本色的时代。随着深入研究条件的优化，地理规律必将一一被揭示，成为引导人类自觉建立人与自然的友好、和谐关系的先导，遥感应用学科作为现代地理科学的一支新军，也将尽显先行者的本色，在保卫人类共同家园的奋斗中亲力亲为。这是时代赋予的重担，艰难而远大。