作者：林恒章*　周上益**

（中国科学院遥感应用研究所）

一. 开启遥感应用研究的大门

1956年党中央召开“知识分子问题”全国大会，发出了“向科学进军”号召，制订了1956—1967年全国科学发展12年远景规划。地图研究室主任陈述彭起而响应，争取到将“地图自动化”研究项目列入国家“科学技术发展12年远景规划”。他从“地形鸟瞰图”理念出发，把透视观念导向俯视，认识到利用航测相片的影像中判读可以获得丰富的自然要素和环境信息，用来提高地学、生物学专业制图精度和速度，遂于1959年建立“航空相片综合利用研究组”（航判组）。当年就在北京昌平县的前山和平原进行专门航摄，开展航空相片综合利用试验研究。这一最新信息源，影像完全与实地对应，方便于初学者反复进行室内判读-野外验证积累经验，最终编制出土地利用、植被、地貌、土壤、河道演变和水利设施等6种比例尺为1：5000—1：10000的农业专题图。与此同时还利用旧航测像片在山西进行引黄入晋选线判读，在四川南充进行地理调查试验。这些研究证明：航空方法不仅能弥补地面考察周期长、精度不一的缺陷，而且一套相片能快速判读编制出多种专业图，各图可以互相印证并构成时相和精度一致的系列图。此时，地学成图周期过长成为突出障碍，地图室于1960年又成立“制图自动化组”，1961-1966年该组相继研制出地图面积光电量测仪、地图投影转绘仪、光电跟踪刻图仪等样机。黄秉维所长立即给以肯定，说：利用航空像片判读和航空观测的方法来提高（地学）考察速度和精确程度，是自然地理学发展的新趋势之一。黄所长立刻预见到如果把航空方法应用到海南热带作物农场规划和设计，可以加快橡胶生产，对于冲破禁运具有战略意义。海南岛在1959—1960年间进行了全岛航空摄影，具备像片判读完成热作农场规划设计所需要的1:10000自然条件系列制图的条件，毅然委派陈述彭主任亲自带领涵盖五个专业的7人小分队，于1963年登上宝岛，开展国内首次正式的像片判读研究。竺老一直呼吁，用最新的科学技术和仪器设备武装地理学。竺副院长的慧眼，黄所长的果断、陈主任的敏锐与务实，开启了遥感应用研究迈进国民经济建设大门。

二.地理调查的革命性实践

海南岛专题判读制图试验经过半年的室内外作业，结合实际需要成功编制出了微地貌图、坡度组合图、土壤土质图、现状植被图、土地利用图和农用地形图等一套系列专题样图。证明了野外路线调查加室内相片判读，编制的1：5000—1：10000专业系列图，可以满足农场规划和初步设计阶段要求，节约经费、人力和时间为五分之一到六分之一。1964年即联合北京大学和中山大学教师扩大规模，分两组完成儋县和临高县的1：10000专业系列图，并与海南农垦局设计室商定1965年起再扩队伍，用两年时间完成全岛分县同类系列制图。

1964年党中央确立“把三线摆在首位” 的建设方针。业经海南岛试验证明的航空方法，应用在西南高山狭谷地区的厂、站选址,无疑具有很大的优势。为国分忧，中国科学院主动协商放下海南岛，请缨把仅有这一支航判队伍与中科院地质所构造研究室共同组建成“503科研队”， 1965年底承担锦屏隧道式水电站地区的新构造活动形迹调查与制图任务。1966年3月河北邢台发生强烈地震，周总理决定调军用飞机进行“航空震害调查”，并将判读制图任务交中科院组织完成。灾情就是命令！院部立即决定以“503队”为骨干，两次突击，先后完成了3月8日和22日1: 25000比例尺的灾区震害分布图，直观显示干裂缝、喷沙裂缝和喷沙孔、冒水湿地以及建筑物倒塌率等的分布和变化，有力支援了抗灾救灾工作的部署，促进落实震中烈度的分级。锦屏任务接着在1967年初也提交了图文成果，不幸正逢“文化大革命”，成了柜中物。但科学的生命力却没有被抹杀。航判学科在体制改革中站稳脚跟，并发展成“航判室”。1973年又主动应广东省科委的要求再上海南岛，为解决日益突出的热作与农业争地的问题，采取“航判”与密集路线调查和收集资料相结合的方法，在一年内就提交出全岛1：10万土地类型及土地利用现状图。这一精细定位、定性、定量的全岛专业图件，客观反映了土地利用和自然条件、环境的协调程度，为未开发土地的宜农还是宜热作提供决策依据，也为大规模热作开发是否制造“绿色荒漠”这一争论提供论据。

1975—1976年航判室又相继与我院传感器研制单位合作，在新疆哈密和陕西汉中开展新传感器论证和航空遥感地质与找矿试验，除了证明传感器的实用性。还获取了彩色红外、红外扫描和多光谱等试验图像，分别判读出岩石和活动断裂带。1976年，国家开展全国“富铁找矿”会战。特别需要海南岛“石碌赤铁矿”这样的高炉配比富矿，希望在华南找到“第二个石碌”。航判室利用已有的全岛黑白航空像片，加上部分陆地卫星MSS多光谱图像，以及自行设计改装的GFJ自记式地物光谱仪和组装的多光谱像机，对围岩、矿层和矿体以及成矿、容矿构造作波谱特性测试。共同完成全岛地质构造和石碌赤铁矿区岩性构造的判读制图；修编了1:20万海南岛地质图，特别对其中的线性构造与岩浆侵入岩和火山喷发岩的时代序列作重要的调整和补充，并增加了由卫星图像信息发现的各种环状构造，野外验证发现其中一个呈现地表钼矿化，证实它与岩浆和矿液上涌的通道有密切关系，为遥感区域地质测量与找矿打响了第一枪。

1976年７月28日唐山7.8级大地震的灾区和灾情远远超过邢台地震。有邢台地震经验，国家地震局立即进行航空黑白和彩色红外摄影，突击编制了多种比例尺的黑白正射影像图和彩色红外正射影像图，组织中科院、国家测绘局共同完成判读制图，航判室先后有50多人参与。共判读编制出1∶10000和1∶5000震害分级分类图，表示大于烈度七度以上地区的房屋、建筑物、生命线工程、场地的灾情分布和烈度十一度的极震区面积（达５０平方公里），显示地裂缝、喷水冒砂条带、砂浆堆、坍塌体、路桥中断、桥面斜塌、拱起等场地震害实况，并对其破坏程度进行分类分级统计，成为划分烈度的重要依据。而烈度区的民用房屋综合破坏率，还可进一步作震害的量化分级，建立地震烈度与房屋倒塌率之间的似线性关系，生成若干类型的破坏率矩阵、分级损失率矩阵，最后参照有关造价，建立起主要建筑物损失和人员伤害的相关评估模型，辅助灾情的快速普查。

唐山震后余震不断，其动向受到严重关切，发出了“保卫京津”的号召。为此，航判室又突击镶嵌1∶50万《京津唐地区卫星影像图》，判读、编制山区和平原地区（隐伏）线性构造图，同时配合进行专门的夜间航空热红外扫描飞行实验，寻求遥感监测断裂活动性的方法。共判读6组断裂构造。根据新构造活动形迹的判读，判断：北北东向断裂是具有新活动特征的、牵制其他方向断裂活动的、可能引发强烈地震的发震构造之一；近南北向断裂对破坏性地震的迁移起一定的控制或阻挡作用；北西-北北西向断裂具有最新活动迹象。随后，北京市组织地震地质会战，航判室参加并进入领导小组，经过对京津唐地区的路线验证和修改补充遥感图，出版了《从地球资源卫星图像上判读断裂构造》专著，为华北地区的地震预测留下了历史资料，并成为新唐山市选址的重要依据。

20世纪60—70年代航空摄影很不容易，为了取得图像判读经验，航判组一直把机动灵活的地面立体摄影测量作为重要补充。早在1958年就从德国进口陆地摄影经纬仪，并在前苏联专家的帮助下进行过祁连山野马山冰川的摄影测量；在1968—1975年为配合国家“三线建设”，广泛应用地面立体摄影测量进行局部和难通行地区的地形图测绘，与院冰川所合作完成珠峰北坡1∶25000地形图的测制；与多个地质与测绘部门合作完成四川若尔盖、碧鸡山矿区1∶1000地形图、云南元江铬矿区1∶2000地形图、新疆汗腾格里峰地区1：50000地形图的测绘；与石油部门合作完成了浙江象山地下水封石洞油库洞壁１：100地形展开图的测绘和库容量算。70年代初，又自力更生将两台地面立体摄影经纬仪改装成同步摄影机组，把业务扩展到动态目标的立体摄影方面，与我院大气所合作，通过对烟囱烟云的多时态同步地面立体摄影，测算扩散方差，为选择最佳烟囱高度提供依据，并立即应用在四川万县09工程、绵阳281工程、湖南2348工程、河南洛阳红旗炼油厂以及北京820工程和东方红化工厂的选址中。在云南通海地震区、四川雅砻江下游盐塘滑坡群和大坪子古滑坡区进行地面立体摄影测量现场完成对地质灾害土方的测算，也为长江马鞍山河段河道淤积演变、北京颐和园佛香阁古建筑变形提供具体数据。此外，地面立体摄影作为地面获取多光谱图像的手段之一，在海南岛富铁找矿和云南腾冲航空遥感试验中也都发挥良好作用。

地物波谱测试是研究遥感成像机理、地物性质以及资源和环境遥感动态研究的基础。因此在航判组成立时就重视这一基础性研究。自1959—61年“因陋就简”用照度计测量换算地物反射波谱和派出人员参加国内首制成功地物色谱仪的野外测试起，到“地理所二部”成立前后短期内研制成功地面光谱仪，1974年研制成功国内第一台光谱辐射计，由此建立了“波谱研究室”，进行移动车载平台观测地物波谱；利用高塔（320米）和高空飘浮气球进行多光谱成像试验。经过一边实验一边改进，由手动操作提高到自动扫描，曲线记录，地物波谱特性测定成为遥感应用基础研究重要的领域。

三.地学制图以光电转换技术代替手工作业

遥感图像系列判读的主要表现形式是图件，手工成图作业方法的拖后腿，必定要阻碍遥感自然条件和环境的调查应用研究的发展。于是，地图研究室在1960年成立了“制图自动化组”，进行地图自动化早期探索。1971年由地学部牵头，组织地学部、科学技术学部的有关研究所协作攻关，经过反复调研和论证，确定图形-数字转换仪和数控绘图机、扫描数字化器与扫描绘图机以及地图文字注记机等三个系列设备的研制方案，由地理所担负总体设计和协调，北京自动化所、沈阳自动化所、沈阳科仪厂、电工所、电子所、西安光机所、北京科仪厂和地理所共同承担。扫描数字化器与扫描绘图机最先于1977年取得逐行逐点扫描影像图。图形数字化器、数控绘图仪、光学绘图系统和微机控制绘图系统在70-80年代交接时期相继完成。扫描绘图机实现了与NOVA840计算机的连接，并开发出具有初步处理功能的遥感图像分析软件，一个定名为IRSA-1的遥感图像计算机处理系统研制成功。地图自动注字机则由于当时原件的限制，测试和操作过程都十分复杂，于1983年研制出样机。自动化制图系列设备使计算机辅助制图试验进入实用。70年代末地理所和南京地理所合作完成《腾冲县农业统计地图集》的机助制图。80年代初，由遥感所和天津市环境保护局主持，又完成了《天津市环境质量图集》。遥感图像计算机处理支持了地理信息系统的研发，作为地图自动化的必要组成部分在腾冲遥感试验中取得进展，建立了数字化地形模型；建立了“二滩-渡口区域地理信息系统”，该系统除了整合区域资源和环境信息外，还模拟出不同蓄水高程下的淹没损失，并促成了地理信息系统研究室的成立。该室在1985年由院部决定挂靠地理研究所，成为“国家地理信息系统重点试验室”。　　　　　　　　

四.遥感应用从航空向航天跃进

1960年4月至1965年7月间美国发射了“泰罗斯”气象卫星系列，公开发布卫星云图信息，云图具有视野广阔、可重复获取的优势，在我国引起极大震动。1969年，周恩来总理提出“研制中国自己的气象卫星”，并指示“要采取各种办法，接收利用外国卫星传送的气象信息”。 1971年，地理所一些年青研究人员鉴于卫星云区之外地表丰富的地学信息可用于地学研究。于是趁酝酿科学院体制改革之机，组建“卫星班”（当时是连队建制），另辟蹊径接收气象卫星云图，重点放在分析和利用的试验研究上面。“卫星班”成员虽然学历较高，但多数人对波谱不在行，是广阔前景鼓舞他们决心建立“气象卫星接收站”。摸索一年多，竟也研制出了跟踪卫星天线，又调拨旧军用电台改装成云图接收机，与传真机连接成一套扫描输出设备，终于在1972年上半年接收到清晰的气象卫星云图。那时，刚好在贵阳召开中国科学院“地学规划”工作会议，消息传到那里，与会人员一致支持把“从宇宙空间研究地球科学”作为一项新技术，纳入地球科学的长远发展规划。成了后来中国科学院大力推动遥感应用，研制地球资源卫星，发展遥感技术的一个发光点。

1972年7月23日美国把第一个地球资源技术卫星发射到近极地轨道，与太阳同步，每18天覆盖全球一次，发回像元分辨率为80米的多波段遥感图像信息，公开向世界各国提供。这一覆盖全球的影像信息，是对自然条件、土地利用以及环境调查的一次技术革命。我国国土辽阔、自然条件复杂，尤为适用。在我国还不能发射同类卫星的情况下，要赶上国际高新技术革命的潮流，适时引进是合理的选择。于是通过第三国渠道于1974年起先后购回了覆盖全国的地球资源卫星影像（MSS）负片，开展大量的影像光学处理，并立即应用于西藏高原的湖泊调查，证明效果显著。随后又组织国内地学、生物学界的学者，应用1975—1980年间的不同季节的MSS 4、5、6、7的光学假彩色合成图像（有少数经过计算机数字处理），完成典型区域单幅图像的土地覆盖和土地利用、陆地水文动态、地表形态、地质构造形迹分析与制图；镶嵌编制出1:400万“中国卫星影像图”，参考全国性的出版图件，相继编制出遥感地质与构造、地貌与地势、土地以及地表侵蚀与堆积、水系结构与密度等11种小比例尺全国图；“中国卫星影像图”还面向全国，在供不应求的情况下，遂将底片存放在前门大北照像馆，公告各单位自由晒印。这些示范性图像应用的先行实践，为20世纪80年代趁着改革开放的潮流，资源遥感卫星信息的计算机分析迅速渗透到区域乃至全国自然条件、资源、环境的宏观调查和动态研究领域，起到了示范作用。

为推动我国研制和发射地球资源卫星，1977年春，国家召开“全国自然科学学科规划”和“全国科学技术规划”重要会议，制定了我国空间科学技术发展规划，把“两星一站”即：天文卫星、资源卫星的研制和美国陆地卫星地面接收站的引进正式纳入我国的国家规划。陈述彭在1979年中国科学院遥感工作会议上提出《关于推广、应用和准备发射资源卫星的建议》，从我国国情出发，论述了发射的必要性、特色、研制和发射基础。把发射中国自己的卫星提上了日程，将我国遥感应用研究推向国际前沿。与此相配合，“二部”的科技人员积极搜集国外有关地球资源卫星的出版物和资料，编译出版了《地球资源卫星及其应用》（1977）和《地球资源技术卫星》（1980），在国内广泛交流。

四.遥感应用研究独当一面

1978—1980年中国社会经济发生重大转折，改革开放方针引导经济建设走上正确道路。邓小平同志在1978年 3月18日召开的“全国科学大会”上，发出了“全面实现四个现代化”的伟大号召，首次提出“科学技术是生产力”的论断与“知识分子是工人阶级的一部分”的重要思想；中国共产党十一届三中全会明确地提出把工作重心转移到国民经济建设上来。中国人民面向世界，“科技兴国”的壮志转化为“振兴中华”的民族精神。这时遥感应用研究在地理所走过整整20年，积累了从信息获取、分析处理到成果表达在计算机支持下的整套经验，独立完成多次、多专业地学调查研究，1978年5月27日，科学院正式下文批复地理所“关于建立遥感应用技术与制图自动化实验中心的报告”，以航判室、自动化组、卫星组为班底，从参与院部组织的“地图自动化所系列设备研制会战”的北京自动化所、沈阳自动化所等几个单位抽调人员，共同组建 “地理所二部”。 “二部”的成立标志着遥感应用研究已具备实施大区域、全国性的遥感的实力。成立当年就由筹备与欧洲某国进行联合航空遥感试验的事宜入手，同时计划城市和大型工程的遥感应用研究项目，在院环境科学委员会和能源委员会的支持下，提出了举国规模的腾冲、天津、二滩的科学试验构想。为有利于新学科的成长，1979年12月10日国务院批准了国家科委、中国科学院提出的《关于成立中国科学院遥感应用研究所的报告》，我国第一个遥感应用专业研究机构宣告成立。“二部”开始酝酿、筹备的腾冲、天津、二滩等三大遥感应用试验，被誉为宣告遥感应用研究所建所的三声礼炮。