作者：张仁华*

一、实践启迪

我1963年从南京大学气象学系毕业分配到地理所气候室，参加黄所长提倡地理学主题项目热量水分平衡中的蒸发研究。很快“文革”开始，没有进入角色。1968年响应“抓革命促生产”号召，与洪嘉琏等一起，用大连化工厂生产的“水温上升剂”(实质上是抑制水面蒸发节省潜热消耗的一种亲水脂肪酸)，先后在广东佛山、湖南韶山冲、湖北黄冈、1969 年在黑龙江佳木斯开展水稻育秧防寒试验。试验测试了“水温上升剂”的增温效应。其中水面土面温度的测量采用玻璃水银温度表接触式测量，观测工作量很大，不能够测量大面积的增温效果。在那时我产生了改革测量方式的愿望。1975年喜闻上海技术物理所正在研制红外测温仪，可以快速、非接触测定大面积的表面温度。我和卫林由院部开了介绍信，赴上海技术物理所“开门办科研”的力强弹簧厂，进行所谓科研-生产-应用三结合，我们作为应用方，自带“粮票”直接参加了他们的试制工作。1976年我和孙惠南再去上海参加研制工作。我参加时间最长，先后累计13个月。这段工作受益匪浅，不仅学到了当时属于前沿的先进红外测温理论与技术，而且能够独立创新提出红外遥感关键参数比辐射率的野外测量方法。得到该领域的同行的认可和称赞。因而，我们能够与上海技术物理所研制人员一起，获得上海市重大科技成果奖。我所获奖的还有卫林、孙惠南。从此，我也就开始了热红外遥感的研究工作。1977年春天，由丘宝剑、唐登银、洪嘉琏等领导的《土面增温剂》增温防寒试验，在湖北开展了较大规模的推广。我用自己做的红外测温仪测定了增温效果。真是：水面增温助育秧/效果须知烦测量/转战南北获启迪/红外测温喜见长。

二、寒害揭底

1977年冬，我参加洪嘉琏为组长的云南西双版纳橡胶林寒害小气候考察，主持单位是中科院华南热带植物研究所。当地称云南橡胶林寒害为“烂脚病”，受寒害的位置在橡胶树杆贴地面以及向上50厘米之间的基部。我记得我感兴趣的是弄清为什么在此处受害的机理？凌晨我携带自己制作的红外测温仪，到橡胶林里快速测定地面、树干和树叶表面温度，惊讶发现除树杆基部表面温度特别低外，其余的树杆、下层树叶几乎等温，下层树叶温度高而密闭看不见蓝色天空，就像有棉被覆盖，地面为什么能够冷却？夜间冷却源在哪里？在林场支持下，用粗长的毛竹绑在橡胶树上端树杆处，毛竹上端装一定滑轮，像升旗一样将红外测温仪升到约20米高处，离橡胶林冠层表面3-4米，可以45度倾角向下观测橡胶树冠层表面温度，温度信号用20多米的电缆传到地面二次仪表。一座简易的“遥感”观测测平台诞生了。观测结果揭晓了谜底，西双版纳夜间晴朗无风，辐射冷却迅速，橡胶树冠层由于辐射冷却使贴层空气温度下降，冷却的空气密度加大而变重下沉，曲折穿过层叠树叶到地面，堆积成“冷湖”，将橡胶树基部“泡”在里面而受害。红外测温仪的非接触“遥感”对谜底揭晓起了作用。由于考察组作出的贡献，获得云南省科技成果二等奖。我所获奖的还有洪嘉琏、江爱良、杨超武、王菱。诗云：版纳胶林遭寒害/烂脚不知因何在/林冠冷气穿隙下/揭底红外测温台。

 

三、汇测腾冲

我参加了1978年的腾冲遥感试验。正值改革开放刚开始的“科学春天”，中国科学院、高校和各部委等数十个单位数百人次的科技人员各自带经费和仪器汇集腾冲，兴高采烈地参加我国第一次的腾冲航空遥感试验，规模实属空前。在北京大学举办了遥感物理的基础知识培训,被比喻为遥感的“黄埔军校”。遥感“面”观测对传统的“点”观测的革命性突破，对当时和今后地学工作者的吸引力是毋庸置疑的。

腾冲遥感的试验目标非常广泛。以航空相片和机载可见光和近红外影像图目视识别地物类型,以及运用热红外影像图提取地热异常。寻找矿物资源、地下水资源和地热资源，调查森林、农业和土地资源，探测地质和环境灾害等等，植被遥感的主要信息源是彩色红外相片。地面观测仪器是研究所和高校原来已有的光学辐射仪器。我所二部（以后的遥感所）一台承载在直升机上的匈牙利产的单色仪成为航空光谱仪，大家爱称为“重机枪”。该组研究人员以全套飞行员的着装进出于招待所，人们投以称赞和羡慕的眼光。

上述基本上是定性遥感。还有一小部分定量遥感的萌芽，其中，本人携带了亲自制作的8台红外测温仪开展了机-地同步观测和遥感土壤水分的建模试验。当时刚刚改革开放，参加国际学术会议需要全国遥感界进行选拔，在左大康所长的鼓励下，我努力撰写了论文《遥感土壤水分研究》，幸运被选拔参加1980年在哥斯达黎加召开的第14届国际环境遥感讨论会。这次中国代表团由科学院3人，北京大学、核工业部、地矿部各1人组成。值得回忆的在这次会议上，海峡两岸代表团首次坐在一起讨论学问，游览中美洲海滨。台湾代表团曾邀请我们访问台湾，游览日月潭。而真正实现这个愿望是在27年以后。2007年我参加了海峡两岸遥感学术会议，访问了台湾中央大学，见到了当时台湾代表团与会的陈哲俊教授，他已经从不到40岁的青年变成了老年人。他事业有成，是中央大学遥感的奠基人。

整个项目获得了国家科技成果二等奖，中国科学院科技成果一等奖。张仁华、凌美华、林文盘一起获得了中国科学院科技成果三等奖。赞曰：八方群英汇腾冲/兴高志远显神通/水土气生同步测/神州遥感炼真功。

四、地物波谱

上世纪80年代初，我国开始制定资源卫星计划，首次将地物光谱研究和遥感试验场的建立作为研究项目。旨在对卫星传感器波段的选择和评价为应用基础性研究。由中国科学院空间技术研究中心主持，科学院内13个单位，院外10多个单位进行大协作。研究内容有研制辐射仪器的室内定标系统，制作漫反射板，评定国内已有的地物光谱仪，制定观测规范与野外试验流程。地物波谱也列进“七五”攻关项目。在国内较有条件的12个试验场作为基础，属高空机载遥感实用系统项目之下的一个专题。禹城试验场、净月潭试验场被选为主要试验场。

以资源卫星最佳波谱选择作为主要目标。中国科学院选择宁芜地区，在1982年开展了较大规模的试验。我在禹城综合试验站招收了当地的知识青年，组成了一支精干的观测小组，带领他们一起参加了宁芜遥感试验。在左大康所长的关心和大力支持下，购置了一套当时国产最好的光谱仪，并安排所提供我一辆越野车和一名驾驶员全程免费考察了45天。当时，这样的仪器和后勤在整个宁芜试验称得上一流，地理所在遥感界的亮相和荣誉与左大康所长的领导有方是分不开的。试验以测量土壤植被光谱为主，当时我所购置的光谱仪的传感器与记录仪分开，体积比较大，两者的链接电缆容易出故障。为了无故障观测，组合两件于一体，像个小柜子。移动测点时4个小伙子各抬一腿飞奔而至，引起大家的喝彩！禹城综合试验站给遥感界留下了深刻印象。

这段时间的工作，主要体现在以中国科学院空间技术中心王大珩牵头，科学院12个研究所提供地物光谱数据和相应的参数汇编，是一本有1055页的纸质数据库，共有矿物、土壤、水体、植被和农作物五章，我负责第五章农作物光谱，其特色是1986年之前在禹城站高塔遥感试验场测定的多种农作物的多时相波谱。

1990年，禹城遥感试验场作为参加由中科院安徽光机所负责的七五攻关项目的主要单位之一，此项目综合上述成果，获中国科学院科技成果二等奖。本人也是该奖的获奖者。评作：电磁波谱判物强/国家攻关首立项/谱线浩浩万千条/禹城测场树一方。

 

五、实验遥感

根据当时学术动态和地理所的需要，左大康所长果断决策，唐登银站长积极支持，将传统的地表蒸散的气象学与遥感方法结合起来，决定在禹城试验站同时建立60米通量观测塔和30米高的高塔遥感平台。虽然运用遥感获取蒸发的区城分布是一项吸引国际地理、气候和水文科学家的新技术、新方法，然而遥感蒸发在80年代初期还是前沿课题，有一系列的基础研究需要踏实开展。在遥感试验场能够同时获取地学信息和遥感信息的条件下，开展由遥感信息（电磁波信息）转换为地学应用信息的基础研究的学术思想在当时是共识的。在特殊的国情下，运用投入少的资源节约型的高塔遥感平台, 长期连续开展多时相、多角度、多光谱观测，在进行地物波谱研究的同时，根据禹城综合试验站的水循环研究方向，在禹城站遥感试验场的30米高塔遥感平台上获取卫星相同波段的多光谱模拟遥感信息，在高塔四周构建8种不同土壤水分和作物长势，获取应用目标信息，从而能够有效开展节约型的土壤水分、地表蒸散、作物缺水和作物估产遥感建模试验。事实证明这种具有中国特色的遥感试验场，在建立遥感作物估产模型、遥感土壤水分模型、遥感地表蒸散模型等方面起到了重要作用。

1984年 美国水保所教授、以热红外辐射为主体信息的作物缺水指数提出者之一Reginato先生，访问地理所和禹城站，对高塔热红外遥感很感兴趣。这应该说中美两地，异曲同工。在以后的数年，中美双方进行了学术交流。Reginato教授多次来华访问，他退休后10多年的2007年还来北京访问。

国家高度关注基础研究和应用基础研究，1985年成立自然科学基金委员会。在我国首批被批准的自然科学基金课题中，有我申请的 “基于热红外信息的估产估水模型研究”，资助金额为4万元。资助对实验遥感的基础研究是雪中送炭，大大加速了实验遥感的发展。

禹城试验站于1988年批准为中国科学重点试验站。实验遥感研究与禹城试验站的旱涝碱综合治理，农田蒸散与水量平衡研究列为中国科学院禹城综合试验站的五大方向，地理所的实验遥感研究先后在《中国科学》与《科学通报》上发表了10篇以上的遥感基础研究的科学论文。陈述彭先生评价，地理研究所的实验遥感在全国遥感界独树一帜。

1988年唐登银和我赴澳大利亚联邦科工组织进行有关地表通量测定方法和实验遥感的学术交流。1990年我赴爱沙尼亚与著名教授J.Ross, T.Nilson. A.Kuusk等进行关于植被辐射传输和热红外遥感方面的学术交流。我在1994年赴美国犹太大学、内布拉斯卡大学和波士顿大学进行了9个月的有关热红外遥感方面的学术交流和合作研究。

1996年，我撰写的《实验遥感模型及地面基础》专著出版，该书总结了1978－1995年的实验遥感研究成果。1997年，《实验遥感模型及地面基础》专著和中国北方主要农作物双向反射光谱数据集一起获得中国科学院自然科学二等奖。获奖人有我、孙晓敏、唐登银、陈发祖、覃文汉。虽然那时左大康所长已经逝世六年，但他作为我所实验遥感研究方向的开拓者功不可没。志曰：先驱卓识拓方向/实验遥感涵意广/高塔平台拔地起/自强不息学四方。

六、夕阳之热

在1997年获奖后，实验遥感和热红外遥感在国内外遥感界也有了一定影响。然而，年龄已经离退休不远了。事业时间段的错位加上我的矫正视力从1.2严重衰退到0.2，使我面临休闲与奋斗的抉择。由于我仍蕴涵着不断深入研究实验遥感的愿望，以及杜甫的“细推物理须行乐”这一诗句的鼓励，夕阳之前我选择了继续努力搞学问的生活。

在1996我国对应用基础研究的支持力度得到提高. 定量遥感研究团队得到较快的发展. 在此期间, 我加盟了以海外归国学者李小文教授为领军人物的定量遥感研究团队，得到国家支持的范围从国家自然基金扩大到国家攀登项目和973项目。1998年10月－2002年12月我、孙晓敏、朱治林和唐新斋组成的团队完成了以唐登银、谢贤群为项目负责人的国家重大基金的第三课题“我国北方作物水分关系的实验遥感及区域尺度转换方法研究”。2001－2005完成了李小文为首席科学家的973项目的第五课题。 1999-2007年完成了我所创新工程前沿项目和国家自然基金委的配套项目. 2007年又承担了李小文的第二个973项目:定量遥感的真实性检验的研究课题.

？从1996－2008年的十三年，是我从事遥感研究30多年的后半期，在此期间，我完成了30余年遥感研究的三分之二的SCI论文，百分之百的EI论文，百分之百的发明专利。从研究成果的质量和数量，研究内容的深度和广度均比前半期跨上一个新台阶。我即将出版的《定量热红外遥感模型与地面试验基础》专著，是我在1998年到2008年完成的面上基金项目、重大基金项目、攀登项目、973项目和所创新工程前沿项目的研究成果。

2008年孙晓敏研究员把我们的上述研究成果与生态网络有关成果加在一起向国家环保总局报奖，项目名称：《中国生态系统研究网络信息系统建设关键技术及其应用》获得了环境保护科学技术成果一等奖。

回忆30多年往事，思绪万千。陈述彭先生在腾冲遥感后就推荐我去二部（现遥感所）开展热红外遥感研究，左大康先生要我留地理所开展实验遥感。最近有人对我说，“你去遥感所，在学术和住房方面的待遇和机遇要比你现在好，也不会有你目前这种非主流学科的尴尬”。我说，也许是吧，但是留地理所最大的优越是使定量遥感更接近地理学应用目标，可更快发现科学问题，从而更好获得创新。从学科发展大方向分析，地理学需要定量遥感。正确认识自然是地理学主要研究目标之一。在认识自然演变规律中，由于我国水资源匮乏，生态环境退化，我认为有如下挑战性的科学问题尤为重要：我国西北、华北到底缺多少水？南水北调和三峡工程的陆面过程和生态效应如何？如何准确反演有关全球变暖的陆面碳汇强度与分布？西北干旱地区生态环境的改造怎样才能良性循环?等等。就目前的科学水平，这些科学问题尚不能回答或回答不正确：其中主要原因之一就是有关地学参数的区域分布信息了解的不准确。许多地学参数（地表温度、地表水分蒸发、植被蒸腾和土壤水分含量等）的测量方式都还局限在几十甚至几平方米的单点尺度上。而“以点代面”的区域分布信息的误差，将导致模型反演的误差。这是人类要实现定量准确预知大自然演变规律的严峻挑战。探索运用具有测定和反演“面”信息的定量遥感方法是应对这种挑战的重要手段。要实现这个科学目标，并非一件轻而易举的事情。因为定量遥感能够测量到的只是地球表面的电磁波信息，所以要以电磁波信息为主，结合非遥感地学参数，构建定量模型，研究反演方法、尺度转换和真实性检验方法，定量挖掘和提取上述所需要的信息。因此，我坚信新一代地理学更需要定量遥感。勉云：学识疑如日中天/岁月惊示夕阳前/物理细推能行乐/探索无悔天地间。