蔣耿明：演繹現代“千里眼”與“順風耳”

本刊記者 嚴永紅

《西游記》中有兩位天將——“千里眼”和“順風耳”，這是古代人民的美好想象和希望。而在現代，有了科技水平的強大支撐，這種美好想象已經變為現實。衛星遙感技術，就是現代的“千里眼”和“順風耳”。

“‘遙感’顧名思義，就是遙遠的感知，”復旦大學電磁波信息科學教育部重點實驗室的蔣耿明副教授為記者做了通俗易懂的解釋，“借助于專門的探測儀器，把遙遠的物體所輻射或反射的電磁波信號接收記錄下來，再經過加工處理，變成人眼可以直接識別的圖像，揭示出所探測物體的特征、性質及其變化規律。”

自從1972年美國第一顆地球資源技術衛星發射成功并獲取了大量地球表面的衛星圖像后，遙感技術就開始在世界范圍內迅速發展和廣泛應用。遙感技術的出現揭開了人類從外層空間觀測地球的序幕，為人類認識國土、開發資源、監測環境、研究災害以及分析全球氣候變化等提供了新的途徑。

自幼熱愛航天的蔣耿明，高考時選擇了被國際測繪界譽為“測繪教育之都”的武漢測繪科技大學，攻讀攝影測量與遙感專業。從此他在遙感領域的“取經”逐漸深入——中國科學院遙感應用研究所地圖學與地理信息系統專業碩士研究生，法國斯特拉斯堡第一大學遙感專業博士研究生。一路走來，談及自己多年的求學生涯和目前的工作，他坦言，本科主要學習基礎知識，在武漢測繪科技大學四年的學習為現在的工作和研究打下了扎實的基礎；而研究生階段得益于牛錚研究員和李召良研究員兩位良師的悉心指導，開展創新性基礎研究，培養出自己獨立思考和解決問題的能力；進入復旦大學工作后，繼續開展定量遙感的基礎理論研究，包括海表、地表和大氣參數的反演、衛星傳感器的輻射定標等。

求學期間，蔣耿明就榮獲了“中國科學院優秀研究生（2001年）”，其關于MODIS數據處理的碩士學位論文被收入“全國優秀碩士學位論文數據庫”。2007年進入復旦大學工作后，他又獲得了“復旦大學信息科學與工程學院院長獎（2010年）”、“第17屆中國遙感大會青年優秀論文獎（2010年）”，并主持了復旦大學青年科學基金、國家“863”計劃微波遙感技術實驗室研究基金、遙感科學國家重點實驗室開放基金、教育部歸國留學人員啟動基金和國家自然科學基金等多項科研課題。

君子不言舊時功，采訪中，蔣耿明主要向記者介紹了他主持的兩項國家自然科學基金課題。

紅外與微波遙感一體化反演大氣溫濕廓線（2013年1月1日～2016年12月31日）

蔣耿明告訴記者，大氣溫濕廓線的空間分布及其變化規律，是全球氣候變化研究的重要內容。相對于無線電探空，衛星遙感反演在水平空間分辨率和時間分辨率上具有一定的優勢，但其反演精度與垂直空間分辨率不高，難以達到世界氣象組織的要求。因此需要從衛星傳感器波段設置和反演方法兩方面加以改進。

紅外與微波是兩種性質差別很大的探測波段，具有較強的互補性。紅外不能穿透云，對部分云污染也比較敏感，而微波具有相對較強的大氣穿透力，云對低頻微波幾乎是透明的。因此，在大氣溫濕廓線反演中，怎樣合理設置紅外和微波波段？紅外、低頻和高頻微波相結合是否能改善反演精度和垂直分辨率？在多大程度上有改善？主要是改善底層大氣廓線還是對高層大氣廓線也有改善？面對一連串難題，蔣耿明說：“回答這些問題具有重要的理論和現實意義”。因此，在國家自然科學基金委的資助下，他開展紅外與微波遙感一體化反演大氣溫濕廓線的理論和方法研究，主要研究內容包括：一體化反演大氣溫濕廓線的最佳紅外與微波波段組合、微波海表比輻射率模擬、微波地表比輻射率反演、大氣溫濕廓線的統計和物理反演算法發展。該項目研究將從理論上定量地闡述紅外與微波一體化反演大氣溫室廓線的優勢，發展出新的大氣溫濕廓線反演算法，進一步提高反演精度，為新一代傳感器設計以及應用提供理論支持。

目前該課題研究剛開展一年，已經在最佳紅外和微波波段組合、大氣溫濕廓線反演方面取得了系列成果，即將在國內外期刊和會議上發表。

利用風云二號衛星觀測反演地球表面溫度（2010年1月1日～2012年12月31日）

在國家自然科學基金委的資助下，該課題主要開展精確反演海表溫度和地表溫度的新算法研究。他向記者解釋道：“地球表面溫度包括地表溫度和海表溫度，是全球氣候變化的一個重要指標。”目前，用戶對海表溫度和地表溫度的精度、分辨率和時效性提出了更高的要求，非常有必要發展一套新算法來滿足用戶的需求。因此，蔣耿明以我國風云二號系列氣象衛星為例，開展精確反演海表溫度和地表溫度的新算法研究。

針對風云二號系列衛星傳感器多波段和雙星立體觀測的特點，蔣耿明開展有針對性的多波段和多角度溫度反演新算法研究，內容包括交叉輻射定標、海表比輻射率模型發展、地表比輻射率反演、溫度反演算法發展、溫度反演和驗證等。經過三年的潛心研究，蔣耿明的課題組取得了一系列研究成果，特別是在交叉輻射定標和溫度反演算法兩方面的研究工作非常出色，從風云二號數據反演的海表和地表溫度相對于MODIS溫度產品的精度在1.0 K之內。相關研究成果在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing、IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters等國際期刊和IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium等國際會議上發表，獲得較好反響。

多年國內外求學和國內科研的經歷，使蔣耿明感到國內在遙感領域與國外的差距依然存在，主要體現在兩方面：傳感器的性能和應用產品的研發。不過，他同時也欣慰地告訴記者，這種差距正在迅速地縮小。除了風云系列氣象衛星，我國還發射了海洋和陸地系列衛星。目前，高分辨率衛星項目也取得了令世界矚目的成就。越來越多遙感領域的頂級國際會議選擇在中國舉辦，例如：2013年4月在北京舉辦的第三十五屆國際環境遙感大會和2016年即將在北京舉行的IEEE地球科學與遙感會議（IGARSS 2016）。上述事實說明我國的遙感技術與應用發展越來越得到國際同行的認可。國內遙感領域欣欣向榮的景象鼓舞著蔣耿明不斷地奮進，他希望能更多地參與到國內重大研究計劃中去，盡自己的一份力量，服務國家，實現自己的人生理想和價值；也寄望現代“千里眼”和“順風耳”在未來帶給人類更多更大的實用價值。