用現代化高分遙感技術『武裝』林業

文本刊特約記者 馬愛平

1月8日上午，2018年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行。中國林業科學研究院資源信息研究所李增元研究員主持完成的“高分辨率遙感林業應用技術與服務平臺”獲國家科技進步獎二等獎。這是李增元研究員作為技術成果第一完成人第二次獲得國家科技進步獎二等獎。

項目完成人還有高志海，張煜星，陳爾學，張旭，覃先林，夏朝宗，李曉松，凌成星，李崇貴等。

自主攻關核心技術 填補我國高分辨率遙感林業應用空白

“林業”和“遙感”是兩個不同的研究領域，如何利用現代化的遙感信息技術“武裝”我們的傳統林業，提升行業科技含量，助力產業發展，是李增元研究團隊一直關心并想攻克解決的核心問題。

高分衛星是高分辨率對地觀測衛星的一種簡稱。在林業資源領域，高分遙感技術有著廣泛用途。為滿足我國森林資源調查、濕地監測、荒漠化監測、林業生態工程監測和森林災害監測等林業調查和監測業務發展對高空間、高光譜和高時間分辨率遙感海量數據處理、產品生產和系統服務的重大應用需求，李增元研究員主持承擔了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020 年）》中部署的 16 個國家重大專項之一的“高分辨率對地觀測系統”項目研究。

〉李增元研究員主持完成的“高分辨率遙感林業應用技術與服務平臺”獲國家科技進步二等獎

經過多年的協同攻關、基礎高新技術研究、產品升級與應用，該項目攻克了高分辨率遙感林業調查和監測應用的8項關鍵技術，首次建立了基于高性能計算和云架構的高分林業應用服務平臺，形成高分專項標準規范9項，填補了我國高分辨率遙感林業應用的空白，形成了符合我國林情的高分辨率遙感林業調查、監測與評價技術體系，很大程度上解決了高分辨率衛星遙感在林業中應用的技術和平臺瓶頸，引領了林業遙感技術發展，研究成果總體達國際先進水平。該項目成果已經在13項全國性和7項地方性林業調查與監測業務中得到廣泛應用，項目實施期間共向50多家林業調查規劃設計單位和林業管理部門分發高分數據和產品12萬多景，顯著提升了林業調查和監測中自主高分辨率遙感數據替代國外數據率，支撐形成了森林資源監測頻率由3-5年1次提高到1年1次能力，促進了自主高分遙感數據在林業資源調查監測、監督管理和資產評估中的廣泛應用，提升了林業調查的科技含量和技術水平，產生了巨大的經濟和社會效益。

“高分辨率遙感林業應用技術與服務平臺這一技術體系的覆蓋與應用，降低了林業資源調查與監測的人工成本，提高了森林資源調查的精度和效率，并在衛星數據獲取方面顯著提高了自給率。到目前，我國約70%的林業行業衛星遙感分析數據來源于我們自己發射的衛星，且全部由中國林科院資源所負責提供技術支持和服務。”李增元說。

重視傳承積累 打造世界一流林業遙感研究團隊

當談到獲得國家級榮譽是一種什么樣的感受時，李增元表示，國家的認可和肯定既是榮譽，也是鞭策，更重要的還是我們科研人員要靜下心來去做人做事。

李增元說，我國的林業遙感技術研究大致走過了三個重要階段，起初是局部范圍的應用研究，然后發展到基礎高新技術研究，再到現如今的大范圍應用，每一個階段都有一群人在埋頭扎實工作，不斷為后來人積累成果。

20世紀80年代，以徐冠華院士為代表的第一批林業遙感研究團隊開啟了衛星遙感林業信息智能提取的先河，將航天遙感和計算機技術結合，創新性地提出了監督分類、專家系統分類、蓄積量估測等技術與方法，研發了PDCS系統，實現了基于衛星遙感數據進行大面積土地覆蓋和森林分類及蓄積量的估測，并以計算機輔助繪制大比例尺森林分布圖與蓄積量分布圖，鋪就了我國航天遙感技術的實用化道路，技術成果以“用于森林資源調查的衛星數字圖象處理系統”為題，于1989年獲得國家科技進步三等獎。1985年，徐冠華、趙憲文、虞獻平等老一輩科學家聯合林業部、中國科學院、教育部、農業部、測繪局共37個單位140余名科技人員協同攻關，首次制定了再生資源遙感綜合調查技術規范，在信息源評價、圖像處理、專題調查、系列制圖、生態效益評價等方面的遙感應用關鍵技術取得重大突破，成功研制了微機版的資源與環境信息系統，實現了多種資源數據管理、分析和預測，改變了傳統的資源調查結構和模式，成為推動我國遙感技術進步和應用的重要里程碑。該成果于1991年獲得國家科技進步三等獎。

20世紀90年代，在國家“863”星載合成孔徑雷達應用研究課題中，李增元、車學儉、陳爾學等負責完成森林應用研究內容，首次將合成孔徑雷達（SAR）技術引入我國的林業遙感應用中，并于1997年獲得國家科技進步三等獎。期間，易浩若研究員的森林火災、武紅敢研究員的森林病蟲害研究進一步拓展了林業遙感的應用領域。

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李增元，中國林科院資源所副所長、首席專家、博士生導師。1999年被評為林業部跨世紀學術和技術帶頭人后備人才，2002年獲得享受政府特殊津貼，2014年獲中央國家機關五一勞動獎章，2015年獲“全國先進工作者”榮譽稱號。“十一五”期間為國家863“地球觀測與導航技術”領域專家組成員、科技部工業領域節能減排專家咨詢組成員、載人航天應用專家組成員。現為 “973”計劃首席科學家、科技部-歐洲空間局國際合作“龍計劃”中方首席科學家、環境遙感學會副理事長、北京市農業信息化學會副理事長、全國遙感技術標準化委員會委員、遙感學報副主編。先后獲國家科技進步二等獎（主持）2項、三等獎1項，獲林業部科技進步一等獎、中國科學院科技進步二等獎各1項。鑒定和認定成果12項，制定林業行業標準8項，取得軟件著作權11項，獲得國家發明專利6項，在國內外核心期刊發表論文100余篇。

〉左三為李增元研究員

自2000年起，在以鞠洪波、李增元等為代表的林業遙感技術研究專家的帶領下，扎實推進遙感技術林業應用體系的建立。經過數十年的聯合攻關，創建了遙感技術與傳統地面調查相結合的天—空—地一體化、點—線—面多尺度的綜合監測技術體系，以及多階遙感監測抽樣技術體系，規范了遙感技術應用的技術流程與標準。“森林資源遙感監測技術及業務化應用”和“森林資源綜合監測技術體系”兩項成果分別于2009年和2013年獲得國家科技進步二等獎。

近年來，以陳爾學、高志海、武紅敢、龐勇、覃先林等為代表的青年專家，瞄準國際學術前沿、勇于創新，在合成孔徑雷達和激光雷達森林垂直結構信息高精度提取、復雜地表森林參數主被動遙感協同反演、多源高分遙感森林類型、濕地類型精細分類、稀疏植被覆蓋信息自動提取、基于多尺度嵌套抽樣方法的大區域森林生物量/碳密度反演等國際先進技術領域都取得了豐碩成果，推動了林業遙感技術的深入發展。

對于科研人員要沉下心、深積累，李增元有自己的感悟經驗。他說，“積累”和“應用”不是對立存在的，而是互動共贏的關系。剛開始研究林業遙感技術時，我們做的只是一個簡單的桌面應用軟件，到現如今，在硬件上我們擁有了高端的數據處理服務器，在軟件上我們可以根據行業專題產品需求快速定制出生產線，在團隊上我們建立了分工協作、具有鮮明特色的科研團隊，這些成績的取得需要一個過程。而在這個過程中，作為科研人員，我們要在產品應用的過程中，養成多去問一個“為什么”的習慣，只有真正懂得了科學技術背后的原理，才有可能說，我們做到了原始創新；只有不斷跳出舒適區去探索未知，才有可能說，我們堅持了探索精神；只有徹底掌握林業遙感核心技術，才有可能說，我們的林業生態建設自給可控。