膠州灣海洋航空遙感實(shí)驗(yàn)
——中國(guó)海洋遙感研究的開(kāi)端

“Remote Sensing”即“遙感”一詞, 最早來(lái)自于西文。在西方社會(huì), 在20世紀(jì)六七十年代該詞已經(jīng)被科學(xué)家廣泛接受、大量使用。但在當(dāng)時(shí)有著特殊政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境下的中國(guó), 外文文獻(xiàn), 即便是科技文獻(xiàn)也是少之又少。為此, 當(dāng)人們第一次接觸到該詞時(shí), 的確有點(diǎn)“不知所措”。翻閱我國(guó)早期的科技論文文獻(xiàn), “Remote Sensing”一詞的翻譯可以說(shuō)是五花八門, 有叫“遠(yuǎn)視”, “遙視”, 也有叫“遠(yuǎn)觀”者等等, 最后, 基本上將“Remote Sensing”一詞統(tǒng)一稱為“遙感”的時(shí)間應(yīng)該大約是在 80年代中后期。當(dāng)然, 也伴隨著其科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步一起走過(guò)了它的童年、青年和壯年。在中國(guó)科技發(fā)展史上留下了它濃墨重彩的一筆。

在中國(guó)科技發(fā)展史上, 特別在中國(guó)海洋遙感科技發(fā)展史上, 海洋遙感也和其他學(xué)科一樣走過(guò)了漫長(zhǎng)的探索歲月,歷經(jīng)了從無(wú)到有, 發(fā)展、壯大的艱難歷程; 歷經(jīng)了由最初的目視判讀到定性和半定量時(shí)代, 到現(xiàn)在的數(shù)值和定量遙感時(shí)代。中國(guó)海洋遙感也已經(jīng)由最初靠?jī)H利用國(guó)外氣象衛(wèi)星資料進(jìn)行有限的目視判讀、定性描述, 跨越發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)擁有自主產(chǎn)權(quán)的“海洋-1號(hào)”衛(wèi)星; 從只能利用NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)氣象衛(wèi)星圖像進(jìn)行海洋風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)、溫度場(chǎng)、海冰和流場(chǎng)定性研究和人工信息解譯, 發(fā)展到現(xiàn)在計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯與識(shí)別, 海洋信息的模式定量反演、提取; 從僅用于地理信息的識(shí)別與地貌信息特征佐證, 發(fā)展到現(xiàn)在的空間三維制圖、自動(dòng)分類、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、深海地形反演和海洋環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè); 發(fā)展到現(xiàn)在的工程前地質(zhì)地貌調(diào)查、環(huán)境評(píng)價(jià)、功能區(qū)劃和海洋赤潮、風(fēng)暴潮、海冰等災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè), 為國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展, 領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策與科學(xué)管理提供了海量、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù), 取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此, 也贏得了國(guó)內(nèi)、外同行的贊譽(yù)。

所有這些成績(jī)的獲得, 無(wú)不讓我們歡欣鼓舞, 為之驕傲。

追憶海洋遙感研究的歷史與發(fā)展, 有兩件事是值得記述的, 它就是具有劃時(shí)代意義的開(kāi)場(chǎng)篇——“膠州灣海洋航空遙感實(shí)驗(yàn)”和國(guó)家海洋局第一海洋研究所“海洋遙感組”的成立。它的出現(xiàn), 標(biāo)志著中國(guó)海洋遙感研究時(shí)代的開(kāi)始。正由于這兩件事的出現(xiàn), 才使中國(guó)海洋遙感研究組織像雨后春筍一般, 發(fā)展壯大, 遍及全國(guó)大江南北; 正由于這兩件事的出現(xiàn), 才使遙感技術(shù)在中國(guó)海洋研究中得到了更加深入的應(yīng)用, 得到了應(yīng)用領(lǐng)域的空前拓展, 以致在今天才有更多國(guó)家級(jí)大型和重大課題與任務(wù)出現(xiàn)在更高層面上。然而, 追述那發(fā)生在30年前的日日夜夜仿佛就在眼前。

空間遙感從早期單純軍事、政治意義上的空間技術(shù)展示與競(jìng)爭(zhēng)走向民間、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)是以美國(guó) NOAA系列氣象衛(wèi)星的空間運(yùn)行, 接受頻道、解碼的世界公開(kāi), 向世界各國(guó)提供全天24小時(shí)氣象衛(wèi)星云圖為標(biāo)志。它的出現(xiàn), 將人們從原有的水平視覺(jué)直接帶入到幾十乃至上百或上千公里的空間; 它的面世, 從此世界任何地區(qū)再也沒(méi)有一次颶風(fēng)或臺(tái)風(fēng)或其他惡劣天氣由于監(jiān)測(cè)視野的局限被漏報(bào),沒(méi)有一次被惡劣的颶風(fēng)或臺(tái)風(fēng)突襲, 而人們竟全然不知;它的面世, 使人們真正從空間看到了我們生存的地球, 看到了覆蓋地球表面70%多的海洋, 看到了覆蓋在陸地、海洋上空的大氣運(yùn)動(dòng); 當(dāng)然, 也看到了海洋中更為詳盡的環(huán)境狀況以及在復(fù)雜動(dòng)力環(huán)境影響下的多種海洋學(xué)現(xiàn)象。盡管它現(xiàn)在所攜帶的傳感器有限, 分辨率和全天時(shí)監(jiān)測(cè)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們?nèi)粘Ｉ詈徒?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及科學(xué)研究的需要, 然而, 它真正的科學(xué)價(jià)值在于, 它改變了人們的常規(guī)思維, 完成了人們幾百乃至上千年夢(mèng)寐以求的“更上一層樓”俯視群山巍峨、群雄逐鹿的愿望, 實(shí)現(xiàn)了人們思維方式的歷史性跨越。它必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù), 推動(dòng)相關(guān)科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步。

然而, 在20世紀(jì)60～70年代, 在東方這片古老文明的大地上, 由于政治的原因, 未能將國(guó)際上這一重大轉(zhuǎn)變和技術(shù)革命給予足夠的重視。1978年, 是中國(guó)改革開(kāi)放的初年, 思想上撥亂反正, 事業(yè)上百?gòu)U待興, 人們?cè)谒枷胍庾R(shí)上也從單純的“政治掛帥, 重革命、輕生產(chǎn)”開(kāi)始了向兩者并重或向重生產(chǎn)的方向轉(zhuǎn)變, 科研戰(zhàn)線也是如此。在那個(gè)動(dòng)亂和彷徨的年代, 盡管科研并不是科研人員的第一要?jiǎng)?wù), 但是, 仍然有那么一些人, 在有限的科技文獻(xiàn)中, 洞察到了國(guó)際上科技發(fā)展的未來(lái)和前沿; 洞察到了遙感技術(shù)必將在海洋學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究中發(fā)揮更大的作用; 覺(jué)察到在不遠(yuǎn)的將來(lái), 海洋的空間遙感時(shí)代即將拉開(kāi)帷幕。為此,幾經(jīng)周折和反復(fù)的科學(xué)論證, 于1978年3月由曾榮(時(shí)任所長(zhǎng))、劉寶銀和鄭全安同志發(fā)起, 經(jīng)國(guó)家海洋局第一海洋研究所黨委研究批準(zhǔn), 成立了中國(guó)最早的專業(yè)研究海洋遙感的科研組織——“海洋遙感組”。她的誕生, 標(biāo)志著中國(guó)海洋遙感正式走上了科技舞臺(tái)。月余, 筆者有幸加入其中,當(dāng)時(shí)全組共有6人, 他們是鄭全安、劉寶銀、薛德鏞、張國(guó)才、吳永森和于衍桂, 其專業(yè)分別來(lái)自微波、光學(xué)、電子技術(shù), 地理學(xué)、海洋與氣象。

隨著組織的健全, 人員的不斷加入, 研究工作的不斷的深入, 在分析國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上, 結(jié)合國(guó)家當(dāng)時(shí)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和海洋管理與研究的重大需求, 科學(xué)論證并選擇的第一個(gè)研究突破點(diǎn)就是： 海上油溢航空遙感監(jiān)測(cè)。在國(guó)家海洋局和有關(guān)部門的大力支持下, 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)1年多的技術(shù)準(zhǔn)備, 包括不同油種的光譜實(shí)驗(yàn), 油膜水面擴(kuò)散的模擬實(shí)驗(yàn), 機(jī)上航空遙感儀器的調(diào)試、標(biāo)定、光譜實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)區(qū)實(shí)驗(yàn)時(shí)機(jī)的選擇等, 最后決定, 于1979年9月上、中旬擇機(jī)在膠州灣及其鄰近海域進(jìn)行海上油溢航空遙感模擬實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)于1979年9月9～17日在膠州灣和膠南進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)分4個(gè)組, 即指揮組、機(jī)上技術(shù)組、海上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)組和后勤保障組。除機(jī)上技術(shù)組組長(zhǎng)由專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任外,其他3個(gè)組組長(zhǎng)分別由久經(jīng)戰(zhàn)爭(zhēng)沙場(chǎng)的老領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任。他們分別是, 指揮： 王頤楨(時(shí)任副所長(zhǎng)); 海上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總負(fù)責(zé)： 王殿首(時(shí)任所科技部部長(zhǎng)); 后勤保障組組長(zhǎng)： 陶魁武; 機(jī)上技術(shù)組組長(zhǎng)分別為： 鄭全安和史長(zhǎng)青; 海上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)和油溢布控監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理由吳永森負(fù)責(zé)。執(zhí)行這次飛行任務(wù)的飛機(jī)是國(guó)產(chǎn)直五型直升飛機(jī)(圖 1),由北航某團(tuán)機(jī)務(wù)組執(zhí)行該飛行任務(wù)。機(jī)上裝載的實(shí)驗(yàn)傳感器有： 航空相機(jī)、微光閉路電視、紅外測(cè)溫儀和成像微波輻射計(jì)等。實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)海區(qū)： 膠州灣和膠南大江口實(shí)驗(yàn)區(qū)。實(shí)驗(yàn)共計(jì)飛行11個(gè)航次, 多個(gè)航高, 飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)小時(shí)。海上任務(wù)由國(guó)家海洋局北海分局“海調(diào)-101”和“向陽(yáng)紅-08”船承擔(dān)和國(guó)家海洋局第一海洋研究所 20余位科研人員執(zhí)行海上監(jiān)測(cè)、觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)用料布放任務(wù)。

“長(zhǎng)鷹, 長(zhǎng)鷹, 我是黃河, 聽(tīng)到請(qǐng)回答”。1979年9月 9日, 晴空萬(wàn)里, 只有微風(fēng)拂過(guò)海面, 蕩起層層漣漪,在潮汐的作用下, 周期性地運(yùn)動(dòng)著。時(shí)值中午12時(shí), 一束清脆的電波劃破了長(zhǎng)空。隨著指揮部一聲呼叫, 中國(guó)海洋遙感研究時(shí)代的第一道序幕迅即拉開(kāi)了。

“黃河, 黃河, 我是長(zhǎng)鷹。長(zhǎng)鷹一切準(zhǔn)備就緒, 原地待命?！?/p>

“黃河明白。”

“黃海, 黃海, 我是黃河, 聽(tīng)到請(qǐng)回答?！?/p>

“黃河, 黃河, 我是黃海, 黃海已經(jīng)到達(dá)指定海域,一切準(zhǔn)備就緒, 原地待命?！?/p>

“黃河明白?！?/p>

“長(zhǎng)鷹, 長(zhǎng)鷹, 我是黃河, 按預(yù)定時(shí)間準(zhǔn)備起飛, 航向： 指定海域?！?/p>

“長(zhǎng)鷹明白?！?/p>

“黃海, 黃海, 我是黃河, 長(zhǎng)鷹將按預(yù)定時(shí)間起飛,黃海要按預(yù)定時(shí)間進(jìn)行海上測(cè)量、按預(yù)定方案在預(yù)定方位、用量布放實(shí)驗(yàn)用油并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄?！?/p>

“黃海明白。”……

隨著飛機(jī)馬達(dá)一聲急促的加油聲, “長(zhǎng)鷹”旋即離開(kāi)了流亭機(jī)場(chǎng), 飛向了藍(lán)天, 飛向了指定海域……

在完成可見(jiàn)光、熱紅外、微波, 閉路電視系統(tǒng)等載航儀器的各項(xiàng)航空實(shí)驗(yàn)任務(wù)后, 隨著“飛鷹”最后一個(gè)航次的歸航和成功降落, 連續(xù) 8天的海-空同步航空遙感實(shí)驗(yàn)圓滿地畫(huà)上了句號(hào)。

通過(guò)海-空海洋航空遙感實(shí)驗(yàn), 在中國(guó)第一次獲得了現(xiàn)場(chǎng)條件下的大面積海上溢油海面擴(kuò)散、漂移和油膜的海-空現(xiàn)場(chǎng)同步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù); 第一次展現(xiàn)了從空間觀測(cè)并記錄下的膠州灣海面波浪、海島形狀與分布等高分辨率信息; 獲得了有關(guān)海洋環(huán)境污染、工廠或船舶排污、海岸帶變遷、圍墾改造、開(kāi)發(fā)利用等方面的直觀信息、資料。同時(shí), 也使人們真正認(rèn)識(shí)到, 航空遙感技術(shù)可以應(yīng)用于海洋科學(xué)的研究中, 特別是在海洋環(huán)境、潮間帶和淺海地形的監(jiān)測(cè),海岸帶規(guī)劃、開(kāi)發(fā)管理以及海洋學(xué)動(dòng)態(tài)參數(shù)等的實(shí)時(shí)、快速監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)提供, 決策咨詢等方面具有突出重要的意義。在這些領(lǐng)域, 航空遙感技術(shù)遠(yuǎn)距離探測(cè)、同步、快速、大范圍、地面和光譜分辨力高、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)可以得到充分的發(fā)揮, 可以解決傳統(tǒng)方法無(wú)法解決和難以解決的問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)的成功, 不僅拉開(kāi)了中國(guó)海洋遙感研究的第一道序幕, 也標(biāo)志著中國(guó)海洋遙感技術(shù)真正從理想走向了現(xiàn)實(shí), 從理論走向了實(shí)際, 標(biāo)志著中國(guó)真正海洋遙感時(shí)代的開(kāi)始。

30年, 彈指一揮間?；仨Ｑ筮b感研究曾經(jīng)取得的每一項(xiàng)成就和進(jìn)步無(wú)疑使人感到振奮。時(shí)下, 歷史的快車已經(jīng)入了 21世紀(jì), 科學(xué)技術(shù)也進(jìn)入了日新月異、高速發(fā)展的時(shí)代,在這個(gè)百舸爭(zhēng)流的年代, 相信海洋遙感和其他科學(xué)技術(shù)一樣,必將伴隨著共和國(guó)的前進(jìn)步伐走向更加輝煌的明天。

G322.9

E

1000-3096(2010)03-0092-02

圖1 膠州灣航空遙感實(shí)驗(yàn)用直五型直升飛機(jī)

國(guó)家海洋局第一海洋研究所 吳永森

(本文編輯： 劉珊珊)