路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員毛克彪所求索的，是在農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域上的突破。多年來(lái)，他以精湛的學(xué)識(shí)，豐富而成熟的科研能力在農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域潛心研究，取得了重大成果，為許多專業(yè)學(xué)科建立了聯(lián)系，指引了前行的道路與方向。

“遙感是從遠(yuǎn)外探測(cè)儀器接收來(lái)自目標(biāo)地物的電磁波信息，通過(guò)對(duì)信息的處理，揭示出目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化。”毛克彪解釋道。在這樣的定義下，意味著遙感可以實(shí)現(xiàn)信息收集和分析的定時(shí)、定量和定位，表現(xiàn)出客觀性強(qiáng)、不易受人為干涉的特點(diǎn)，更方便決策。至于他所從事的農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)，則是多種學(xué)科交叉綜合的結(jié)果，依托于空間科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)和農(nóng)學(xué)等，為人類從多方位、宏觀的角度去認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)提供了新方法和新手段。毛克彪就是運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)快速準(zhǔn)確地獲取大面積、長(zhǎng)時(shí)間序列的地表溫度和土壤水分，具有重大的科學(xué)意義，同時(shí)也具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，把農(nóng)業(yè)科學(xué)化提升到一個(gè)新的水平。

潛心研究填補(bǔ)專業(yè)空白

毛克彪于1977年出生在湖南，現(xiàn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員（優(yōu)秀青年一級(jí)人才），湖南科技大學(xué)兼職教授，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)客座教授。從兒時(shí)起，勤學(xué)苦練就成為一種良好特質(zhì)滲透進(jìn)了毛克彪的人生習(xí)慣中。走上工作崗位后，他依然保持著吃苦耐勞的好作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的性格，邊工作邊學(xué)習(xí)，踏出一串堅(jiān)實(shí)的足跡，寫下一串令人嘆服的履歷：他主持或作為核心成員參與各類國(guó)家重大、重點(diǎn)等科研項(xiàng)目近20項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外期刊和國(guó)際會(huì)議發(fā)表論文100余篇，專著1部，獲得國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)，國(guó)際發(fā)明專利3項(xiàng)、為國(guó)家重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)做出突出貢獻(xiàn)，2016年5月被授予“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”稱號(hào)。毛克彪是一位在學(xué)術(shù)界研究思維非?；钴S的學(xué)者，在遙感和計(jì)算機(jī)等七個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)，像他一樣的科研人員大抵都思路開(kāi)闊，不拘一格，不會(huì)因?yàn)闅q月的逝去而消沉，也不因時(shí)代的更迭而泯滅，他們會(huì)用智慧的頭腦與嫻熟的能力在科研的道路上撐起一片天。

毛克彪的研究興趣聚焦于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、氣候變化、農(nóng)業(yè)遙感、微波、熱紅外遙感、空間數(shù)據(jù)挖掘及GIS應(yīng)用等方面的研究。他在每一項(xiàng)研究中都會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和團(tuán)隊(duì)并肩解決問(wèn)題。

“舉一個(gè)例子”，毛克彪說(shuō)。地表熱輻射在通過(guò)大氣到達(dá)衛(wèi)星傳感器的過(guò)程中，主要受地表類型和土壤水分，近地表空氣溫度和大氣水汽含量的影響。氮磷鉀溶解在土壤水分里面，土壤水分的變化會(huì)影響介電常數(shù)變化，從而改變發(fā)射率，發(fā)射率變化會(huì)影響地表的輻射效率，而地表溫度變化又會(huì)決定土壤水分的蒸發(fā)速度，從而影響與近地表空氣的能量交互，改變近地表空氣溫度；近地表空氣溫度的變化影響大氣剖面，繼而決定大氣平均作用溫度；在地表熱輻射經(jīng)過(guò)大氣時(shí)，被大氣水汽吸收，然后達(dá)到衛(wèi)星傳感器?！耙虼耍覀兛梢钥闯鲈诶脝尾ǘ螣峒t外傳感器準(zhǔn)確計(jì)算地表溫度過(guò)程中，必須滿足三個(gè)條件：獲取大氣水汽含量計(jì)算大氣透過(guò)率；獲取近地表空氣溫度估算大氣平均作用溫度；已知地表類型和土壤水分準(zhǔn)確估算地表發(fā)射率?！?/p>

以往大部分研究人員只集中在輻射傳輸方程中某一個(gè)部分的改進(jìn)提高反演精度，毛克彪為了系統(tǒng)性提高地表溫度反演精度，在三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)以及空間氣候變化方面都做了大量創(chuàng)新研究工作。在土壤水分反演精度方向上，他建立了標(biāo)準(zhǔn)極化微波指數(shù)模型，提高了土壤水分反演精度；還發(fā)明了一套利用GPS地面反射信號(hào)估算土壤水分的儀器和方法，要知道，在這以前，國(guó)內(nèi)想要在地面高空估算大面積土壤水分還是萬(wàn)萬(wàn)不敢想的。

俗話說(shuō)“萬(wàn)丈高樓平地起”，做任何事都是需要一點(diǎn)一點(diǎn)累積而成的，科學(xué)研究更是如此。在此后的工作與調(diào)研中，毛克彪潛心研究，寓教于學(xué)，開(kāi)拓創(chuàng)新地提出觀點(diǎn)并給予實(shí)施，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)眾多領(lǐng)域的空白。

積極創(chuàng)新再造新高度

2007年，當(dāng)意氣風(fēng)發(fā)的毛克彪從中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所博士畢業(yè)后，就一頭扎進(jìn)農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域，憑的就是這一股奉獻(xiàn)青春和智慧的勇氣與決心。

2014～2015年，毛克彪設(shè)計(jì)完成了“基于遙感研究2013年夏季高溫干旱對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)影響”的課題，并獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助；2016年，他主持基于遙感研究氣候變化背景下農(nóng)業(yè)旱災(zāi)時(shí)空變化對(duì)糧食生產(chǎn)影響的課題，申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金，目前項(xiàng)目也在如火如荼地進(jìn)行，預(yù)計(jì)2019年完成。

土壤水分不但是干旱監(jiān)測(cè)中非常重要的參數(shù)，而且其變化會(huì)影響熱輻射和發(fā)射率變化，從而影響地表溫度的反演精度。以往人們通過(guò)同一個(gè)頻率不同極化建立微波指數(shù)與土壤水分建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系計(jì)算土壤水分，毛克彪通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，不同頻率V極化的微波指數(shù)能較好的消除粗糙度的影響，從而提出并建立了新的不同頻率同極化標(biāo)準(zhǔn)化微波指數(shù)模型，在此基礎(chǔ)上建立了被動(dòng)微波土壤水分反演方法。該方法通過(guò)比值法克服了以往需要同步獲得大尺度地表溫度的困難，且利用這種方法反演誤差降低了10%。為了進(jìn)一步驗(yàn)證和提高土壤水分反演算法精度和實(shí)用性，毛克彪發(fā)明了一套利用GPS地面反射信號(hào)反演土壤水分的裝置和方法，該方法填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在地面一定高度獲得大面積土壤水分參數(shù)儀器的空白，解決了星上土壤水分驗(yàn)證時(shí)地面點(diǎn)觀測(cè)難以匹配且缺乏代表性的難題，被“草原植被及其水熱生態(tài)條件遙感監(jiān)測(cè)理論方法與應(yīng)用”項(xiàng)目采納，并在國(guó)家呼倫貝爾草原生態(tài)站得到了應(yīng)用，為草原生態(tài)監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

毛克彪始終把創(chuàng)新貫穿在地面溫度遙感定量反演及農(nóng)業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目的進(jìn)程中，為了提高空氣溫度反演的精度和時(shí)效性，他首次提出利用先驗(yàn)知識(shí)和人工智能方法，直接從遙感數(shù)據(jù)大面積估算近地表空氣溫度反演的方法，使得直接從遙感數(shù)據(jù)大面積反演近地表空氣溫度的反演方法變得通用，誤差大約1℃（同類國(guó)際刊物發(fā)表精度是2?3℃），應(yīng)用效果明顯，并有了很多代表性成果。在此基礎(chǔ)上，毛克彪進(jìn)一步利用大氣水汽含量作為先驗(yàn)知識(shí)提高近地表空氣溫度反演精度，還獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)。

毛克彪還在晴空條件下，通過(guò)利用近紅外波段估算大氣水汽含量，克服了以往算法需要從氣象站點(diǎn)獲得水汽的困難，提出了地表溫度和發(fā)射率分步反演的新劈窗算法，簡(jiǎn)化了反演過(guò)程，提高了反演精度；針對(duì)多個(gè)波段的熱紅外數(shù)據(jù)，克服方程不足的困難，通過(guò)建立鄰近波段發(fā)射率之間的關(guān)系，繼續(xù)提出了同時(shí)反演地表溫度和發(fā)射率的多波段反演算法，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，大大提高了反演精度和算法適用性。

生命無(wú)止境，科研的腳步不會(huì)停止，毛克彪也一直都在前行。在熱紅外無(wú)法準(zhǔn)確反演地表溫度的問(wèn)題上，他提出了全天候的被動(dòng)微波數(shù)據(jù)的地表溫度反演方法，解決了有云的情況下熱紅外無(wú)法準(zhǔn)確反演地表溫度的重大難題。全球平均每天有60?70%的地表受云影響，熱紅外在云覆蓋地區(qū)很難獲得地面信息，為了克服這一缺點(diǎn)，他在分析Aqua衛(wèi)星多傳感器特征的基礎(chǔ)上，提出利用MODIS溫度產(chǎn)品和AMSR-E不同通道之間的亮度溫度建立反演地表溫度的反演模型。從而克服了以往需要同步測(cè)量地面溫度數(shù)據(jù)的困難，并為不同傳感器之間的參數(shù)反演的相互校正和綜合利用多傳感器的數(shù)據(jù)提供實(shí)際應(yīng)用和理論依據(jù)，解決了有云情況下熱紅外無(wú)法準(zhǔn)確反演地表溫度的難題。在精確反演地表溫度上，建立的統(tǒng)計(jì)方法的平均誤差在2℃左右，國(guó)際相關(guān)研究精度為2～3℃。毛克彪在此基礎(chǔ)上，利用多傳感器的優(yōu)勢(shì)和人工智能方法，進(jìn)一步提高精度和使得算法通用化，獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)。

近年來(lái)，毛克彪研究當(dāng)前氣候變化預(yù)測(cè)模型存在的問(wèn)題，提出了建立基于大數(shù)據(jù)和萬(wàn)有引力空間氣候變化模型的思想。他認(rèn)為地球每天的天氣變化是由于各個(gè)星體軌道變化導(dǎo)致的，高速自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的地球每時(shí)每刻都在做自我調(diào)整從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，繼而引起地球系統(tǒng)每天水循環(huán)（包括大氣水汽、降雨和洋流）和地球內(nèi)部（巖漿）等變化，形成了每天不一樣的天氣。毛克彪通過(guò)大量分析后認(rèn)為地球能夠自我調(diào)節(jié)溫度，人類對(duì)地球溫度變化影響不大，特別是二氧化碳的排放對(duì)地球溫度的影響只是起到擾動(dòng)或者微調(diào)作用。他對(duì)遙感數(shù)據(jù)分析表明：大氣中的二氧化碳濃度增加，按照常理大氣溫度升高，大氣水汽飽和度增加，溫度繼續(xù)升高，反復(fù)疊加，溫度會(huì)持續(xù)增加；然而數(shù)據(jù)分析表明大氣中的水汽含量下降，從而部分抵消了二氧化碳的影響，溫度不是線性上升。毛克彪認(rèn)為地球溫度的變化是由地球在太陽(yáng)系和銀河系中的軌道位置所處的能級(jí)決定，氣候周期變化是由于各個(gè)星體都在做周期運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)和其它星體也是在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中由于各星體引力和磁場(chǎng)大小及方向變化做即時(shí)自我調(diào)整。毛克彪提出以大數(shù)據(jù)思維建立終極氣候變化模型：以開(kāi)普勒三定律和萬(wàn)有引力定律為基礎(chǔ)，建立一個(gè)以太陽(yáng)或者銀河系為中心的引力和磁場(chǎng)變化模型，模擬在行星運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，磁場(chǎng)和引力方向變化以及太陽(yáng)輻射變化怎樣驅(qū)動(dòng)地球大氣水汽（云）、洋流運(yùn)動(dòng)和巖漿運(yùn)動(dòng)等，從而更加準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)重大自然災(zāi)害，創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域內(nèi)的新高度，引領(lǐng)了前進(jìn)的腳步與方向。

為農(nóng)業(yè)遙感添磚加瓦

孔夫子在幾千年前就曾說(shuō)過(guò)“學(xué)而不厭.誨人不倦”，在求知路上，我們應(yīng)該孜孜以求，永不止歇。毛克彪在對(duì)待農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)上也始終秉持著嚴(yán)于律己、寬以待人的態(tài)度。

毛克彪在地面溫度遙感定量反演及農(nóng)業(yè)應(yīng)用這個(gè)項(xiàng)目上付出很大的心血，他在研究中發(fā)現(xiàn)如何將被動(dòng)微波遙感與熱紅外遙感相融合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表溫度的全天候、高空間分辨率遙感反演，在解決目前遙感溫度產(chǎn)品在空間上不連續(xù)和分辨率不夠高的問(wèn)題上顯得尤為重要。

毛克彪就在已有研究成果的基礎(chǔ)上，打算進(jìn)一步研究被動(dòng)微波與熱紅外數(shù)據(jù)聯(lián)合反演地表溫度的容和算法，構(gòu)建高空間分辨率且空間上連續(xù)的溫度產(chǎn)品。并準(zhǔn)備利用靜止氣象衛(wèi)星和地面觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立溫度變化函數(shù)，從而利用不同時(shí)段的衛(wèi)星溫度產(chǎn)品通過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算連續(xù)的小時(shí)溫度產(chǎn)品。在這兩方面的基礎(chǔ)上，毛克彪還萌生了要研究如何選擇多顆衛(wèi)星建立歸一化方法的想法，這樣一來(lái)就可為我國(guó)農(nóng)業(yè)提供長(zhǎng)時(shí)間序列的高空間、高時(shí)間和高精度的溫度產(chǎn)品，提高災(zāi)害監(jiān)測(cè)和糧食估產(chǎn)精度。

在具體操作過(guò)程中，毛克彪提出首先應(yīng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的前期收集和地面觀測(cè)的準(zhǔn)備工作，建立研究所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。然后針對(duì)FY-3和VIIRS數(shù)據(jù)的新特征，提出對(duì)數(shù)據(jù)適合的地表溫度反演算法，以應(yīng)對(duì)MODIS數(shù)據(jù)不足的情況。并且可以利用被動(dòng)微波數(shù)據(jù)對(duì)云覆蓋的區(qū)域進(jìn)行地表溫度反演，進(jìn)行精度校驗(yàn)，計(jì)算相對(duì)準(zhǔn)確的區(qū)域平均溫度。再者要充分利用插值和人工智能方法對(duì)熱紅外獲得的地表溫度和被動(dòng)微波反演得到的表面溫度進(jìn)行更好的融合，以便獲得高空間分辨率的溫度數(shù)據(jù)。其次還要利用靜止氣象衛(wèi)星和區(qū)域氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域表面溫度進(jìn)行擬合，獲得每天溫度變化函數(shù)。最后利用不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品，提出歸一化函數(shù)，構(gòu)建長(zhǎng)時(shí)間序列的溫度產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可以分析十多年高溫干旱對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，從而進(jìn)一步找到相關(guān)解決方法，對(duì)保障糧食產(chǎn)量及安全問(wèn)題至關(guān)重要。

毛克彪還在地面溫度遙感定量反演及農(nóng)業(yè)應(yīng)用這個(gè)項(xiàng)目上提出了很多具有前瞻性與開(kāi)拓性的觀點(diǎn)，他針對(duì)FY-3/VIIRS新數(shù)據(jù)特征，計(jì)劃提出新的算法，利用熱紅外高空間分辨率優(yōu)勢(shì)和被動(dòng)微波數(shù)據(jù)全天候各自的優(yōu)勢(shì)，提出融合算法獲得高空間分辨率的溫度數(shù)據(jù)；他還在這個(gè)項(xiàng)目上準(zhǔn)備利用靜止氣象衛(wèi)星和氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得每天24小時(shí)溫度變化的函數(shù)，利用不同時(shí)間段的遙感溫度產(chǎn)品計(jì)算區(qū)域每個(gè)小時(shí)的溫度產(chǎn)品數(shù)據(jù)，為氣候變化模型提供更高時(shí)間分辨率的溫度參數(shù)。這樣一來(lái)，就可建立高空間分辨率的熱紅外與被動(dòng)微波融合的反演算法，還可建立溫度變化函數(shù)獲得以小時(shí)分辨率的區(qū)域溫度數(shù)據(jù)庫(kù)，以幫助提高農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和農(nóng)作物估產(chǎn)精度，保障國(guó)家糧食安全。

正所謂：“國(guó)以民為本，民以食為天”。糧食既是關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的重要戰(zhàn)略物資，也是人民群眾最基本的生活資料。糧食安全與社會(huì)的和諧、政治的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。毛克彪就是這樣一步一個(gè)腳印實(shí)現(xiàn)著人生的積累也奉獻(xiàn)著自身對(duì)農(nóng)業(yè)遙感事業(yè)的無(wú)限熱愛(ài)，用辛勤的汗水與智慧的澆灌為農(nóng)業(yè)遙感事業(yè)添磚加瓦，熠熠生輝。相信他在享受身心磨礪之后，終會(huì)守得云開(kāi)見(jiàn)月明，也將繼續(xù)描繪更美的彩虹藍(lán)圖，用最樸素的歲月裝點(diǎn)最燦爛的科研人生。