• 产品名称:【科技日报】张立福:用光谱观测大地的人
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  • 发布时间: 2021-10-27
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  张立福博士,研究员,中国科学院遥感应用研究所高光谱研究室主任,中国遥感应用协会专家委员会常务委员,国际数字地球学会中国国家委员会委员,成像光谱专业委员会副主任委员,中国载人空间站工程地球科学领域专家组成员。在国内外学术刊物上发表SCI、EI科研论文60余篇,出版《高光谱遥感》等专著3部,发明专利3项,软件著作权登记5项。曾获军队科技进步二等奖,日本《京都市长奖》、新闻出版署科技进步三等奖等奖励。主持完成或在研国家973、863、科技支撑等项目30多项,目前担任IEEE Trans.GRS、INT.J.REMOTE SENSING、PE&RS等三十余家国内外核心刊物的特约审稿专家。

  日前,中国科学院京区党委组织召开学习贯彻党的十八大精神座谈会,旨在让十八大精神成为“创新2020”顺利实施的思想指引。按照“创新2020”规划,中科院将经过10年努力,有效解决一批事关我国现代化全局的战略性科技问题,在一些重要领域进入世界前列,培养凝聚一支高水平科技创新队伍,形成一批高水平科技创新平台与成果转化基地,总体实现“创新跨越、布局合理、四个一流、开放合作、和谐有序、持续发展”,在我国科技事业发展中发挥服务全局、骨干引领和示范带动作用,成为在世界上有重要影响的一流研究机构。

  作为中科院遥感应用研究所高光谱研究室主任,张立福研究员在科研发展和团队建设上也坚持贯彻“创新2020”的精神,为最终建成世界一流研究室而努力。

  20世纪90年代,在中国航空遥感领域开拓者——童庆禧院士积极倡导下,国内成像光谱技术逐步发展起来,相关高光谱遥感的成像机理、高光谱图像立方体数据处理方法以及高光谱遥感技术在其它领域的应用也得到不断拓展。作为国内最早从事高光谱遥感研究的机构之一,中科院遥感所高光谱室相继提出和发展了一系列高光谱遥感信息处理分析模型、方法,开发了相应的高光谱遥感图像处理的专业软件,开展了一系列高光谱遥感应用的基础理论研究和应用实践。

  2004年,张立福从日本留学归国,次年进入北京大学从事博士后研究。这个期间,他有幸结识了我国高光谱遥感的倡导者童庆禧院士。

  2007年,博士后出站的他被人才引进至中科院遥感所,在童庆禧院士领导的团队从事高光谱遥感科学研究。2010年,受童院士赏识,他开始担任中科院遥感所高光谱研究室主任。

  “童院士信任我,我倍感荣幸,带一个这样的团队,我也深感责任重大。”张立福说,他熟悉这个研究室的光荣史。

  据了解,高光谱研究室曾经自主研发过高光谱图像处理与分析软件系统HIPAS,这是我国第一套具有完全自主知识产权、主要面向高光谱遥感数据的专业图像处理与应用软件,2003年,该软件参加国家科技部组织的国产遥感软件测评,获得国产遥感软件专业遥感处理平台组优秀奖;此外,国内第一个以内陆水质动态遥感监测为目标、面向环保部门业务化运行需要的环境遥感监测软件系统,也出自该团队,曾获得国家环保局环境保护科技成果认证;而作为中国典型地物标准波谱数据库系统中的一个子系统,他们开发的“中国典型岩矿标准波谱数据库系统”更是堪称国内数据最完整的典范。更难得的是,童庆禧院士等以多年研究成果为基础,出版了《高光谱遥感——原理、技术与应用》和《高光谱遥感的多学科应用》,这两部专著认为是学习遥感不可或缺的参考书。而且,高光谱研究室致力于高光谱遥感领域前沿技术研究和应用技术实践,承担过国家863、国家科技支撑计划、自然基金、中科院创新、北京科委、大科学工程、高分重大专项等多项重要科研项目,多次获得国家和省部级各种奖励。

  “有童院士和薛永祺院士两位名师指引,我们团队也少走了不少弯路。”张立福说,“童院士是中国航空遥感的开拓者、中国高光谱遥感的倡导者,桃李遍天下。薛院士研发了多台套曾经在中国和世界高光谱领域有重要影响的遥感传感器。两位院士一位从事遥感应用,一位从事遥感传感器研制,配合得非常默契。他俩是我们团队的指引。”

  现在,高光谱研究室的人员构成比较合理。研究室共有科研人员近20名,其中有1名院士,6名研究员,5名副研,还有一批年轻的充满活力的科研人员;该团队博士硕士研究生规模稳定在30名左右。对于未来的发展,张立福相信,站在巨人的肩膀上,这个老中青结合的团队一定能够在高光谱研究领域走出一条有特色的发展之路。

  “大家总是习惯性地认为中国的科技比国外落后,其实,我国在高光谱研究上的发展很醒目。”谈起专业,张立福如数家珍。

  早在20世纪80年代后期,我国就研制出了新型模块化航空成像光谱仪(MAIS),美国某刊物在总结世界成像光谱发展时,将MAIS也列在其中,被视为里程碑式的产品;此后,我国又推陈出新,研发出了实用型模块化成像光谱仪(OMIS-1,OMIS-2)以及推帚式成像光谱仪(PHI),以适应不同的需求。

  “利用这些仪器,童薛二位院士与澳大利亚、马来西亚、日本等国开展了国际合作,取得了很多成果,影响很大。”张立福回忆,1997年,中国研制的航空高光谱遥感仪器在澳大利亚的国际合作中,取得了重要成果,反响很大。澳大利亚的报纸上头版报道:中国的高科技发现了达尔文的能源泄露。

  “在与日本的合作中,他们对我们的仪器也非常满意,一直到后来,日本一些专业公司都想买我们的系统,虽因故未能成交,他们还是对我们的产品念念不忘,觉得当时的仪器指标,至今仍然领先。”张立福自豪地说,“当时中国的高光谱遥感研究就已经是站在国际前沿。尽管中间国外也相继崛起,但近几年,我国又开始重视高光谱数据获取能力的建设,我们正在研制一些地面和近地面小型化高光谱设备,有了这些先进仪器设备支撑,就能满足我们许多基础科学研究对高光谱数据获取的需要。”

  张立福说,中科院的研究能够为国家的一些战略规划出谋划策,所以,他们在定位中瞄准的是关键核心的科学问题,包括高光谱前沿技术研究、前沿算法、前沿关键技术等,发展先进的高光谱信息提取模型,通过研发高光谱成像仪器,带动高光谱研究和关键问题的解决,以典型行业应用、检验验证发展的模型与算法。“要最终将研究成果在行业领域推广应用,为各行各业创造价值。”

  说干就干。实干是别人对张立福的评价,也是他对自己的要求,短短的几年,他就交出了答卷:

  为了满足“可根据需求和研究目的的不同,手动或自动调节系统成像参数,以获取高信噪比数据”的需求,解决传感器辐射定标难的问题,张立福团队在自主研制的地面成像光谱仪FISS的基础上,提出了以可变成像参数的辐射定标模型,满足了地面获取高信噪比成像光谱数据的需求;他们在遥感领域首次提出了“多维光谱数据库的概念与设想”,将多维数据库的基本概念、高光谱遥感的相关概念与构建多维高光谱数据库这个目标结合起来,面向地质矿产应用领域,正在研究基于FISS高光谱影像的多维数据库构建技术;他们还利用成像光谱技术,开展了高光谱遥感在食品安全、考古、农业等各种领域的应用研究,目前正在开展一些各学科应用的前沿科学问题研究。利用地面成像光谱仪,他们做了很多应用案例,该仪器获得中国发明专利授权,利用该仪器的研究成果,在国际国内重要学术刊物上发表了SCI论文10多篇。

  现在,张立福又开始把目光转向国际社会热点:植被对气候变化、全球变暖等现象的影响。

  “我们现在在考虑基于主动光源的高光谱遥感技术方面的问题。”张立福说,关于植被信息的遥感探测方面,他所想到的就是荧光探测。通过植被荧光信息的探测,可以更加精确、及时地反映植被的光合作用。“荧光成像技术是对受激后的样品进行分析的一种新型、革命性的技术,它在光谱维获得样品荧光光谱的同时,在空间维获得样品的二维空间信息,将光谱技术与成像技术有机地融为一体,可在光谱和空间两个方面对样品目标进行分析和识别,具有样品形貌学分析和光谱学分析的能力。但目前对于激光激发荧光以及荧光光谱探测机理研究的不够深入,新型荧光探测仪器的研制,需要理论研究作为支撑,因此,开展地物光谱特征的荧光产生机理以及荧光光谱分析技术研究非常必要。”现在,张立福他们正在进行“地物光谱特性激光激发荧光探测机理研究”,就是要通过对地物紫外激光吸收和荧光响应机理研究,突破激光诱导荧光、荧光成像光谱技术以及荧光成像系统定标等关键技术,为新型激光激发荧光探测装置研发和应用科学研究提供理论支撑。

  提起未来,张立福觉得要做的事情还有很多。他说:“现在,院里给我们的定位很明确,就是要创新。丁仲礼院长曾提过几点要求,做的东西是不是很重要;别人做过没有,你做的和别人相比优势在哪儿;成果出来后,要写成文章推介出去。我们都应该按照这个精神从事科学研究,多出成果,出原创性成果。”

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