膠州灣海洋航空遙感實(shí)驗(yàn)
——中國海洋遙感研究的開端

膠州灣海洋航空遙感實(shí)驗(yàn)
——中國海洋遙感研究的開端

“Remote Sensing”即“遙感”一詞, 最早來自于西文。在西方社會, 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)和社會環(huán)境下的中國, 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”。翻閱我國早期的科技論文文獻(xiàn), “Remote Sensing”一詞的翻譯可以說是五花八門, 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)步一起走過了它的童年、青年和壯年。在中國科技發(fā)展史上留下了它濃墨重彩的一筆。

在中國科技發(fā)展史上, 特別在中國海洋遙感科技發(fā)展史上, 海洋遙感也和其他學(xué)科一樣走過了漫長的探索歲月,歷經(jīng)了從無到有, 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。中國海洋遙感也已經(jīng)由最初靠僅利用國外氣象衛(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”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、浪場、溫度場、海冰和流場定性研究和人工信息解譯, 發(fā)展到現(xiàn)在計(jì)算機(jī)自動解譯與識別, 海洋信息的模式定量反演、提取; 從僅用于地理信息的識別與地貌信息特征佐證, 發(fā)展到現(xiàn)在的空間三維制圖、自動分類、動態(tài)監(jiān)測、深海地形反演和海洋環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測; 發(fā)展到現(xiàn)在的工程前地質(zhì)地貌調(diào)查、環(huán)境評價(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, 為國家經(jīng)濟(jì)、社會發(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)測數(shù)據(jù), 取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為此, 也贏得了國內(nèi)、外同行的贊譽(yù)。

所有這些成績的獲得, 無不讓我們歡欣鼓舞, 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)代意義的開場篇——“膠州灣海洋航空遙感實(shí)驗(yàn)”和國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)志著中國海洋遙感研究時(shí)代的開始。正由于這兩件事的出現(xiàn), 才使中國海洋遙感研究組織像雨后春筍一般, 發(fā)展壯大, 遍及全國大江南北; 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家級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)展示與競爭走向民間、經(jīng)濟(jì)與社會是以美國 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, 向世界各國提供全天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)再也沒有一次颶風(fēng)或臺風(fēng)或其他惡劣天氣由于監(jiān)測視野的局限被漏報(bào),沒有一次被惡劣的颶風(fēng)或臺風(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; 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)測能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們?nèi)粘Ｉ詈徒?jīng)濟(jì)社會發(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。它必將推動科學(xué)技術(shù), 推動相關(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, 是中國改革開放的初年, 思想上撥亂反正, 事業(yè)上百廢待興, 人們在思想意識上也從單純的“政治掛帥, 重革命、輕生產(chǎn)”開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)動亂和彷徨的年代, 盡管科研并不是科研人員的第一要務(wù), 但是, 仍然有那么一些人, 在有限的科技文獻(xiàn)中, 洞察到了國際上科技發(fā)展的未來和前沿; 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; 覺察到在不遠(yuǎn)的將來, 海洋的空間遙感時(shí)代即將拉開帷幕。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)、劉寶銀和鄭全安同志發(fā)起, 經(jīng)國家海洋局第一海洋研究所黨委研究批準(zhǔn), 成立了中國最早的專業(yè)研究海洋遙感的科研組織——“海洋遙感組”。她的誕生, 標(biāo)志著中國海洋遙感正式走上了科技舞臺。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、張國才、吳永森和于衍桂, 其專業(yè)分別來自微波、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, 在分析國外現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上, 結(jié)合國家當(dāng)時(shí)對環(huán)境監(jiān)測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。在國家海洋局和有關(guān)部門的大力支持下, 經(jīng)過長達(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)場實(shí)驗(yàn)組和后勤保障組。除機(jī)上技術(shù)組組長由專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任外,其他3個(gè)組組長分別由久經(jīng)戰(zhàn)爭沙場的老領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任。他們分別是, 指揮： 王頤楨(時(shí)任副所長); 海上現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)總負(fù)責(zé)： 王殿首(時(shí)任所科技部部長); 后勤保障組組長： 陶魁武; 機(jī)上技術(shù)組組長分別為： 鄭全安和史長青; 海上現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)和油溢布控監(jiān)測、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)間長達(dá)十幾個(gè)小時(shí)。海上任務(wù)由國家海洋局北海分局“海調(diào)-101”和“向陽紅-08”船承擔(dān)和國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、觀測和實(shí)驗(yàn)用料布放任務(wù)。

“長鷹, 長鷹, 我是黃河, 聽到請回答”。1979年9月 9日, 晴空萬里, 只有微風(fēng)拂過海面, 蕩起層層漣漪,在潮汐的作用下, 周期性地運(yùn)動著。時(shí)值中午12時(shí), 一束清脆的電波劃破了長空。隨著指揮部一聲呼叫, 中國海洋遙感研究時(shí)代的第一道序幕迅即拉開了。

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

“黃河明白?！?/p>

“黃海, 黃海, 我是黃河, 聽到請回答?！?/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。”

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

“長鷹明白?！?/p>

“黃海, 黃海, 我是黃河, 長鷹將按預(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)場記錄?！?/p>

“黃海明白。”……

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

在完成可見光、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)圓滿地畫上了句號。

通過海-空海洋航空遙感實(shí)驗(yàn), 在中國第一次獲得了現(xiàn)場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)場同步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù); 第一次展現(xiàn)了從空間觀測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,海岸帶規(guī)劃、開發(fā)管理以及海洋學(xué)動態(tài)參數(shù)等的實(shí)時(shí)、快速監(jiān)測、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、同步、快速、大范圍、地面和光譜分辨力高、機(jī)動靈活等特點(diǎn)可以得到充分的發(fā)揮, 可以解決傳統(tǒng)方法無法解決和難以解決的問題。

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

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,必將伴隨著共和國的前進(jìn)步伐走向更加輝煌的明天。

G322.9

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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)

國家海洋局第一海洋研究所 吳永森

(本文編輯： 劉珊珊)