潘德爐：巡天看萬里海

盧曙火

潘德爐，1945年12月26日出生于浙江東陽，海洋遙感專家，中國工程院院士，國家海洋局第二海洋研究所衛(wèi)星海洋動(dòng)力環(huán)境學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員。其主要學(xué)科研究方向?yàn)檫b感模式識(shí)別和應(yīng)用。潘德爐先后獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)一次，國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一次，省部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)一次，一等獎(jiǎng)五次。2000年獲國家科技部“863”項(xiàng)目重要貢獻(xiàn)獎(jiǎng)；2002年獲國際光學(xué)工程學(xué)會(huì)遙感科學(xué)成就獎(jiǎng)。

科學(xué)創(chuàng)造的機(jī)緣，總是偏愛善于積極探索和思考的人。生活中的鳥語花香、順境逆境，都可能觸發(fā)一個(gè)有創(chuàng)新創(chuàng)造眼光人的靈感，成就他一番令人欽佩不已的事業(yè)。有一名海洋科技工作者，由海鷗捕魚轉(zhuǎn)而深入思考，開創(chuàng)了我國衛(wèi)星海洋遙感事業(yè)。他就是國家海洋局第二海洋研究所研究員、中國工程院院士潘德爐。

因暈船萌發(fā)創(chuàng)新思維

潘德爐成長為中國工程院院士，是經(jīng)歷過一個(gè)逆境奮斗的曲折過程的。這位南京理工大學(xué)畢業(yè)的高材生，卻曾做過倉庫管理員，令人難以置信！

潘德爐本來在國防科工委某研究所工作，但為解決夫妻分居問題，于1977年8月調(diào)至國家海洋局第二海洋研究所，接任了一份必須出海的工作——研究船上絞車自動(dòng)控制儀器。

蔚藍(lán)的大海，瑰麗多姿，他一向喜歡這一海上風(fēng)光。但他第一次出海就出現(xiàn)了問題——從寧波到桃花島附近僅40多千米，他就因暈船而嘔吐了，繼而開始吐血，船只得中途停航把他送回岸上。他在家休養(yǎng)了一個(gè)多月后，仍然會(huì)產(chǎn)生人在船上搖晃的錯(cuò)覺。一段時(shí)間后，恢復(fù)健康的他又再次出海，但接連三次都暈船。所主任對(duì)他說：“看來，你還是有些難以適應(yīng)，調(diào)整一下崗位吧?！焙Ｑ笱芯克闹饕蝿?wù)就是研究海洋，除此之外便是后勤輔助性工作，于是他只得當(dāng)起了倉庫管理員。這份工作就是把所里的電子器材妥善地按照定置管理的要求，放到相應(yīng)的地方，收貨、發(fā)貨并做好相關(guān)記錄。

可潘德爐的理想并不在這份簡單輕松的工作上，他是要做科學(xué)研究的。他知道，知識(shí)總是有用的，學(xué)到的知識(shí)和技能，大火燒不了，洪水沖不掉，賊人也偷不去。

這次痛苦的出海經(jīng)歷觸痛了他，而從學(xué)生時(shí)代就愛思考的他由此覺得，坐著船到廣闊的大海上去一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地測溫度、取海水樣品，再帶回實(shí)驗(yàn)室仔細(xì)分析，太耗費(fèi)功夫！況且當(dāng)船離開時(shí)海水的溫度和成分已經(jīng)發(fā)生變化，難道沒有其他辦法了嗎？他想起海鷗可以從高處直接俯沖下來，準(zhǔn)確無誤地抓住一條魚。那我們觀察海洋，不也可以從高空進(jìn)行嗎？于是他就利用做倉庫管理員比較空閑的時(shí)間，跑到圖書館去查找有關(guān)從高空測量海洋的資料。功夫不負(fù)有心人，他了解到美國用人造衛(wèi)星觀察海洋能觀測幾千千米海域。這讓潘德爐興奮不已。當(dāng)時(shí)我國在利用人造衛(wèi)星觀測研究海洋方面還是一片空白，而他以前任職國防科工委某研究所時(shí)，就是從事研究衛(wèi)星連接器的。于是，他就想從事衛(wèi)星海洋遙感研究。

機(jī)遇青睞有準(zhǔn)備之人

1983年的一天，他在倉庫分發(fā)鋁泵時(shí)，突然注意到一張通告：招聘出國研修生，要求進(jìn)行英語筆試和口試。他覺得機(jī)會(huì)來了。但當(dāng)他到所主任處報(bào)名時(shí)，主任笑著說：“你剛調(diào)過來，未參加過英語培訓(xùn)，而他們已培訓(xùn)一年了?！睗摵膭窀嬉馕逗苁敲髁耍魅我娖浞浅Ｗ孕?，也就同意了。最終潘德爐的綜合成績在考試的20多人中進(jìn)入了前3名。原來潘德爐從未放棄學(xué)習(xí)英語，并由此打下了深厚的英語功底。之后他通過考試，被選為出國研修生時(shí)，潘德爐選擇了有衛(wèi)星遙感研究室的加拿大海洋科學(xué)研究所。1985年3月，潘德爐正式赴加拿大研修2年。

1987年3月，潘德爐學(xué)成歸國，費(fèi)盡周折帶回的是近百斤重的50多個(gè)珍貴的遙感衛(wèi)星磁盤資料。為了省錢，他沒有雇挑夫，而是自己臨時(shí)找了根棍子，挑著這堆資料輾轉(zhuǎn)回了家。回來后，潘德爐在研究所的一幢樓頂建起了一個(gè)海洋衛(wèi)星地面接收站。

1987年，美國發(fā)射了第2顆海洋遙感衛(wèi)星。潘德爐設(shè)法把美國的衛(wèi)星資料接收了下來，卻無法解讀。燔德爐又與美國宇航局聯(lián)系，結(jié)果對(duì)方提出了接收美國衛(wèi)星資料的4個(gè)條件：一是要用美國的黑匣子接收，半個(gè)月后由美方提供一個(gè)24位數(shù)的密碼解讀；二是只能用美國的軟件處理數(shù)據(jù)；三是處理后的資料只能用于科研，不能用于生產(chǎn)經(jīng)營或其他領(lǐng)域，特別是不能在軍事上應(yīng)用；四是接收到的資料需到美國歸檔。潘德爐想著沒有其他辦法，只好答應(yīng)下來。

海洋衛(wèi)星地面接收站接收下來的資料，在經(jīng)過美國軟件處理后，他發(fā)現(xiàn)我國沿海地區(qū)由于海水混濁，在圖像顯示中難以分辨海洋和陸地。用專業(yè)術(shù)語講，他是遇到了“海洋復(fù)雜水體的水光學(xué)遙感輻射傳輸參數(shù)反演難題”。對(duì)此，潘德爐花了3年時(shí)間，創(chuàng)新性地提出了“用固有光學(xué)量代替表觀光學(xué)量的非光化物質(zhì)的海洋遙感反演模型”。該模型可應(yīng)用于我國沿海渾濁度比國際上高出10倍的高濁度水體，反演精度顯著提高，誤差明顯降低。

潘德爐又針對(duì)大氣校正難題，建立了國際領(lǐng)先的綜合考慮海洋-大氣耦合、粗糙海面與偏振特性的遙感輻射傳輸模型和基于藍(lán)紫光波段高濁度水體的大氣校正模型，在近海復(fù)雜水體應(yīng)用中替代了國際上基于近紅外波段的大氣校正模型。該模型成功解決了美國宇航局和歐空局等國際標(biāo)準(zhǔn)算法在我國近海水體遙感資料處理失效的難題，使遙感資料利用率從45%提高到99%以上?；谒{(lán)紫光波段的高濁度大氣校正模型，后被國際最為權(quán)威的海洋水色遙感組織（IOCCG）作為國際大氣校正的標(biāo)準(zhǔn)模型之一，并成為國際上處理靜止海洋水色衛(wèi)星的主導(dǎo)性推廣模型。

美國著名海洋遙感學(xué)家詹姆士博士和加拿大著名海洋生物學(xué)家普拉特博士在IOCCG 2009年會(huì)等國際會(huì)議上多次提到中國學(xué)者提出的海洋-大氣耦合矢量輻射傳輸模型、渾濁水體大氣校正模型和生化參數(shù)遙感反演模型。認(rèn)為這些模型發(fā)展了海洋水色遙感，是對(duì)世界海洋可見光遙感的重要貢獻(xiàn)。潘德爐的研究成果在《Scientific Report》、《JQSRT》等國際權(quán)威期刊上發(fā)表，還出版了《海洋水色遙感機(jī)理及反演》等專著，并獲2009年度浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2013年度國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

當(dāng)年，美國大使得知此消息后，專程與美國海洋局局長一起到國家海洋局第二海洋研究所拜訪潘德爐，表示希望和潘德爐合作研究海洋衛(wèi)星遙感領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)。

潘德爐在遙感領(lǐng)域的研究不僅限于海洋遙感技術(shù)，還包括遙感衛(wèi)星技術(shù)。他瞄準(zhǔn)自主海洋衛(wèi)星論證、設(shè)計(jì)和研制的技術(shù)跟蹤和效能預(yù)判需求，在國際上率先提出圖像綜合信噪比的概念，研制了我國首套海洋太陽同步軌道可見光遙感衛(wèi)星應(yīng)用效果仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星上天前遙感圖像質(zhì)量和衛(wèi)星資料利用率的預(yù)測，有效降低了衛(wèi)星發(fā)射后資料失效的風(fēng)險(xiǎn)。

該成果后來成功應(yīng)用于我國海洋系列衛(wèi)星、氣象系列衛(wèi)星、“神舟三號(hào)”飛船、臺(tái)灣ROCSAT衛(wèi)星等，同時(shí)也推廣應(yīng)用于美國、日本、韓國等國的衛(wèi)星，在國際遙感界產(chǎn)生重大影響。該成果在2002年經(jīng)專家鑒定為“國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先”，先后榮獲2002年國際光學(xué)工程學(xué)會(huì)（SPIE）遙感科學(xué)成就獎(jiǎng)（個(gè)人），2003年國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)和浙江省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2016年又榮獲中國光華工程獎(jiǎng)。

針對(duì)我國自主海洋衛(wèi)星入軌后出現(xiàn)的故障和資料處理問題，潘德爐發(fā)展了海洋衛(wèi)星幾何與輻射一體化的校正技術(shù)，保障了自主衛(wèi)星業(yè)務(wù)化運(yùn)行；他還牽頭解決了自主海洋衛(wèi)星以及“神舟三號(hào)”飛船遙感器無星上定標(biāo)系統(tǒng)的難題，解決了由于HY-1A衛(wèi)星K鏡停轉(zhuǎn)引起圖像錯(cuò)位和旋轉(zhuǎn)難題，解決了HY-1B圖像中嚴(yán)重的條帶和偏振響應(yīng)等資料難題。他使衛(wèi)星和飛船遙感器的輻射定標(biāo)精度，從原來的相對(duì)誤差85%降低到5%，保證了我國自主海洋衛(wèi)星長期穩(wěn)定的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

開拓惠民的衛(wèi)星海洋遙感事業(yè)

潘德爐認(rèn)為，無論什么技術(shù)，歸根結(jié)底是為了直接或間接服務(wù)大眾、造福大眾的，因此，海洋衛(wèi)星遙感事業(yè)也要立足于服務(wù)百姓。之前因?yàn)槔脟獾男l(wèi)星來接收資料而受到他國限制，自從有了我國自行研制的衛(wèi)星后，潘德爐便開始竭力推進(jìn)為民服務(wù)項(xiàng)目。原先，舟山漁民判斷海上哪里有魚主要憑經(jīng)驗(yàn)：一是看水。觀察水下的生物資源是否豐富。二是聽音。不同的洋流聲音是不一樣的，何種洋流中生存魚是很有規(guī)律可循的。但這會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間、精力，所以有時(shí)漁民們就跟在日本人后面捕魚。當(dāng)潘德爐把海洋衛(wèi)星遙感資料提供給他們時(shí)，漁民們開始不為所信。后來，有漁民按此資料捕魚，收獲比以往豐碩得多。其他漁民便也開始主動(dòng)向他索要資料。在潘德爐的指導(dǎo)下，他們在漁船上建起了衛(wèi)星接收站，從此結(jié)束了跟在日本人后面捕魚的歷史。

潘德爐還瞄準(zhǔn)浙江沿海實(shí)時(shí)海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的需求， 研發(fā)了我國第一個(gè)基于海洋衛(wèi)星遙感的浙江沿海水質(zhì)、赤潮和CO2等業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)，拓展了我國海洋衛(wèi)星遙感應(yīng)用的新領(lǐng)域。浙江省沿海水質(zhì)惡化，氮、磷超標(biāo)；赤潮占全國赤潮發(fā)生總次數(shù)的70%；傳統(tǒng)船只和浮標(biāo)測量無法滿足沿海水質(zhì)惡化與赤潮災(zāi)害發(fā)生實(shí)時(shí)監(jiān)測要求……針對(duì)這些問題，潘德爐在浙江省科學(xué)技術(shù)廳攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，研發(fā)了“長三角沿海水質(zhì)遙感實(shí)時(shí)監(jiān)測與速報(bào)系統(tǒng)”。自2005年系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行以來，水質(zhì)分類監(jiān)測平均精度可達(dá)89%～92%，實(shí)時(shí)監(jiān)測赤潮發(fā)生的中心位置和面積的精度在80%以上，赤潮種類的監(jiān)測精度達(dá)90%。與傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)相比，監(jiān)測成本降低到1%，監(jiān)測頻率提高了100倍，性價(jià)比提高了萬倍，保證了浙江省沿海水質(zhì)、赤潮災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測的業(yè)務(wù)化。該成果也成功推廣到全國應(yīng)用，已成為我國業(yè)務(wù)化海洋水質(zhì)監(jiān)測和赤潮速報(bào)的重要平臺(tái)，為浙江省的海洋事業(yè)發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。同時(shí)，該技術(shù)通過國際海洋水質(zhì)遙感培訓(xùn)班，已推廣到美、法、英、德、日、韓等11個(gè)國家應(yīng)用，并斬獲1999年國家海洋局科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2009年浙江省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

基于該成果，潘德爐又瞄準(zhǔn)了軍民海洋環(huán)境監(jiān)測的需求，開發(fā)了我國第一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，以自動(dòng)和定量為特色的一體化衛(wèi)星海洋遙感綜合應(yīng)用系統(tǒng)。目前它已在軍民多個(gè)部門長期穩(wěn)定運(yùn)行，并在環(huán)保部和國家、省、市三級(jí)海洋部門、環(huán)球大洋考察船、南北極地考察中得到業(yè)務(wù)化應(yīng)用。自2009年4月20日起，該系統(tǒng)已業(yè)務(wù)化應(yīng)用于央視新聞?lì)l道《海洋預(yù)報(bào)》節(jié)目，以及海洋國防事業(yè)中。該成果先后獲得了國家領(lǐng)導(dǎo)人和遙感領(lǐng)域?qū)＜业母叨仍u(píng)價(jià)，并榮獲2013年國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

在國家908專項(xiàng)的支撐下，潘德爐作為總項(xiàng)目的指導(dǎo)專家，瞄準(zhǔn)了浙江省海島種類多、數(shù)量大（占全國40%）的特點(diǎn)，直接指導(dǎo)建立了浙江省衛(wèi)星遙感、航空遙感、水體測量、地面調(diào)查四位一體的海島資源環(huán)境調(diào)查技術(shù)體系，首次實(shí)現(xiàn)以遙感為主的大規(guī)模海島資源環(huán)境調(diào)查，摸清了浙江省海島“家底”，編制了迄今最完整的《中國海島（礁）名錄》，為浙江海洋戰(zhàn)略提供了重要基礎(chǔ)支撐，并推廣到全國各個(gè)沿海省市的海岸帶與海島環(huán)境及資源調(diào)查中應(yīng)用，榮獲2014年國家海洋局海洋科技成果一等獎(jiǎng)和浙江省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

潘德爐開拓的海洋衛(wèi)星遙感事業(yè)，充分體現(xiàn)了創(chuàng)新的重要性。創(chuàng)新不僅是一種理念，也是一種方法?，F(xiàn)代科技單打獨(dú)斗的時(shí)期已經(jīng)過去，如今的科研更需要的是團(tuán)隊(duì)的合作，因此他也十分重視團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)。作為博士生導(dǎo)師，他在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)說：“一個(gè)人應(yīng)該做點(diǎn)什么事？主要做三件事：一是要做人家想不到的事；二是做人家想到，卻不敢做的事；三是做人家已經(jīng)在做，但總是做不好的事?！比露夹枰环N獨(dú)具慧眼的創(chuàng)新精神。潘德爐走過的道路正說明，科技創(chuàng)新是一個(gè)國家、一個(gè)民族發(fā)展的重要力量，是時(shí)代進(jìn)步的靈魂！