孫亮：星空下的田野

戎雨杉

孫亮（中）與其團隊成員合影

農業一直以來都是我國國民經濟的基礎，國之重器。時至今日，我們仍在享受著農業改革的豐碩成果。作為世界農業第一大國，我國糧食總產量連續6年保持在1.3萬億斤以上，截至2020年更是實現了“十七連豐”。然而隨著糧食的年年豐收，農產品產量年年走高、一騎絕塵，百姓們的米袋子滿、菜籃子豐，欣欣向榮的農業發展就高枕無憂了嗎？據聯合國糧農組織指出，全球每年浪費的食物高達16億噸，其中可食用部分達到13億噸。若將眼光放回國內，近年來農產品滯銷的新聞甚囂塵上，例如“蓮藕賣不掉拿來喂牲畜”“辣椒直接倒在河里”，諸如此類，比比皆是。導致這一怪圈的根本原因就是對農產品的種植情況不了解，使市場供求關系受到影響。如何才能避免這種盲目的亂象？農業監測體系的建構變得迫在眉睫。

致力于研究農作物產量監測問題多年，孫亮及其所在團隊攜帶前沿的農業科技——遙感監測技術脫穎而出，為減少因農產品種植無序造成的市場混亂問題發揮了重大作用。

立足本心 仰望星空

2001年至2005年，就讀于中國地質大學的孫亮便與腳下的黃土地結下了不解之緣。在土地資源管理專業以出色表現完成了本科的學習后，他隨即前往北京師范大學開始研究生階段的深造。從遇見導師李小文院士的那一天起，“星空”就離他不甚遙遠了。

李小文院士是一位“網紅教授”，人送外號“布鞋院士”，因創建了植被二向性反射Li-Strahler幾何光學模型，奠定了地物二向性反射研究中幾何光學學派的基礎等重要貢獻，被公認為領域的泰斗級專家，更被譽為“我國定量遙感第一人”。數十年如一日的素衣加布鞋又平生不離酒的他頗有些“學海無涯縱橫去，詩酒江湖度平生”的俠氣意味。在孫亮眼中，李院士是一位灑脫不羈又風趣幽默的“智者”。樸實無華的背后，掩藏一顆對科學執著與熱切的追索之心。作為一名教育者，他旁征博引，在博士專業課堂之上以遙感多角度原理向學生闡釋古詩詞“草色遙看近卻無”中包含的科學底蘊，且勉勵學生無論對錯都要勇敢發表自己的觀點；作為一名科學家，他以身作則，力求每一次論證均做到最極致的嚴謹。無論擔當哪種角色，李院士精益求精的態度都對孫亮產生了潛移默化的影響。

在攻讀博士學位的5年中，孫亮跟隨李小文院士接受了遙感科學的系統培訓。遙感的原理其實并不復雜，根據其字面釋義可以解釋為“遙遠的感知”，即利用探測器探知目標物體對電磁波的反射、吸收特性來研究對象。而定量遙感則指的是從對地觀測電磁波信號中定量提取地表參數的技術和方法研究。站在“巨人的肩膀”之上，孫亮領悟到在整個遙感領域尤其是定量遙感領域，尺度問題是根本問題，針對某一研究如何選擇合適的尺度或分辨率極大程度上決定著觀測質量。因此，在獲得北京師范大學優秀學術獎學金并順利拿下博士學位后，孫亮決定前往中國農業科學院繼續開展博士后研究工作，專攻農田水分利用及干旱監測問題，嘗試開發多源遙感數據的高分辨率農業干旱監測方法及裝置，包括對雷達、光學和地形數據進行空間分辨率的轉換，使之與土壤水分的低分辨率相同從而進行更好的監測。從此之后，星空與土地因為科技而被緊密聯系在了一起。

中國農業科學院作為直屬于農業農村部的事業單位，是中央級綜合性農業科研機構，為所有科研工作者提供了優秀的平臺及交流機會。2016年，孫亮耗時2年完成了自己主持的首個國家自然科學基金項目“基于地表溫度-植被指數特征空間進行土壤水分監測研究”，同時迎來了科研事業的轉折點。彼時，直屬于美國農業部的水文遙感實驗室（USDA-ARS Hydrology & Remote Sensing Lab）為他提供了一次交流工作的機會，為拓寬自身科研視野，孫亮毅然動身，前往美國。

在接下來的近4年時間里，孫亮就農業遙感研究方向參與了更深層次的工作，包括基于多平臺衛星數據融合算法研究及高時空分辨率遙感數據在農業監測上的應用等。在同時擁有中西方的工作經歷后，孫亮體會到我國在衛星數據處理方面相較于國際頂尖水平仍有很大進步空間，尤以細節處理為甚，“美國的對地觀測遙感衛星圍繞MODIS和Landsat形成了兩個專家組，每年都會定期分別召開學術研討會，針對衛星數據從前期傳感器信號定標，到遙感參數產品的算法及改進，再到后期產品應用，進行充分而詳細的討論。其目標只有一個——如何更好地讓這顆衛星服務于科學研究。他們對于基礎工作的投入和對細節上的追求是超出我們想象的，這是令我印象特別深刻的一點”。

這種差異引發了孫亮深刻的思考，激發出了他更強烈的求知欲望。在動力的驅使下，孫亮更加專注于通過多衛星數據融合進行田間尺度的農業監測研究，取得的成果也頗為顯著。在美期間，他發表了多篇重要學術論文。其中，發表在Water Resources Research上的文章“Investigating water use over the Choptank River Watershed using a multisatellite data fusion approach（基于多衛星數據融合技術調查夏普談克河流域用水情況）”還被評為美國地理學會焦點論文（AGU Research Spotlight），并被媒體報道，在業內引發極大關注。2018年，在仰望過“科技強國的星空”后，他滿載成果而歸，并決心扎根祖國的“黃土地”。

腳踏實地 與時俱進

2018年，借著“科技興國，人才引進”的東風，孫亮回到了中國農業科學院，但這一次，孫亮對于農業遙感技術未來的發展方向有了全新的見解。他提出，農業生產具有空間廣域性、高動態性及單位產值效益低等特性，同時農業是對土地具有很強依賴性的產業，因此需要利用多源多層次遙感數據融合技術來支撐數字農業、精準農業和現代農業，為打造新一代的智慧農業服務體系奠定技術基礎。

要實現這一遠大目標，首先要做到在作物生長初期或中期便能夠準確了解全國農作物種植結構和面積，對作物長勢進行精準監測，從而提前預估產量等信息。農業種植的基本單元是田塊，不同田塊種植的作物不同，決定了其采用的管理方式不同。學術界普遍將能區分出田塊的遙感數據稱之為高空間分辨率數據，以美國的Landsat（30m）和歐洲的Sentinel 2（10～30m）為代表，但高空間分辨率衛星也不免有其局限性，它們的重訪周期通常時間較長（10～16天），加之云層的影響，要1～2個月才能獲取一景清晰圖像，多云熱帶地區可能時間更長。因此單純依靠其空間分辨率優勢難以滿足連續對地觀測需求，無法及時獲取作物長勢、災害及耕作情況。為解決這一阻礙，孫亮及其所在團隊目前已經開啟“高分辨率對地觀測系統重大專項應用示范系統項目”“高分航空載荷農田利用與保護應用示范”等探索項目，力求使我國在遙感數據處理方面“更上一層樓”。

另一方面，據孫亮透露，目前他和團隊關于農作物產量監測的工作數據仍偏重于“過去”，即基于近幾年的遙感數據，通過模型計算得到近幾年的農作物參數產品，而非根據實時數據給出預測方案。針對這一問題，孫亮認為，隨著一系列高分辨率遙感衛星的發射，我國農業遙感技術其實已經到了發展近實時觀測的時間節點，真正實現隨時隨地監測及預測作物生長狀態完全具備可行性，這一想法促使他與團隊將其作為接下來幾年的工作重心及目標。

科研之外，作為博士生導師的孫亮對于教學同樣有著極為深刻的體會，他坦誠道出教學的難點在于調動學生的熱情及主觀能動性。作為導師，他會盡可能地為學生營造濃厚的科研氛圍，并加以合理的引導，“帶他們仰望星空后，再教會他們腳踏實地，我就是這么一路走來的”。

而今，孫亮經不懈拼搏已經行至夢想面前。未來還會有不計其數的青年科學人投身于遙感行業中，一起探索星空，氣候與農業的聯系也終將變得不再神秘。作為領域內的前輩，孫亮決心立足豐沃土地，頭頂廣袤蒼穹，背靠信息智能化的時代背景，將遙感技術進一步與實際需求相結合，力求實現該行業的重大技術突破，以夢為馬，方能不負韶華。