蓄勢再出發(fā) 繪制“山河圖”

在我國，地域廣袤的西部是一片希望之地。那里，櫛風沐雨，在歷史長河中孕育了燦爛的文化；資源豐富，堪為我國工業(yè)化發(fā)展的能源基地，但受到資源開發(fā)、基礎設施建設、人口等因素的限制，西部地區(qū)長期處于相對落后的境地，這給我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn)。開發(fā)西部，已經(jīng)成為關(guān)系中國現(xiàn)代化全局的重要戰(zhàn)略問題。

西部大開發(fā)20多年來，發(fā)展變化令世界矚目。這一片曾經(jīng)貧瘠的土地搖身變?yōu)樾聲r代的“聚寶盆”，成了“一帶一路”向西開放的重要載體。近年來，我國明確提出要推動西部大開發(fā)形成新格局，加快建設西部陸海新通道。云南就是這個“新格局”中閃耀的新星。而“去云南”，則是唐伯惠深思熟慮后的堅定選擇。在那里，他將以高原遙感為筆，繪制出一卷新時代的“山河圖”。

孔雀西南飛

1999年，唐伯惠從武漢測繪科技大學（2000年合并為武漢大學）地理信息系統(tǒng)與地圖學專業(yè)畢業(yè)，即被分配至湖南省測繪管理局第一測繪院。這在當時是一份穩(wěn)定的工作，但唐伯惠身上有一種湖南人原生的“霸蠻”勁頭，他志不在穩(wěn)，而是希望找到一個更具突破性的發(fā)力點。

通過不斷了解，唐伯惠注意到了衛(wèi)星遙感。國際上，1999年，美國發(fā)射“伊科諾斯”衛(wèi)星，將空間分辨率提高到了1米；在我國，1988年發(fā)射的“風云一號”氣象衛(wèi)星，也拉開了中國衛(wèi)星遙感新篇章的序幕。他敏銳地意識到，一張完善的遙感衛(wèi)星觀測網(wǎng)，不僅能在資源調(diào)查和環(huán)境探測中發(fā)揮重要作用，還將推動生態(tài)、應急管理等多個行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，成為國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要技術(shù)支撐。他決定投身其中。

2001年9月，唐伯惠考進中國科學院中國遙感衛(wèi)星地面站攻讀碩士學位，學習遙感圖像處理與應用。2004年，他又來到中國科學院地理科學與資源研究所讀博，師從定量熱紅外遙感專家李召良研究員。從求學到工作，唐伯惠在中國科學院地理科學與資源研究所度過了16年。

“從讀博開始，我就在鉆研地表參數(shù)遙感定量反演。”用唐伯惠的話說，地表溫度、凈輻射、蒸散發(fā)等地表水熱參數(shù)是研究地表能量平衡和水量平衡不可或缺的特征物理量。只有當衛(wèi)星遙感革命性地拓展了人類觀測地球的手段和能力，科學家才能高時效、高精度、大范圍地獲取這些參數(shù)。但問題是，衛(wèi)星傳感器測量的是經(jīng)大氣作用后到達其高度的地表輻射能。而如何從輻射能中定量反演上述參數(shù)，是遙感科學界公認的難題。精耕細作16年，唐伯惠基于輻射傳輸機理，充分挖掘遙感數(shù)據(jù)所包含的時-空-譜信息，通過“機理揭示-理論發(fā)展-方法創(chuàng)新-模型構(gòu)建”的研究思路，重點解決了遙感反演中的大氣效應校正、病態(tài)反演、全遙感建模等系列瓶頸問題，產(chǎn)出了一批有重大國際影響力的原創(chuàng)性研究成果，得到了國內(nèi)外學術(shù)界的公認和廣泛引用。

例如，唐伯惠創(chuàng)建的“通用分裂窗”地表溫度遙感反演方法，被應用在我國新一代風云系列氣象衛(wèi)星（FY-2、FY-3）地表溫度產(chǎn)品的生產(chǎn)上，收獲了來自國家衛(wèi)星氣象中心的高度肯定，被認為“操作性強，可實現(xiàn)風云衛(wèi)星數(shù)據(jù)地表溫度的快速精確反演”。隨即，這一評價就在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)展計劃司得到了驗證，他們不僅反演了風云系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)的地表溫度，還將之用在我國農(nóng)業(yè)墑情、旱象等監(jiān)測工作，取得了顯著成效。“長期以來，業(yè)界都致力于將溫度反演誤差從2.5℃降到1℃以內(nèi)，我們的成果可以降到0.8℃。”他補充說。

此外，唐伯惠創(chuàng)立短波凈輻射遙感反演的“直接輻亮度法”和長波凈輻射遙感反演的“熱紅外波段權(quán)重法”，開辟了地表凈輻射遙感反演的新途徑；率先提出了利用白天兩相鄰中紅外通道數(shù)據(jù)中太陽直射輻射貢獻的差異反演地表雙向反射率的方法，實現(xiàn)了白天中波紅外數(shù)據(jù)中反射輻射和發(fā)射輻射的有效分離；并率先提出基于地表溫度-植被覆蓋度特征空間確定蒸散發(fā)的“干濕邊自動確定法”，實現(xiàn)了地表蒸散發(fā)的全遙感精確反演。

這些成果成就了唐伯惠，使他成為領(lǐng)域內(nèi)的先鋒學術(shù)帶頭人。但在一片認可與贊譽聲中，2020年，46歲的唐伯惠又開始思變了。這年年底，他離京南下，到昆明理工大學履新。

北京與昆明相隔2500多公里，對遙感研究來說，就像兩個完全不同的世界。云南地處西南邊陲，高原山區(qū)占總面積的94%。“云南地形起伏劇烈、景觀破碎、氣候多變、湖泊鏡面反射強，這種復雜的地形環(huán)境，意味著常規(guī)方法難以獲取它們的地表監(jiān)測數(shù)據(jù)。”唐伯惠明白，他原本的成果更適合應用在平坦地區(qū)，想直接“套”到云南是不可能的，必須開展更具針對性的高原遙感研究。更具挑戰(zhàn)的是，這一切都要歸零重啟——環(huán)境要熟悉、方向要規(guī)劃、團隊要組織、硬件要搭建。對此，他早有心理準備，這并不足以令他打退堂鼓，相反倒是激發(fā)了他的研究熱忱。

更重要的是，唐伯惠看好云南。作為“一帶一路”建設和長江經(jīng)濟帶發(fā)展的重要交會點，云南也是我國面向南亞、東南亞的橋頭堡。黨和國家對云南發(fā)展寄予厚望。十八大以來，習近平總書記兩次考察云南，指引云南在建設我國民族團結(jié)進步示范區(qū)、生態(tài)文明建設排頭兵、面向南亞東南亞輻射中心上不斷取得新進展。新氣象、新優(yōu)勢，云南迎來了高質(zhì)量跨越式發(fā)展的重大機遇，也亟需更多的人才聚力于此，共襄盛舉。唐伯惠認為，在這種情勢之下，云南蘊藏著巨大的生機。

“如果按照原來的人生軌跡繼續(xù)走下去，可能我到退休前也不會有更多突破。但在云南，高原遙感起步要相對晚一些，我們有很多事情可以做，不只是搞研究。”在唐伯惠看來，西部開發(fā)中，發(fā)展是第一要務，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動力。如果能夠在昆明理工大學這個平臺上，建設起一支國內(nèi)一流的高原遙感團隊，培養(yǎng)一批具有國際影響力的高層次定量遙感人才，那將是他莫大的榮譽。“其實，現(xiàn)在國內(nèi)人才流動已經(jīng)不只是‘孔雀東南飛’了，如果我們能夠把事情做好，總能吸引到更多的‘孔雀’往西南飛。”他說。

洱海再起航

龍龕村，坐落在大理古城以東的洱海岸邊。洱海流域高原遙感創(chuàng)新研究科技小院就“隱居”在此，飛檐串角、木雕石刻，這典型的白族建筑特色，和諧地融入龍龕村，一如唐伯惠想要結(jié)合云南當?shù)厍闆r發(fā)展特色高原遙感的心境。

2021年6月，唐伯惠從昆明理工大學出發(fā)，帶上新組建的高原遙感創(chuàng)新研究團隊踏上了調(diào)研之旅，希望能選出一個合適的地方創(chuàng)建示范基地。那時，唐伯惠已經(jīng)明確了團隊的定位，他們就是要圍繞國家“一帶一路”倡議，結(jié)合云南省顯著的區(qū)位優(yōu)勢和高原山區(qū)的特殊地理環(huán)境，開展高原山區(qū)“空-天-地”一體化多尺度遙感立體觀測與定量反演。

調(diào)研過程中，唐伯惠發(fā)現(xiàn)大理州一直非常重視數(shù)字技術(shù)與科學研究。“山水林田湖草沙是一個生命共同體。”在唐伯惠的目標里，他們的工作將提升高原山區(qū)遙感的應用水平，助力數(shù)字云南，為高原山區(qū)防災減災、糧食安全、生態(tài)環(huán)境等提供支撐。這一構(gòu)想最終得到了大理白族自治州人民政府的支持。就這樣，從昆明出發(fā)，他們對洱海及洱海西岸、南岸、東南岸多個地塊進行了選址踏勘，最終在大理創(chuàng)建了高原遙感野外綜合觀測站，并與大理州人民政府、洱海流域農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院合作共建了高原遙感科技小院。

蒼山洱海間，唐伯惠的事業(yè)新篇正在緩緩展開。在他的規(guī)劃中，“高原遙感定量反演”是基礎，他們將圍繞高原地區(qū)太陽輻射、地物波譜及地表水熱過程關(guān)鍵參數(shù)進行“空-天-地”一體化立體監(jiān)測，構(gòu)建高原地表全波段三維輻射傳輸遙感模型，并鉆研高原山區(qū)地表關(guān)鍵參數(shù)遙感定量反演方法。至于這些研究要如何寫到云南的大地上，唐伯惠則選擇了緊跟云南省的發(fā)展步調(diào)。2021年，就在他奔波調(diào)研時，云南先后發(fā)出要“保護好‘高原明珠’，堅決實施‘湖泊革命’攻堅戰(zhàn)”和“深入打造‘綠色食品牌’，奮力開拓高原特色農(nóng)業(yè)發(fā)展新局面”的號召。這與唐伯惠的規(guī)劃不謀而合，他們正想要在高原特色農(nóng)業(yè)遙感、高原湖泊遙感、高原山區(qū)災害遙感和高原生態(tài)環(huán)境遙感上發(fā)力，打造集遙感基礎理論研究、高原遙感應用研究、社會服務為一體的國內(nèi)領(lǐng)先創(chuàng)新團隊。

以高原特色農(nóng)業(yè)遙感為例，唐伯惠打算開展高原特色農(nóng)業(yè)“四情”關(guān)鍵參數(shù)遙感機理模型構(gòu)建與反演。所謂“四情”，指的是苗情、蟲情、災情、墑情。“四情”之下進行高原特色農(nóng)業(yè)地塊級作物產(chǎn)量、品質(zhì)遙感動態(tài)監(jiān)測，意味著農(nóng)作物長勢、土壤溫濕度變化、病蟲害、災損等都能直觀地擺在觀測者眼前，有助于實現(xiàn)高原特色農(nóng)業(yè)智慧監(jiān)測與預警。類似的監(jiān)測與預警，也將出現(xiàn)在高原湖泊遙感和高原山區(qū)災害遙感中。

未來，唐伯惠還將帶領(lǐng)團隊建立高原山區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)碳源碳匯遙感估算與智能認知平臺。這是一個綜合性的云平臺，農(nóng)田、湖泊、山林等自然生態(tài)鏈條上的相關(guān)動態(tài)，都能通過這一平臺一覽無余。以高原遙感為筆，以高原山區(qū)輻射、氣象、水文等數(shù)據(jù)為線條，一幅幅“山河圖”正在唐伯惠的構(gòu)想中悄悄鋪展開。對他來說，這是在實現(xiàn)團隊的科學目標，也是在為云南成為“生態(tài)文明建設排頭兵”貢獻力量。

腳踏實地新布局

“很多工作都是從零起步，確實有不少困難，但也在慢慢克服。”唐伯惠說。

對唐伯惠而言，單槍匹馬來到云南，人生地不熟，幾乎是白手起家。昆明理工大學是云南省規(guī)模最大、辦學層次和類別齊全的重點大學，近年來正在積極推動“雙一流”建設。作為一所地處西南邊陲的高校，昆明理工大學能夠提供的資源或許有限。但這里青年人才的科研熱情，令唐伯惠充滿信心。2021年到崗不久，就有4位年輕教師聚到他的身邊，匯成高原遙感創(chuàng)新研究團隊的雛形。陣容看起來似乎有些“單薄”，但他們很快就投入緊張的工作中。

這是一個“新”團隊。“誕生”晚、人手少，就連帶頭人唐伯惠，也總是自稱“昆工新人”。但他們的目標很一致，就是想要在高原遙感上做出名堂來。這幾年，除了野外調(diào)研，他們把所有能利用的時間都投進工作中，平時加班成了常態(tài)，寒暑假也顧不上休息。每當有人感到疲累，看到身邊同伴們還在努力，就會重新生出勇氣與動力。唐伯惠將這種潛移默化坦率地稱為“團隊的約束力”，認為這種正向的約束力，促成了他們的團結(jié)一心。從最初的5人團隊，到如今核心骨干10人、碩博研究生60余人的隊伍，他們逐漸擰成了一股繩。2021年，他們獲批為云南省高原遙感博士生導師團隊。2022年，他們當選云南省教育廳高原遙感重點實驗室；同一年，由唐伯惠領(lǐng)銜的“全天候長時間序列時空連續(xù)的地表凈輻射遙感反演方法研究”獲得國家自然科學基金重點項目的支持，這也是昆明理工大學2022年唯一一項國家自然科學基金重點項目，大大提振了高原遙感創(chuàng)新研究團隊的士氣。

“其實，我們到現(xiàn)在還處于布局階段，要做到破局、被業(yè)內(nèi)認可，還需要一個過程。”唐伯惠說。目前，他和團隊正跟洱海管理局合作，為數(shù)字洱海的深入發(fā)展提供技術(shù)服務。“我們想要做一個數(shù)字孿生技術(shù)，將整個洱海流域作為一個整體模型放進去，這是一個大規(guī)劃。”

到云南這幾年，唐伯惠一寸寸丈量著腳下的土地，看得越多，越覺得未來充滿挑戰(zhàn)。“做科研就像畫圓圈，圓圈內(nèi)部代表已經(jīng)被攻克的問題，圓圈外部代表未知的領(lǐng)域。做得越多，圓圈會逐漸擴大，但在這個過程中也會意識到我不知道的問題還有很多，就想方設法去解決。”就像唐伯惠所看到的，云南已經(jīng)今非昔比。以“橋頭堡”云南為圓心，輻射南亞、東南亞，他在這方土地上將大有作為。科

唐伯惠參加第六屆全國定量遙感論壇

高原遙感創(chuàng)新研究團隊2020級畢業(yè)合影

專家簡介

唐伯惠，“長江學者獎勵計劃”特聘教授，云南省“興滇英才支持計劃”第一層次人才云嶺學者，昆明理工大學二級教授、博士生導師。兼任全球定量遙感國際論壇科學委員會委員、熱紅外遙感專委會主任委員等學術(shù)職務。曾任中國科學院地理科學與資源研究所研究員、中國科學院大學崗位教授。

主持國家自然科學基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃專題等各級項目40余項，獲2017年度高等學校科學研究優(yōu)秀成果獎自然科學獎二等獎、2019年度國家自然科學獎二等獎等國家與省部級獎勵6項。授權(quán)國家發(fā)明專利26項、國家標準10部；出版專著2部、譯著1部；發(fā)表學術(shù)論文213篇，其中科學引文索引（SCI）論文99篇、工程索引（EI）論文66篇、中文核心期刊論文27篇，有4篇SCI論文成為基本科學指標（ESI）數(shù)據(jù)庫高被引論文（Top 1%）。