程晓：遥感极地“通天路”

　　本报记者陈瑜

　　我国第24次南极科学考察队回国的第一天，队员所乘坐的“雪龙”号遭遇了大片冰区：海面上密密麻麻的“老冰”和“新冰”交织在一起，使“雪龙”号步履维艰，行驶非常缓慢。关键时候，有一个人利用卫星遥感技术，设计出了一条冰情最好的路径，最终“雪龙”号驶出浮冰区，进入开阔水域。

　　这一天是2008年3月12日。

　　这个人叫程晓，中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室副研究员。现年32岁的他，已去过南极3次，足迹已至长城站、中山站、格罗夫山、冰穹A。格罗夫山和冰穹A是我国目前在南极地区重点关注的两个内陆考察区域，他也成为我国唯一一位完整参加过两大内陆科考计划的科考队员。

　　崭露头角：博士生时代拿科研经费

　　1994年9月，武汉测绘科技大学(后并入武汉大学)的学术报告厅里，18岁的测绘系新生程晓听着学长王清华作的报告入神：各种造型各异的海冰冰山，蓝天白云倒映在冰面上，悠闲漫步、绅士派头十足的帝企鹅。这场报告对他产生了重要影响，让他对南极产生了浓厚兴趣。

　　1998年，当以全年级第二名的成绩获得保研资格时，心仪南极研究4年的程晓如愿师从鄂栋臣老师，研究方向是GPS。

　　1999年底，读研究生二年级的程晓第一次踏上了南极之旅。“在长城站生活的这段日子并没有什么特别，除了饮食单调。”与南极的第一次接触，留给程晓的是很模糊的记忆。

　　2001年，研究生毕业，综合权衡下，程晓主动放弃了留校资格，报考中国科学院遥感应用研究所的博士，师从徐冠华院士。

　　2002年，读博士生二年级的程晓开始考虑毕业论文选题，导师们为他提供了几个参考：地理信息系统、湿地遥感、遥感软件开发。经过大半年摸索，程晓决定仍将南极作为自己的研究区域，选择格罗夫山地区复杂冰流速监测作为自己的博士论文选题。“格罗夫山地区的冰流速十分复杂，在这里研究一方面可以提升技术，此外所获取的冰流速数据非常有意义。”

　　但问题接踵而至：当时遥感应用研究所没有极地遥感方面的指导老师，也没有极地遥感方面的项目支持，而且国内能够找到的可参考资料太少。怎么办？当时遥感应用研究所所长李小文力排众议，拨给程晓“知识创新课题”经费20万。

　　这是程晓挖到的“第一桶金”，他也成为遥感应用研究所建所20多年来，以学生身份拿到创新经费的第一人，就在中科院都很少见。程晓拿着经费购买了欧洲空间局的数据，买了相关软件。

　　这篇论文有两大创新：创下了干涉雷达技术在复杂冰流区测量冰流的少有成功范例；首次综合使用两种不同频率的微波数据来做复杂冰流速测量。

　　2004年，程晓顺利通过毕业论文答辩。徐院士给程晓的评价是：在当今浮躁的学术氛围中，能潜心研究南极冰川和全球变化，难能可贵。这篇论文后来发表于国际冰川学界最好的刊物《JournalofGlaciology(冰川学杂志)》。时至今日，谈及当时这段经历，程晓仍然感慨：如果没有那笔经费，自己的研究没法开展，也更去不了格罗夫山，也到不了南极内陆，也不会有今天的自己。

　　地面角反射器：为卫星遥感装上“对话装置”

　　论文答辩，博士毕业，程晓顺利留在了中科院遥感应用研究所。“自己的研究结论到底对不对？”程晓一次次问自己，但没人能给他答案。“去格罗夫山实地考察验证！”当程晓把这个想法和导师徐冠华一说，得到了老师的支持鼓励。

　　2005年，程晓成为我国第22次南极科考队的一员，这也是遥感应用研究所首次派出科研人员参加国家南极考察活动。

　　程晓的任务是在距离中山站400公里的格罗夫山地区，与武汉大学合作安装11台雷达卫星用地面角反射器，为卫星雷达遥感在地面上装上了“对话装置”。围绕考察队的宿营和行进路线，程晓在格罗夫山核心区的南北两大冰流上共安装10台角反射器、布设了多个GPS观测点；另外，考察队还派出直升飞机协助在格罗夫山核心区以北冰裂隙密布的大冰流上安装了1台角反射器。

　　“当雷达卫星过境测量时，所获得的图像上就会有地面反射来的白色亮点。通过对长时间多幅卫星影像的匹配处理和分析，就能形成对地面冰川运动的连续监测。”程晓介绍，这是我国首次在该地区设立永久性地面遥感标志并开展地面同步观测。

　　“角反射器的安装，主要是用于监测冰流速。”而冰流速的监测数据对科考队员的安全、陨石收集研究以及其他的地质工作都是非常有用的。而把不同时期的遥感影像进行比较，可以做地形图测绘、冰流测量和冰裂隙探测。此外，还能用于长期更准确地监测格罗夫山地区的冰川运动状况。

　　在这次考察中，程晓获得了大量的现场GPS观测数据，初步获得了哈丁山北主冰流的流速，其中最快的流速达到每年10米。“首次星地同步冰盖遥感考察，不仅有力推动极地遥感研究方面的进展，促进我国对于南极冰盖运动变化的长期监测和全球变化研究，还将有力推动我国在南极遥感方面与欧洲空间局的科研合作。”

　　智能尘埃：对冰穹A展开“天地一体”监测

　　从9年前第一次踏上南极大陆，程晓的研究工作再没有离开过那里。2007年，他又一次向着南极进发。

　　2007年12月22日，包括程晓在内的17人组成的内陆冰盖考察队奔赴南极冰盖最高点———冰穹A地区，此地距离中山站约1300公里。

　　在那里，他试验安装了5个无线传感器网络节点。程晓的研究组给这种无线传感器网络设备取名为“极端环境无人无线智能冰雪观测系统”。

　　程晓表示，由于缺乏地面验证，卫星遥感所获得的冰雪参数的可靠性不高。同时在南极地区实施地面验证和连续观测十分困难。

　　通过该系统，我国科学家将能在北京获取到冰雪变化的监测数据，将南极冰雪表面数据与天空中的遥感卫星监测数据相结合，对南极冰穹A地区开展“天地一体”的监测研究。同时与南极现有的自动气象站的昂贵造价相比，这套系统成本十分低廉，且只有手机那么大，可以广泛安装在感兴趣区域。

　　“天地一体”的新思路也给遥感领域带来了一场革新。天基的遥感能够拓展人的视觉，使我们看到肉眼看不到的更多的东西。而地基无线传感器网络技术可以延伸我们听到、嗅到、触摸到的能力。两者结合将极大地增强人类对于地球的观测能力。

　　在3次到南极考察后，程晓将自己的研究方向锁定为“极地遥感”。在他的“极地遥感”日程里有着这样的目标：利用卫星遥感对南极冰盖现状和变化监测，建立连续监测能力；大力发展地面无线传感器网络及其他快速测量技术，快速准确的获取地表各种参数；借助我国的南极飞行平台，搭载各种遥感器，发展南极航空遥感能力，能够对中山站周边感兴趣区域实施机动快速精细遥感调查和研究。