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空间信息技术支持社会可持续发展

童庆禧院士    
    童庆禧,遥感学家。湖北武汉人。1961年毕业于苏联敖德萨水文气象学院。中国科学院遥感应用研究所研究员,我国最早从事遥感研究的专家之一。 在我国首先提出关于多光谱遥感波段选择问题,并在理论、技术和方法上进行了研究;主持了中国科学院航空遥感系统的研制,“七五”攻关中发展成为具有国际先进水平的“高空机载遥感实用系统”。1997年当选为中国科学院院士、国际欧亚科学院院士。

        近日,本刊记者采访了童庆禧院士,童院士就空间信息技术对社会经济发展的促进作用谈了自己的看法。

        为经济发展提供决策依据

        谈到空间信息技术时,童庆禧院士首先向记者解释了它的概念,他说:“空间信息技术,我们往往又称为地理空间信息技术,从技术层面上看,它是遥感、地理信息系统、全球卫星定位系统与通讯技术、网络技术的综合集成,将空间对地观测信息的获取、处理、分析、应用结为一体的信息技术体系;从目标层面看,整个空间信息技术的主要目标是研究并支持社会可持续发展,并为经济发展提供决策依据。”
        地球表层是地球动态变化最显著的地方,人类活动对地球的影响也主要表现在地球表层,因此,它成了遥感监测的主要对象。遥感监测反映的主要是地球表层的自然和人工地物的状况、类型、空间分布和变化等,而后以计算机为支撑,将获得的信息进行处理、分析、模型化等,使之为经济发展提供准确的数据和决策依据。
        童庆禧院士介绍说,城市管理中最重要的就是信息管理,通过对地形、地物、城市布局等的研究获得的数据信息,对城市的规划、建设及管理起了很大的推动作用。根据广州市提供的例子,在城市建设中,其工程1/3的经费和1/2的时间都用在了房屋的拆迁、改建上,极大地降低了经济效益和工作效率。后来广州市建委主管部门以高分辨率遥感信息为基础,来制定科学的拆迁方案,更合理地确定哪些建筑该拆、哪些不该拆、应该在哪里重建等,既提高了效率又节省了工程资金。
        据童庆禧院士回忆,上世纪80年代,我国正处于改革开放初期,生产力水平很低,外汇储备处于紧张状态,国家做出了“寻找黄金”的决定。当时,中科院积极研究开发有利于遥感找矿的高光谱遥感技术,通过它得到地面高光谱影像,再根据影像和光谱分析,提取区域的岩性和构造、蚀变和矿化等特性信息,以确定具体的勘测范围或找矿靶区,这样就缩短了勘探时间,节省了人力物力。

        遥感灾害监测系统造福人类

        童庆禧院士介绍说,对自然灾害的监测和评估,是遥感和空间信息非常重要的应用领域。我国是一个自然灾害非常频繁的国家,每年由于干旱、洪水、山崩、滑坡、泥石流、雪灾等造成的经济和人民生命财产的损失都要以千亿元人民币来计算,这是一个非常严峻的事实。采用遥感技术不断监测灾害,特别是从监测发展到对自然灾害的预测、预报和预警,已成为遥感地理空间信息技术的重要任务。目前我国已建立了遥感灾害的监测和评估系统。
        1998年,百年不遇的特大洪水袭击了我国长江、松花江和嫩江流域,我国国家遥感中心、中国科学院遥感应用研究所等单位通过遥感、地理信息系统、卫星定位系统的结合,成功地对洪水灾害进行了监测和评估,提供了这次洪水到底淹没了多少村庄、农田,造成的损失有多大等数据。遥感监测结果与某些地方上报的数据相比,两者相差近十倍之大,但事实证明遥感提供的数据更接近客观的真实。
        利用遥感还可以宏观、科学和客观地分析全国的土地利用和土地覆盖的状况,进行土地利用和土地覆盖的分类,如林地、草地、荒漠、山地、水体(河流、湖泊等)、农业用地、城市用地、工业用地等,这些都可以通过对遥感影像的分析得到。
        童庆禧院士说,现在,我国的遥感部门通过遥感信息技术不断地对中国的国土资源、自然灾害进行调查和分析,并将调查数据通过专门的网络直接发送到国务院等领导部门,成为国家高层决策的重要信息来源。

        空、天、地一体化的遥感体系

        遥感空间信息技术可以增加人类了解和认识自然的途径和手段,在很大程度上改变了人们的认识论。以前,人们总是从点到面地观察问题,而利用空间信息技术可以从面到点、从宏观到微观地观测事物和现象。这样,我们在认识客观世界时就可以避免“只缘身在此山中”而“不识庐山真面目”,避免看问题时所产生的偏差,成为现代人认识自然界、地球和宇宙的重要技术和信息支撑。
        童庆禧院士举例说,厄尔尼诺和拉尼娜现象是由于太平洋东部海水温度的变化而产生的,但如此大范围的海洋表面的温度变化过程是很难通过常规手段进行监测的,而通过遥感卫星的对地观测就很容易发现并从宏观的角度进行研究。从这个意义上讲,遥感正是人眼的延伸和拓展。卫星遥感使我们具备了对地球的宏观观测能力,借助卫星,人们可以实现对全球的观测。通过卫星观测,可以得到全球土壤的湿度状况、全球植被的分布状况、海洋浮游生物的空间分布及其富集状况等。通过卫星遥感,人们随时都可以监测全球的变化,因此空间信息技术对于人类认识的提高具有很大的作用。
童庆禧(左)在参观新的技术产品        童庆禧院士欣喜地说:“在科技部的支持下,我国在2005年10月成功发射了一颗高性能的对地观测小卫星,后定名为‘北京一号’。‘北京一号’小卫星只有166公斤,具有5年的在轨运行寿命,系统可以长期、稳定地提供现实性强的高分辨率和宽覆盖遥感影像数据,广泛服务于国土资源调查、土地利用监测、环境及灾害监测、测绘制图、城市建设和规划、农林和水资源管理、重大工程监测等众多领域,并为2008年科技奥运提供信息和技术支撑。‘北京一号’小卫星的成功运行,有效地提高了对资源环境的动态监测能力,对我国经济、社会协调可持续发展起着重要作用。”
        在提高人类认识水平方面,航空遥感同卫星遥感一样也在发挥着巨大作用。现在国际上无论是美国等发达国家还是其他发展中国家,都不断地利用飞机装载各种遥感仪器对地面进行遥感探测。飞机有相当大的灵活性,可以装载多种仪器,有利于实施空中对地面的综合观测,可以有效地获得厘米、甚至毫米级的高分辨率数据,从技术上支持人类深入细致的研究,支持科学理论的创新和地学应用的发展,以使人类更好地认识地球的整体性和区域性规律,为资源环境和人口的科学与可持续发展服务,从调查、监测向对地学现象和过程的预测、预报和预警发展。
        据他介绍,北京市东城区已经率先开展了城市信息化工作,形成了网格化的城市管理体系—“万米网格”,城区内的街道、居民委员会、派出所,甚至连路上的井盖、路旁的道路标志等城市部件在系统内都可以被准确地定性、定量和定位地进行管理。如果某条路上的井盖丢失了,附近的协管员就可以将此信息录入系统,传到信息管理中心,在井盖被重新安装以后,信息也会很快得到更新。当然,这需要现代化的空间信息管理基础设施做支撑。
        童庆禧院士强调说:“为此,在空间信息技术的发展中应搞好规划,使空、天、地一体化和同步发展。卫星遥感和航空遥感应各有侧重,相互补充。卫星或航天遥感侧重于全球性的观测,而航空遥感则是国内高分辨率空间信息保障的主力。”

        时势造英雄和英雄造时势

        在谈到如何做学问时,童庆禧院士说了一句话:“时势造英雄和英雄造时势。”他认为,时势造英雄是指当时的社会、国家需要你承担一定的使命,你的学问达到了一定的高度,对重要问题有自己独到的见解,就会有承担国家使命的机会。童庆禧院士刚参加工作时,在中国科学院地理研究所从事气候学研究。1973~1975年中科院提出发展对地观测卫星任务,他积极参与了发展规划建议书的编写,和王大珩、陈述彭、匡定波等老一辈科学家一道参与了1976年中国科学院组织的遥感技术规划会并积极组织实施。1977年和1978年在新疆和云南腾冲的综合遥感实验使他得到了极大的锻炼。
        1979年,国务院批准中科院成立了遥感应用研究所,他又成为遥感所最早的成员和奠基人之一。在把握机遇、顺应历史的背景下,为他后来躬耕于遥感技术及其应用的发展奠定了基础。在此以后,他又在黄淮海农业综合治理遥感技术应用、中国科学院先进遥感飞机的引进和装备,以及国家第七个五年计划“高空机载遥感实用系统”国家科技攻关项目中两次获得了中国科学院科技进步特等奖。童庆禧院士说:“如果没有当时中国科学院对遥感技术和应用发展的重视和后来在国家科技攻关计划中对遥感的持续支持,个人再大的努力恐怕也难以有所作为。”
        他指出,既然历史选择了我们,把我们推到了风口浪尖上,我们就要抓住机遇、把握大局,努力去创造一段历史。总之,不同的历史会创造不同的人物,不同的人物又可能在推动历史发展过程中扮演不同的角色。当今社会的竞争主要就体现在科技的竞争上,而科技的竞争关键在人才,特别是创新人才的竞争。在科技队伍急剧扩大、水平迅速提高的今天,就更需要有战略眼光,宏观地把握全局,及时抓住发展、创业的机会,促进科学技术的发展,更好地为国家经济社会发展和建设和谐社会服务。