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王鹏新:描绘遥感测旱全新图景

作者:   来源:   时间:2014-11-09 18:27   浏览:

 
  3月4日,中国农业大学。

  记者见到王鹏新时,他正埋首于办公桌上的一堆文件中,几份文件上的“遥感”、“土壤水分”、“植被指数”等字眼透露着王鹏新的科研方向。

  在年初持续大规模干旱之后,这位一直默默耕耘在遥感测旱领域的学者走进了公众视野。


  学者王鹏新:原创性提出遥感测旱新方法

  作为中国农业大学定量遥感研究方向学科带头人,早在2001年王鹏新就原创性地提出了“条件植被温度指数(VTCI)”这一遥感测旱新方法。历经时间验证,得到了国内外同的认可和应用。2007年,他的遥感测旱处女作《条件植被温度指数及其在干旱监测中的应用》论文入选“第一届中国百篇最具影响优秀国内学术论文”,这也是全国测绘学科入选的两篇论文之一。

  王鹏新告诉记者,遥感技术引入国内的时间很早,但是遥感测旱技术在国内应用的时间并不长。“十多年前,国内常规的监测方法还是用土钻取土,称重测量土壤水分,是用点上的数据来监测干旱的程度及范围,无法实现大面积、动态监测。”

  1996年,王鹏新以访问学者的身份到美国佐治亚大学进修GIS(地理信息系统)和作物模型,看到美国的同行们利用GIS和遥感技术监测农场不同区域的土壤水分。这给了王鹏新很大的触动,他说:“遥感技术充分利用了地物表面的光谱、时间、空间和方向信息,能进行实时、动态大面积监测。”

  回国后,王鹏新就读武汉大学摄影测量与遥感专业,师从测绘遥感领域著名学者龚健雅教授。三年的读博生涯中,王鹏新不仅得到导师的教诲,也得到了在国内遥感界享有盛誉的北京师范大学李小文院士的悉心指导。很快,王鹏新提出了“条件植被温度指数”这一干旱监测新方法,它适用于监测某一特定年内某一时期(如旬)区域级的干旱程度。利用这一方法,王鹏新和陕西气象局合作监测了陕西省关中平原地区2000年3月下旬干旱情况,结果表明:条件植被温度指数能较好地监测该区域的相对干旱程度,对干旱的监测结果与用土壤热惯量模型反演的土壤表层含水量的结果基本吻合。

  为政府发布干旱预警提供服务

  一种全新测旱方法的提出还需要试验数据的验证和理论上的完善。

  2003年,王鹏新以“基于植被指数与地表温度的干旱监测方法”为题申请国家自然基金项目时,有专家指出,“条件植被温度指数”这一监测方法理论基础不强。忆起当时的情况,王鹏新说:“我觉得自己提出的这一方法有很强的应用性,理论上的不足可以在实验中得到完善。后来,我们一直试验,反复验证,完善了理论上的不足。”

  对于实验的辛苦,王鹏新只是轻描淡写了一句:“搞农业的都这样。”跟他一同做项目的学生孙威告诉记者:“其实,在农田做实验很辛苦,春天是冬小麦的生长期,为了测土壤水分和生物量等,王老师带着大家跑遍了整个关中平原,深入麦田去做实验。试验期间,每天7点多钟就出发了,从早忙到晚,只有中午趁着给仪器充电的功夫才能休息。晚上还要接着整理实验数据,加班到晚上十一二点是常有的事。”

  长年的实验不仅在理论上完善了“条件植被温度指数”这一干旱监测新方法,也证实了条件植被温度指数是一种近实时的干旱监测方法。让王鹏新感到欣慰的是:“结合遥感信息提取和定量建模得到地表旱情的分布图可以为政府决策提供服务。”

  2007年,王鹏新在黑龙江做国家科技支撑项目“种植业生产过程信息化关键技术与产品研发”时,当地碰巧发生了至少50年一遇的干旱。“60厘米的土层全部是干土层,我们近实时监测的范围和我们对干旱级别的判断、地表旱情的分布都达到了预期效果。监测的结果为当地政府发布干旱预警提供了数据支持。”王鹏新说。2009年年初,王鹏新和课题组成员协助陕西气象局,对遥感数据进行预处理,把监测结果提供给陕西气象局,为陕西省发布干旱预警决策提供了较好的数据和模拟模型支持。

  致力提高干旱预测精准度

  做遥感测旱,最难的就是预测精度。王鹏新告诉记者,目前的成果主要是为政府决策提供服务,离农民直接应用还有很大的距离。

  在刚结题的“近实时定量化遥感干旱监测方法的研究”项目中,王鹏新带领课题组,重点监测关中平原和渭北旱塬等经常在春季和夏初发生干旱的区域,利用遥感和GIS技术,以关中平原和渭北旱塬36个气象站39年逐月降水量为分析数据,结合模型系统地分析了“标准化降水指数”这一测旱方法在不同时间尺度(1、3、6、9和12个月)上的预测能力及其存在问题,为“条件植被温度指数”的预测研究奠定了基础。结果表明:对所选的5个时间尺度,该方法都有一定的预

  测能力,并且随着时间尺度的增加,预测正确率也相应提高。

  王鹏新告诉记者,去年一年他和课题组都在做干旱预测的课题,受制于数据源和模型等因素,预测结果不太理想,预测精度达到30%%—40%%,尽管从专业的角度来说这个精度已经不算低了,但是王鹏新很不满意,他说:“干旱预测是一个很复杂的问题,希望近几年在陕西至少能做出两三个实验区,站在一个点上,就能知道这个田块的旱情,能够预测多少面积发生轻旱、多少面积发生中旱。”

  谈到未来的研究方向,王鹏新淡淡的语气中透着坚定:“肯定要在遥感测旱领域继续探索,未来的目标重点放在遥感干旱监测的预测和影响评估研究上,比如干旱的程度及其潜在的影响。”

  当记者问及这大概需要多长时间时,王鹏新笑了笑,说:“这个问题很难回答,10年以后或者更长一点,在区域尺度上知道这个区域上的旱情的等级分布,作物是否会减产,减产多少等这些量化指标。”

  师者王鹏新:把学生的事当成自己的事

  除了繁重的科研任务,王鹏新教授还承担着日常的教学任务。

  在孙威的印象中,王鹏新是一位极负责任的导师。“平时要见到王老师很容易,不像媒体上报道的一些不负责任的导师,一年到头跟学生见不上一面。只要王老师不出差,周六、周日也能在办公室见到他。”

  尽管王鹏新很忙,但他对学生的事很上心。孙威读博期间,要向《国际遥感》杂志在线提交一篇论文,但是“传输的文件很大,学校网速又慢,一直折腾到晚上十一二点都没有提交上去,真是急得够呛。”王鹏新告诉孙威:“太晚了,你先回去吧,我帮你提交。”孙威后来才知道,这篇论文是王老师夜里两三点钟的时候帮自己提交上去的。

  对自己严格对学生也严格

  在另一个学生刘翔舸的印象中,王鹏新对学生很严格。2007年,王鹏新带着学生们去黑龙江军川农场玉米和大豆田块做实验,刘翔舸说:“当时正值盛夏,农场条件很辛苦,王老师和我们吃在一起。每天早上五点就起床下地,实验田里又闷又热,玉米已经一米多高了,大长叶子不时地刮着脖子、脸,蚊虫趁你不注意就咬你一口。大热天里王老师和我们一样穿着迷彩服,戴着草帽,深入到玉米地里,采集株高、叶面积指数、叶绿素等作物生长参数。做实验的时候,我们对一些实验数据一马虎就过去了,不太在意,但是王老师很认真,不放过任何一个数据,督促我们反复做实验,直到实验数据都精确为止。”

  人物档案——王鹏新

  1965年生,陕西人。中国农业大学定量遥感研究方向学科带头人,信息与电气工程学院地理信息工程系主任、遥感与地理信息技术研究所所长。为中国农业大学“985工程”平台——现代农业工程与信息化科技创新平台的主要成员,负责“农情与灾害监测空间信息技术”子平台的建设。

  在研项目包括:国家自然科学基金面上项目“基于条件植被温度指数的干旱预测研究”、国家高技术研究发展计划课题“作物水分胁迫信息的遥感定量反演与同化技术研究”、“十一五”国家科技支撑计划重大项目“现代农村信息化关键技术研究与示范”课题“种植业生产过程信息化关键技术与产品研发”之子课题“大范围小尺度农作物遥感动态监测系统研究”等。(记者 林莉君)

(责任编辑:魏艳)

   
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