孙亮：星空下的田野

戎雨杉

孙亮（中）与其团队成员合影

农业一直以来都是我国国民经济的基础，国之重器。时至今日，我们仍在享受着农业改革的丰硕成果。作为世界农业第一大国，我国粮食总产量连续6年保持在1.3万亿斤以上，截至2020年更是实现了“十七连丰”。然而随着粮食的年年丰收，农产品产量年年走高、一骑绝尘，百姓们的米袋子满、菜篮子丰，欣欣向荣的农业发展就高枕无忧了吗？据联合国粮农组织指出，全球每年浪费的食物高达16亿吨，其中可食用部分达到13亿吨。若将眼光放回国内，近年来农产品滞销的新闻甚嚣尘上，例如“莲藕卖不掉拿来喂牲畜”“辣椒直接倒在河里”，诸如此类，比比皆是。导致这一怪圈的根本原因就是对农产品的种植情况不了解，使市场供求关系受到影响。如何才能避免这种盲目的乱象？农业监测体系的建构变得迫在眉睫。

致力于研究农作物产量监测问题多年，孙亮及其所在团队携带前沿的农业科技——遥感监测技术脱颖而出，为减少因农产品种植无序造成的市场混乱问题发挥了重大作用。

立足本心 仰望星空

2001年至2005年，就读于中国地质大学的孙亮便与脚下的黄土地结下了不解之缘。在土地资源管理专业以出色表现完成了本科的学习后，他随即前往北京师范大学开始研究生阶段的深造。从遇见导师李小文院士的那一天起，“星空”就离他不甚遥远了。

李小文院士是一位“网红教授”，人送外号“布鞋院士”，因创建了植被二向性反射Li-Strahler几何光学模型，奠定了地物二向性反射研究中几何光学学派的基础等重要贡献，被公认为领域的泰斗级专家，更被誉为“我国定量遥感第一人”。数十年如一日的素衣加布鞋又平生不离酒的他颇有些“学海无涯纵横去，诗酒江湖度平生”的侠气意味。在孙亮眼中，李院士是一位洒脱不羁又风趣幽默的“智者”。朴实无华的背后，掩藏一颗对科学执着与热切的追索之心。作为一名教育者，他旁征博引，在博士专业课堂之上以遥感多角度原理向学生阐释古诗词“草色遥看近却无”中包含的科学底蕴，且勉励学生无论对错都要勇敢发表自己的观点；作为一名科学家，他以身作则，力求每一次论证均做到最极致的严谨。无论担当哪种角色，李院士精益求精的态度都对孙亮产生了潜移默化的影响。

在攻读博士学位的5年中，孙亮跟随李小文院士接受了遥感科学的系统培训。遥感的原理其实并不复杂，根据其字面释义可以解释为“遥远的感知”，即利用探测器探知目标物体对电磁波的反射、吸收特性来研究对象。而定量遥感则指的是从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究。站在“巨人的肩膀”之上，孙亮领悟到在整个遥感领域尤其是定量遥感领域，尺度问题是根本问题，针对某一研究如何选择合适的尺度或分辨率极大程度上决定着观测质量。因此，在获得北京师范大学优秀学术奖学金并顺利拿下博士学位后，孙亮决定前往中国农业科学院继续开展博士后研究工作，专攻农田水分利用及干旱监测问题，尝试开发多源遥感数据的高分辨率农业干旱监测方法及装置，包括对雷达、光学和地形数据进行空间分辨率的转换，使之与土壤水分的低分辨率相同从而进行更好的监测。从此之后，星空与土地因为科技而被紧密联系在了一起。

中国农业科学院作为直属于农业农村部的事业单位，是中央级综合性农业科研机构，为所有科研工作者提供了优秀的平台及交流机会。2016年，孙亮耗时2年完成了自己主持的首个国家自然科学基金项目“基于地表温度-植被指数特征空间进行土壤水分监测研究”，同时迎来了科研事业的转折点。彼时，直属于美国农业部的水文遥感实验室（USDA-ARS Hydrology & Remote Sensing Lab）为他提供了一次交流工作的机会，为拓宽自身科研视野，孙亮毅然动身，前往美国。

在接下来的近4年时间里，孙亮就农业遥感研究方向参与了更深层次的工作，包括基于多平台卫星数据融合算法研究及高时空分辨率遥感数据在农业监测上的应用等。在同时拥有中西方的工作经历后，孙亮体会到我国在卫星数据处理方面相较于国际顶尖水平仍有很大进步空间，尤以细节处理为甚，“美国的对地观测遥感卫星围绕MODIS和Landsat形成了两个专家组，每年都会定期分别召开学术研讨会，针对卫星数据从前期传感器信号定标，到遥感参数产品的算法及改进，再到后期产品应用，进行充分而详细的讨论。其目标只有一个——如何更好地让这颗卫星服务于科学研究。他们对于基础工作的投入和对细节上的追求是超出我们想象的，这是令我印象特别深刻的一点”。

这种差异引发了孙亮深刻的思考，激发出了他更强烈的求知欲望。在动力的驱使下，孙亮更加专注于通过多卫星数据融合进行田间尺度的农业监测研究，取得的成果也颇为显著。在美期间，他发表了多篇重要学术论文。其中，发表在Water Resources Research上的文章“Investigating water use over the Choptank River Watershed using a multisatellite data fusion approach（基于多卫星数据融合技术调查夏普谈克河流域用水情况）”还被评为美国地理学会焦点论文（AGU Research Spotlight），并被媒体报道，在业内引发极大关注。2018年，在仰望过“科技强国的星空”后，他满载成果而归，并决心扎根祖国的“黄土地”。

脚踏实地 与时俱进

2018年，借着“科技兴国，人才引进”的东风，孙亮回到了中国农业科学院，但这一次，孙亮对于农业遥感技术未来的发展方向有了全新的见解。他提出，农业生产具有空间广域性、高动态性及单位产值效益低等特性，同时农业是对土地具有很强依赖性的产业，因此需要利用多源多层次遥感数据融合技术来支撑数字农业、精准农业和现代农业，为打造新一代的智慧农业服务体系奠定技术基础。

要实现这一远大目标，首先要做到在作物生长初期或中期便能够准确了解全国农作物种植结构和面积，对作物长势进行精准监测，从而提前预估产量等信息。农业种植的基本单元是田块，不同田块种植的作物不同，决定了其采用的管理方式不同。学术界普遍将能区分出田块的遥感数据称之为高空间分辨率数据，以美国的Landsat（30m）和欧洲的Sentinel 2（10～30m）为代表，但高空间分辨率卫星也不免有其局限性，它们的重访周期通常时间较长（10～16天），加之云层的影响，要1～2个月才能获取一景清晰图像，多云热带地区可能时间更长。因此单纯依靠其空间分辨率优势难以满足连续对地观测需求，无法及时获取作物长势、灾害及耕作情况。为解决这一阻碍，孙亮及其所在团队目前已经开启“高分辨率对地观测系统重大专项应用示范系统项目”“高分航空载荷农田利用与保护应用示范”等探索项目，力求使我国在遥感数据处理方面“更上一层楼”。

另一方面，据孙亮透露，目前他和团队关于农作物产量监测的工作数据仍偏重于“过去”，即基于近几年的遥感数据，通过模型计算得到近几年的农作物参数产品，而非根据实时数据给出预测方案。针对这一问题，孙亮认为，随着一系列高分辨率遥感卫星的发射，我国农业遥感技术其实已经到了发展近实时观测的时间节点，真正实现随时随地监测及预测作物生长状态完全具备可行性，这一想法促使他与团队将其作为接下来几年的工作重心及目标。

科研之外，作为博士生导师的孙亮对于教学同样有着极为深刻的体会，他坦诚道出教学的难点在于调动学生的热情及主观能动性。作为导师，他会尽可能地为学生营造浓厚的科研氛围，并加以合理的引导，“带他们仰望星空后，再教会他们脚踏实地，我就是这么一路走来的”。

而今，孙亮经不懈拼搏已经行至梦想面前。未来还会有不计其数的青年科学人投身于遥感行业中，一起探索星空，气候与农业的联系也终将变得不再神秘。作为领域内的前辈，孙亮决心立足丰沃土地，头顶广袤苍穹，背靠信息智能化的时代背景，将遥感技术进一步与实际需求相结合，力求实现该行业的重大技术突破，以梦为马，方能不负韶华。