蕁陳卓奇,全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院副教授,主要從事全球變化研究中的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)同化與應(yīng)用研究。
●研究是不斷推進(jìn)的過(guò)程。我們能夠做的是在已有的基礎(chǔ)上再向前走一步。
●我知道的東西是有限的,能夠講的東西也很有限,我希望自己的學(xué)生能夠掌握科研技能和方法,未來(lái)在更高的平臺(tái)上有所發(fā)揮。
“我們團(tuán)隊(duì)剛剛完成了最新的30米分辨率格陵蘭遙感制圖。”陳卓奇指著電腦中的影像圖對(duì)記者說(shuō),“就在上個(gè)月,我們將包括一張格陵蘭掛圖(寬:1.5m,高:1.8m)、一本25頁(yè)2開(kāi)幅面的格陵蘭衛(wèi)星影像圖集和一套數(shù)據(jù)光盤(pán)的成果贈(zèng)予格陵蘭自然資源研究所”。
此次捐贈(zèng)的最新格陵蘭島衛(wèi)星圖像(2014-2015),正是由我校全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院陳卓奇所在的科研團(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)一年多的集中攻關(guān)繪制完成的。挑戰(zhàn)者:
研究就是一個(gè)不斷試驗(yàn)的過(guò)程隨著全球氣溫的不斷上升,格陵蘭冰蓋正在加速融化。有研究表明格,陵蘭冰蓋全部融化將導(dǎo)致海平面上升七米,同時(shí)帶來(lái)大量的生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題。因此,開(kāi)展對(duì)格陵蘭的觀測(cè)和研究具有十分重要的意義。
利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)格陵蘭進(jìn)行觀測(cè)會(huì)受到諸多因素的影響,如太陽(yáng)高度角、大氣狀況、天氣條件等因素?!坝^測(cè)設(shè)備LANDSAT-8衛(wèi)星的重訪周期為16天,如果天氣條件不能滿足衛(wèi)星拍攝需求時(shí),就需要額外等待16天,以獲取新的衛(wèi)星影像?!标愖科嬲f(shuō),“最終,我們?cè)?014年至2015年的6月至9月的360幅衛(wèi)星影像中進(jìn)行篩選、制作?!?br> 在繪制影像圖的過(guò)程中,最大的難題是對(duì)遙感影像的處理。由于冰雪與裸露地表反射率反差巨大,使得冰雪過(guò)度曝光而陸地過(guò)暗;不同時(shí)間獲取的衛(wèi)星圖像色差巨大;云遮擋導(dǎo)致了地表信息缺失……換言之,因?yàn)椴煌嵌?、不同時(shí)間、不同太陽(yáng)高度、云覆蓋、氣溶膠等多個(gè)因素的影響,都會(huì)造成每一幅衛(wèi)星影像差別很大。
研究就是一個(gè)不斷試驗(yàn)的過(guò)程。“在最開(kāi)始處理影像時(shí),你會(huì)覺(jué)得很失望,因?yàn)樗鼈兊牟顒e很大?!标愖科嬲f(shuō),“但是,做研究需要堅(jiān)持,再往前走一步,或許就會(huì)有新的辦法能夠解決當(dāng)前存在的問(wèn)題”。
為了解決這個(gè)難題,研究團(tuán)隊(duì)提出了適合本工程的分段聚類(lèi)拉伸和最大信息熵自動(dòng)去云算法,最大化地利用了Landsat-8衛(wèi)星的影像數(shù)據(jù)。
“收集數(shù)據(jù),訂正太陽(yáng)高度角,計(jì)算映射,分析數(shù)據(jù),把樣例RGB值和反射率的映射找到,應(yīng)用到其他影像上進(jìn)行測(cè)試,最后,看測(cè)試影像是否有過(guò)度飽和或其他未拉伸的情況,再進(jìn)行訂正。”陳卓奇這樣解釋對(duì)觀測(cè)影像的處理過(guò)程。
最終,由108幅LANDSAT-8衛(wèi)星影像拼接組成的格陵蘭衛(wèi)星影像圖繪制完成。 在此基礎(chǔ)上,該團(tuán)隊(duì)與格陵蘭自然資源研究所和地名委員會(huì)的專(zhuān)家密切合作,依托該圖進(jìn)行了全島主要地名的標(biāo)注,還將全島裸露地表地區(qū)分為23個(gè)子區(qū)分別出圖,制作了一本高清地圖集。
這幅圖不僅能有效支持相關(guān)的科學(xué)研究,而且還將成為格陵蘭地理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)地理底圖,為后續(xù)的科研工作奠定了重要的基礎(chǔ)。求索者:來(lái)自團(tuán)隊(duì)的鼓勵(lì)幫助我繼續(xù)前行1999年,陳卓奇進(jìn)入北京師范大學(xué)學(xué)習(xí),攻讀地理學(xué)專(zhuān)業(yè)。在本科畢業(yè)后,基于對(duì)研究的興趣,他選擇在中國(guó)科學(xué)院繼續(xù)深造,探究地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)的科學(xué)奧秘。
研究源自于興趣。“有些東西當(dāng)你真正了解之后,就會(huì)覺(jué)得很有趣,想知道為什么,不僅想知道現(xiàn)在是什么樣,還想知道未來(lái)會(huì)怎樣,”陳卓奇說(shuō),“當(dāng)你有了這些問(wèn)題的時(shí)候,就會(huì)想辦法解決它們?!闭且?yàn)閷?duì)科學(xué)的濃厚興趣,促使他在自己的研究領(lǐng)域不斷探索。
目前,研究團(tuán)隊(duì)圍繞全球變化對(duì)南北極地區(qū)環(huán)境、生態(tài)的影響進(jìn)行研究,結(jié)合臺(tái)站觀測(cè)、無(wú)人機(jī)觀測(cè)、衛(wèi)星觀測(cè),在不同尺度上開(kāi)展立體化的觀測(cè)和多維度的深入探索,正逐漸形成一個(gè)完善的科研體系。
在陳卓奇看來(lái),科研工作的順利完成,離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)的相互支持和幫助。“團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的討論和互相激勵(lì),使我們?cè)诳菰锏难芯恐心軌蛴袆?dòng)力繼續(xù)前進(jìn)?!标愖科鎸?duì)團(tuán)隊(duì)的作用有著強(qiáng)烈的認(rèn)同。引導(dǎo)者:讓學(xué)生掌握科研技能和方法最重要科研成果受到肯定讓陳卓奇感到欣喜,他也希望能夠?qū)⒀芯恐械慕?jīng)驗(yàn)與學(xué)生分享。
在陳卓奇的課上,他設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié):選擇一篇科研文章,每節(jié)課安排一個(gè)同學(xué)進(jìn)行主題報(bào)告。通過(guò)大家進(jìn)行提問(wèn)、討論,不斷研究,直到把文章的科研思路理清。
當(dāng)所有人都理解之后,他便會(huì)繼續(xù)提新的要求。比如,文章中的試驗(yàn)我們能否重復(fù)?是否有更好的方法解決當(dāng)前的問(wèn)題?文章中的結(jié)果我們是否可以挑戰(zhàn)?
他認(rèn)為,通過(guò)課堂學(xué)習(xí),不僅能夠向?qū)W生傳授知識(shí),重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生科研的基本技能?!敖?jīng)歷閱讀文獻(xiàn)、提煉總結(jié)、與人溝通、對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行完善處理。這樣一個(gè)過(guò)程之后,我希望學(xué)生能夠具備扎實(shí)的科研能力。不管以后是繼續(xù)深造,還是工作,他們都能從中受益”。
陳卓奇希望能夠在授課的過(guò)程中幫助學(xué)生掌握科研的技能和方法?!拔抑赖臇|西是有限的,能夠講的東西也很有限,但我會(huì)盡我所能幫助他們了解更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí),以及學(xué)習(xí)的技能和方法,希望他們未來(lái)在更高的平臺(tái)上有所發(fā)揮”。