陳冬花:破譯“天外”數據
2017年8月陳冬花在新疆伊犁
2014年11月陳冬花在歐洲太空局
人物檔案
陳冬花,1981年12月生,滁州學院計算機與信息工程學院教授,長期從事國產衛星應用及相關產業化工作。
科學精神在基層
本報記者 唐 婷
茫茫沙漠里,一群科研人員在做野外調查。在其他幾位穿深色衣服男學生的映襯下,頭戴粉色棒球帽、身著紅色沖鋒衣的她面露微笑,無疑是照片里的一抹亮色。
她就是滁州學院教授陳冬花。這張照片就擺在她的辦公桌上。她長期扎根基層一線,在國產遙感衛星應用研究領域取得了不俗的成績。國務院特殊津貼專家、中組部“西部之光”訪問學者……頭頂的光環,對陳冬花而言是榮譽、更是鞭策。
在2018年“全國科技工作者日”期間,作為科技工作者杰出代表,陳冬花在北京參加了由中國科協舉辦的百名科學家、百名基層科技工作者座談會。坐在會場內,陳冬花心潮澎湃。
“一路走來,我們團隊在區域衛星應用研究和推廣上取得了一些進展。近年來,國家發射了多顆遙感衛星,讓國產遙感衛星獲取的數據更多、更好地為區域和行業發展出力,是我們的職責所在。”陳冬花由衷地說。
解密遙感圖像,提高數據應用效率
在遙感衛星地面接收站,你可以實時看到由衛星拍攝的地面某個區域的圖像。但作為一個外行,你可能看不出遙感圖像里的“門道”。
事實上,遙感圖像里包含了很多數據信息,比如森林面積、樹木生長量等。經過圖像預處理、信息反演等復雜過程,才能一步步將有用的信息提取出來。如何更精準、更快地從遙感圖像中獲取高質量的生態環境信息,便是陳冬花團隊的研究重點之一。
“受大氣輻射的影響,遙感衛星拍攝的圖像可能會有一些偏差,我們要對輻射進行定標矯正,去除大氣干擾、地形帶來的偏差,確保圖像輻射、幾何位置的準確性,不然反演出的森林面積就會有偏差。”陳冬花舉例道。
對遙感影像進行輻射定標、正射校正后,要將圖像反演成有用的數據信息,需要借助算法和模型。算法和模型不是憑空來的,需要通過大量的野外調查和實驗去一步步建立和改進。反演出的信息,還要進行大規模工程化處理,生成用戶所需要的遙感信息產品。
高分二號衛星是我國目前分辨率最高的民用陸地觀測衛星,星下點空間分辨率可達0.8米。分辨率越高,意味著圖像數據越大。陳冬花介紹,高分二號衛星所拍攝的一幅圖像數據量約為1G,通常一個人一天能處理約一二十G左右的圖像數據。一旦遇上加急的工作,人工處理就顯得有些力不從心。
為提高圖像數據應用效率,陳冬花團隊研制了一套工程化應用系統,實現了國產高分辨率對地觀測系統在區域應用中的定量遙感監測業務化運行,使工作效率提高5至10倍。
“基于多個國家重大科技專項,我們團隊在國內外首次突破了國產遙感衛星星群協同反演和共性處理中的若干技術瓶頸,先后獲國家科技進步二等獎,兩次獲得省部級科技進步一等獎。”陳冬花介紹。
寒來暑往,投身新疆野外調查一線
2008年,還是北京師范大學一名博士生的陳冬花,參與了國家高分辨率對地觀測系統重大科技專項(以下簡稱高分專項)區域應用示范項目的論證。
“當時,項目組主要圍繞如何在新疆地區開展高分衛星區域應用展開討論。我是土生土長的新疆人,自然特別希望能參與到項目中,為家鄉建設出力。”陳冬花回憶道。
帶著這樣的初衷,博士畢業后陳冬花沒有選擇留在北京,而是回到新疆,作為技術骨干積極投身到高分專項在新疆的區域應用示范。
出于工作的需要,陳冬花幾乎每年夏季都是在野外調查中度過的。
衛星是在天上看地下,要對它拍攝的圖像進行反演,需要有一定的地面樣本信息,為建模和驗證做準備。“因此必須進行大量的野外調查,用專業儀器做實驗,再跟遙感數據比對,不斷優化模型,提升反演精度。”陳冬花說。
新疆北部山區,常常9月就開始下雪。大雪封山后,野外道路難以行進,植被也被大雪覆蓋。5月以后,雪水融化,植被漸漸露出。由于氣象條件和生態調查的需要,陳冬花團隊每年只能在5月到9月期間進行野外調查。
盛夏時節的沙漠,酷暑難當。陳冬花團隊的工作區域大多人跡罕至,運氣好的時候能搭上當地牧民的摩托車,有時候則只能扛著10多公斤重的設備徒步遠行。
“有一次搭摩托車經過一片灌木叢,車速很快,當時并沒有覺得什么。晚上到駐地,才看到腿上扎進了許多小刺,應該是在經過灌木叢時留下的。那個晚上,我和研究生們都在不停地拔刺。”陳冬花笑著說。
要說野外調查不苦,那肯定是假的。但在陳冬花看來,這些苦都是值得的。“別人都問我圖啥,我覺得有夢想的人生才有價值。能讓國產衛星數據用得更好,我就覺得離夢想近了一些。”陳冬花表示。
在參與國家高分辨率對地觀測系統重大科技專項的過程中,陳冬花由一名博士成長為團隊技術負責人。近5年來,她主持參與國家級、省部級項目15項,獲國家發明專利1項、軟件著作權8項,發表論文30余篇,獲省部級科技進步獎2項。
傳道授業,把經驗與夢想傳給后輩
在新疆的工作做得風生水起時,為了進一步拓展國產陸地衛星應用的深度和廣度,提升航天技術服務于國家科技創新和經濟建設的能力,2017年陳冬花選擇來到安徽工作、走上滁州學院的講臺,開啟人生的新篇章。
長期以來,以新疆為中心,陳冬花重點關注高分衛星數據在“一帶一路”地區的應用研究和推廣。來到安徽,她希望能在長江經濟帶地區的高分衛星數據應用上做些新的探索和實踐。
與此同時,作為一名教師,陳冬花也特別希望能將自己的知識、經驗乃至夢想一起傳遞給年輕人。
曾有一名研究生,在陳冬花團隊里工作一周后,因感到工作量太大而選擇離開。“有段時間,我們團隊的工作強度確實很大,但我也希望有更多年輕人能出自內心地熱愛衛星應用事業,加入到我們的團隊、行業中來,為國產衛星應用出一份力。”陳冬花由衷地說。
國家發射了那么多的衛星,一定要把衛星用好。帶著這樣的想法,陳冬花帶領團隊積極推進國產衛星在區域和行業的應用。令她倍感欣慰的是,團隊研發的多項技術成果已成功地應用于新疆、安徽地區的林業、畜牧、生態等多個行業和應用領域,近五年取得了近億元的經濟效益。
陳冬花表示,她希望能帶領團隊進一步拓展我國國產衛星的應用深度和廣度,為行業區域的產業轉型和軍民融合創新提供良好的應用范例,為衛星技術從應用走向實用、從產品走向市場、從工程走向產業打下堅實的技術基礎。
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