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回忆纪念

刘和光:纪念中国微波遥感创始人姜景山院士逝世一周年

  姜景山院士已经离开我们一年了,我始终不敢相信这是事实,昨天的一幕幕总是在眼前浮现。
  我是1985年入所,是姜景山院士亲自面试的我并有幸成为他的弟子,从那时起一直到2021年6月27日姜景山院士去世,我一直跟随他从事微波遥感事业。
  姜景山院士是我国微波遥感的创始人
  我国的遥感事业起始于著名科学家钱学森召集的我国第一次遥感规划会议。会议在北京通县召开,后简称“通县会议”,从1975年7月至10月,历时约三个月。在此次会上制定了我国第一个遥感发展规划,参加会议的有总参、七机部、中科院、国防科工委等有关单位和人员。我国遥感的发展从此正式起动,并基本上按这一规划完成初期的工作。在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”国家发展计划中遥感都作为科技攻关的重大领域。
  1970年空间中心还属于七机部五院的505所时,姜景山院士在国外文献调研中看到遥感“Remote Sensing”一词时,觉得这是一个新领域,从那时起他跑了北京、上海、长春等地调研,翻阅文献。1970年到1975年期间他编写了“微波遥感原理”、“微波辐射计测量学”等十几篇文章。在长期调研基础上他给七机部领导写了一份 “不失时机发展我国微波遥感”的报告,上交到当时的五院领导钱冀。后于1975年3月,孙家栋批示:“很好,带这份报告参加钱学森组织的全国遥感规划会”。根据这一批示,姜景山院士参加了我国第一次遥感规划会,会上由姜景山院士负责起草了我国微波遥感发展规划。会后姜景山院士又组织了有关人员编写了“微波遥感发展技术实施方案”。
  “通县会议”后,凡是国家层面的规划,包括:国家科技攻关计划、中国航天白皮书、国家中长期规划、863国家高技术研究发展计划、973国家重点基础研究发展计划、国家民用空间基础设施中长期发展规划、科技部重点研发计划、中国载人航天工程和月球探测工程等,都能看到姜景山院士的身影和贡献。
  姜景山院士指出我国微波遥感发展至今已走过了四个发展阶段。
  概念研究及基础建设阶段(第一阶段):中国微波遥感起步于上世纪70年代初,自1975年北京通县全国遥感规划会议以后,正式成为国家研发项目。在这一阶段以国家科技攻关“六五”、“七五”、和“八五”攻关等项目作为牵引,进行了基础研究、基本型遥感器研制和若干应用研究。
  这一阶段主要是引进概念、作规划、作理论研究及打基础,并且与主管领导沟通,以得到支持,向广大用户宣传以形成技术、应用研究的体系。在这一阶段,姜景山院士及其团队完成了许多我国微波遥感开创性的工作。研制出我国第一部X波段陆基微波散射计;研制出我国第一部多波段微波辐射计;并在海面风场、海冰、海温、农作物生长、土壤湿度、积雪等领域开展应用研究,积累了大量的经验和数据。与美国堪萨斯大学合作进行了微波遥感应用基础研究,发展了地物介电特性实地测量方法及技术系统。该方法首次用于国际北极冰探测计划中。在国际上首次提出星载扫描型海洋风场散射测量原理及技术。该方法于1984年在我国正式引用,并在之后的神舟四号主载荷多模态微波遥感器系统中采用。国家海洋局第一海洋研究所利用X波段地基散射计进行岸站与海上测量,所获数据用于“海面风场散射测量算法”以及“海面散射截面的温度效应”等多项研究中,取得了世界先进水平的成果。
  全部基本型遥感器研发阶段(第二阶段):经过“八五”、“九五”国家科技攻关和国家863计划等的支持,建立了全部基本型微波遥感器,包括:陆基散射计、机载散射计、机载高度计、陆基散射/辐射计、机载多波段辐射计、星载多模态微波遥感器等,并进行了若干应用基础研究。
  1990年研制出我国第一部机载雷达散射计;1995年研制出我国第一部机载海洋雷达高度计;2002年研制出我国第一部机载三维成像雷达高度计;2002年研制出我国第一部L、C波段合成孔径微波辐射计;2001年研制出我国第一部雷达遥感定量化应用波谱测试仪;2004年研制出我国第一部X波段机载高空间分辨力微波辐射计;2004年研制出我国第一部机载Ku频段微波双极化雷达散射计;1995年通过“微波遥感定量化方法及相关技术研究”,建立“雷达散射计校准规范”企业标准,后成为院标准。1996年建立了“地物微波特性模拟实验室”和“微波标准定标实验室”。2003年完成的高度计、散射计定标方法和技术研究,完成了基于脉冲重建型回波模拟器的高度计、散射计定标方案,为我国星载高度计、散射计发射前系统定标及动态性能测试奠定了地面及发射场级定标基准。2004年完成的星载短毫米波大气探测技术研究,研制出星载微波湿度计样机,为风云三号气象卫星微波湿度计的研制打下基础。2004年完成的月球探测卫星微波遥感系统探测方案与关键技术研究,微波辐射计测量全月表面的月壤厚度,对月球表面的氦3资源分布进行评估,为登月选择着陆点提供参考,这一思想在国际上是首创,由姜景山院士首次提出。2004年开展海洋风场微波散射/辐射测量技术研究,研制了我国第一部10.7GHz/37 GHz全极化辐射计、6.6GHz/23.8GHz全功率辐射计。2004年还开展了空间虚拟遥感技术和空间虚拟成像技术研究。提出的“先进多模态综合功能微波遥感器”系统的概念,后在神舟四号上主载荷多模态微波遥感器系统中实现应用。提出的“三维成像星载微波高度计”系统的概念,后在天宫二号三维成像微波高度计系统中实现应用。提出的“高分辨率微波辐射计”系统的概念,后在国家民用航天海洋盐度卫星“主被动联合探测微波成像仪”系统中实现应用。
  空间微波遥感发展阶段(第三阶段):多模态微波遥感器于2002年12月30日由“神舟”四号飞船成功送入轨道,开启了我国空间微波遥感的新世纪。这一阶段进行了星载设备研制,发展新型遥感器,数据处理和全面应用示范研究。
  姜景山院士在中国载人航天工程中发挥了重要作用、做出了巨大贡献。他担任了载人航天工程应用系统项目论证组副组长、副总指挥和神舟四号飞船主载荷多模态微波遥感主任设计师。
  多模态微波遥感系统的成功研制和在轨运行开创了我国航天微波遥感的新阶段。在研发中采用了突出创新、跳跃式发展的正确的技术路线,从体制上跳跃国外发展路径,建立了多模态体制,使我国航天微波遥感一上天就具备了全模态工作。同时发展了若干创新技术,使我国航天微波遥感跻身国际先进行列。多模态微波遥感系统的发射适应了我国各领域的紧迫应用需求,试验成功后,其技术即进入探月、风云、海洋等卫星型号任务,有力地推动了我国对地观测事业和深空探测事业的发展。
  多模态微波遥感系统的研发从一开始,就重视基础研究、工程技术体系研究及相关算法和处理研究,一方面使获取的数据在较短时间内完成处理和评估,另一方面把技术试验成果升级为理论,为今后的研究打下了良好基础;在研制和试验过程中始终紧密地与海洋局等应用单位结合,使系统设计、试验等更有目的地进行,有利于缩短数据转化为应用的过程。
  研制队伍完成了换代,培养了一批优秀人才,形成了一支具有高的理论水平,具有较高技术水平及丰富的实践经验的队伍,这支队伍能攻关、能打硬仗、能吃苦,而且有协同合作、团结拼搏的团队精神,已成为我国航天微波遥感的研发基地。
  全面发展阶段(第四阶段):以载人航天“多模态”成果为起点,我国已发射了多颗微波遥感卫星。同时,为适应多方面的需求,国家推出了多项举措,微波遥感技术得到迅速发展。国家相关部门已制定或正在制定长远的微波遥感发展计划,大力推动微波遥感技术的发展。
  在姜景山院士带领和指导下,完成多颗业务卫星微波有效载荷的研制任务。
  月球探测。姜景山院士作为中国绕月探测工程副总设计师,兼中国科学院探月工程应用总体部总设计师,是中国探月工程的主要推动者和领导者之一, 为实现其工程目标做出了重要贡献。我国分别于2007年和2010年发射的“嫦娥”一号、二号卫星微波探测仪,这是国际上首次在月球轨道上对月球土壤进行探测的设备。姜景山院士作为首席科学家在国际上首次提出用被动微波遥感技术从月球轨道上探测月壤特性这一科学目标,建立了月壤微波辐射反演及分析月壤厚度的理论模型和反演方法。利用微波探测仪的观测数据,在国际上首次得到了全月亮温分布图,建立了“微波月亮”。在国际上首次获得了全月表面温度、介电特性、月壤厚度的分布情况,从而估算了全月氦3资源量分布。出版了《中国微波探月研究》专著。开展了月壤介电常数实地测量方法研究,研制了一套实地测量介电常数的实验设备。
  气象卫星。风云三号卫星是我国新一代极轨气象卫星。微波湿度计是主要有效载荷之一。主要用于探测全球大气水汽分布、含水量等参数以及台风和强降雨等灾害性天气。2008年发射了风云三号A星微波湿度计。2010年发射了风云三号B星微波湿度计。在轨测试表明,微波湿度计性能指标与国际同类设备相当,部分指标优于国外同类设备。风云三号卫星微波湿度计的研发成功,使我国具备了星载大气微波湿度探测能力,结束了台风等气象资料依赖国外的历史,对提高天气预报的准确性,尤其是提高对台风、强降雨等灾害性天气的预报具有重要意义。数据同化后被欧洲数值预报中心用于大气数值预报模式中,并取得了正效应。风云三号卫星02批(风云三号C星、风云三号D星)微波湿度计由原来的两个探测频率、5个探测通道,扩展为4个探测频率、15个探测通道,探测功能也由原来的单一湿度探测扩展为温湿度同步探测,从而成为一台全新的微波温湿度探测器,也是在国际上首次实现由一台微波遥感器同时实现温度和湿度探测功能,达到国际先进水平。可以全天时、全天候地探测全球大气湿度的垂直分布、水汽含量和降雨量等空间气象资料,在大气探测中具有重要作用。2013年风云三号C星(03星)成功发射。2017年风云三号D星(04星)成功发射。2021年风云三号E星(05星)成功发射。风云三号卫星微波湿度计、微波温湿度计在轨应用取得重要成果,数据正式进入欧洲中期天气预报中心数据同化系统,标志我国星载微波遥感技术发展的重大突破。在欧洲中期气象预报中心(ECMWF)业务系统中可靠应用,被同化后植入欧洲中期天气预报模式,提高了中长期全球气候预报的准确度,标志着我国星载微波大气探测技术已经达到国际先进水平。
  海洋卫星。海洋二号卫星是我国第一个以微波遥感为主要手段的海洋动力环境要素探测卫星,主要探测要素包括海面风场、海面高度、海面温度、有效波高等,在海洋环境与天气预报、海洋灾害预警与监测等方面发挥重要作用。实验室承担海洋二号卫星双频雷达高度计、校正辐射计研制任务,并承担微波散射计的单机研制任务。2011年海洋二号A星发射。2018年海洋二号B星发射。2020年海洋二号C星发射。2021年海洋二号D星发射。在国际上首次实现三星组网进行海洋动力测量使命。有效载荷的技术指标达到国际先进水平。数据已在欧洲气象卫星组织、法国国家空间中心和澳大利亚气象局等业务系统中得到应用,在全球卫星海洋动力环境观测体系中产生了重大影响。海洋二号A星获得国家科技进步二等奖。
  中法海洋卫星。中法海洋卫星(CFOSAT卫星)是由中法合作研制的一颗海洋观测卫星。法方提供波谱仪,中方提供卫星平台和散射计。中法双方共同开展研制与应用,以获取海面风场、海浪等海洋动力环境参数。中法海洋卫星微波散射计是国际上首个采用扇形波束扫描体制的新型微波散射计。扇形波束扫描微波散射计是一种新型的海洋风场遥感器,具有观测视数多,风场反演精度高等特点。2018年中法海洋卫星成功发射,中法海洋卫星微波散射计获取的后向散射系数和海面风场数据得到国内外高校、研究机构和应用部门的广泛应用,并进入法国气象局业务预报系统,覆盖台风监测、海冰分类与变化、海气相互作用研究、数值天气预报等领域。经过科学团队和应用部门的评估,中法海洋卫星微波散射计数据应用示范效果显著,可为海洋科学研究、全球气候变化提供实时观测和长时间序列的数据积累。
  天宫二号。三维成像微波高度计是载人航天工程天宫二号空间实验室上的主载荷。三维成像雷达高度计也称三维成像微波高度计,是在传统雷达高度计技术基础上运用与回波模型无关的新型高度跟踪技术、孔径合成技术和干涉信息提取技术,从而使雷达高度计能够同时用于海洋和陆地观测并获得三维海洋和三维陆地图像,平面分辨率在百米量级,高程精度在公里尺度达到厘米量级,在百米尺度达到米级。2016年天宫二号空间实验室成功发射,三维成像微波高度计在国际上率先实现宽刈幅海面高度成像的突破,已经获得大量重点海区和典型陆地区域的观测数据。在海洋观测中,在进行海平面高度测量的同时,观测到了大量海面雨团、强降雨、内波、海洋锋面、涌浪、溢油、涡旋、浅海地形调制等典型海洋现象,这些观测数据将在海洋环境和海洋科学研究中发挥独特作用。在陆地观测中,天宫二号三维成像微波高度计成功获取了我国青藏高原湖泊以及大量的内陆湖泊、江河水体、典型沙漠、亚马逊热带雨林等典型地表的观测数据。初步研究表明,其对较大湖泊水位高度变化的监测能力强于在轨的雷达高度计。由于对水体高度敏感,天宫二号三维成像微波高度计展现了对海岸带的独特观测能力。宽刈幅海面干涉测高技术,已经被列为国家民用空间基础设施规划中的新一代极轨海洋动力环境观测卫星的主载荷之一。同时也被列为青岛海洋科学与技术国家试点实验室“观澜号”海洋科学卫星的主载荷,以及云海三号卫星的主载荷之一。
  盐度卫星。“主被动联合探测微波成像仪”是海洋四号盐度卫星的主载荷。在国际上第一次采用反射面天线综合孔径辐射成像和扇形波束电扫散射测量技术,提出和研发的主被动结合、多频联合的探测方案及其实现技术能够实现对海洋盐度敏感波段和海面温度、粗糙度的同步观测,将是海洋盐度的探测精度提高的有效手段,是国际上该领域技术发展的一个重要突破。预计2024年发射。
  韩国小卫星。韩国科学技术卫星2号是韩国第二颗科学技术小卫星(Science and Technology Satellite 2:STSAT-2),双频微波辐射计(DREAM)是韩国科学技术卫星2号的主载荷,也是我国第一部出口国外的星载微波遥感有效载荷。
  另外,姜景山院士和其团队面向国家对微波遥感的重大应用需求和地球与空间前沿科学研究对微波遥感的探测需求,通过微波遥感新机理、新技术和定量化反演与处理的创新研究与突破,为对地观测和空间探测提供先进微波遥感有效载荷与信息获取的系统解决能力,成为微波遥感领域创新研究与技术发展引领者和国际一流的研究机构。
  干涉式被动微波成像技术研究
  干涉式被动微波成像技术又称综合孔径微波辐射计技术。通过综合孔径成像机理研究提出一系列新的方法和技术,完成了时钟扫描成像干涉微波辐射成像仪成像试验,新型圆环阵列干涉成像、分布式被动微波干涉成像等研究项目。研制载荷的卫星计划包括:风云四号微波星,海洋卫星后续星,空间科学先导专项和背景型号预研。
  “地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”项目获得863重点项目支持,瞄准我国风云四号微波星上的大气成像探测仪开展星载方案设计及样机研制工作,研制完成国际上第一台具备50公里空间分辨率的静止轨道微波探测仪原理样机,实现了国际上被动微波成像探测的最高空间分辨率,项目的研究成果标志着我国静止轨道微波探测技术已经达到了国际领先水平。课题取得的成果牵引出“十二五”863地球观测与导航领域重点项目“静止轨道大口径天线毫米波/亚毫米波大气探测仪”。
  “一维全极化综合孔径微波辐射计关键技术研究”获得863专题项目支持,在国际上首次提出了利用一维孔径综合实现极化辐射信息的获取,首次将传统扇形波束通过斜射形成圆锥面波束,应用于综合孔径辐射计。并被列为欧空局土壤湿度与海水盐度卫星业务星(SMOSops)的候选载荷,研制成功的原理样机是国际上分辨率最高的X波段综合孔径微波辐射计。
  “太阳极轨射电成像望远镜”获得中科院先导专项和科工局项目支持。在国际上首次提出了利用综合孔径技术应用于对行星际太阳风中的高密度等离子体云进行射电成像的设想,该计划命名为太阳极轨射电成像望远镜(SPORT,Solar Polar Orbit Radio Telescope)。完成了主有效载荷地面原理样机研制并开展了地面成像实验。
  微波毫米波宽带新体制雷达技术研究
  针对新型混沌噪声雷达、压缩感知雷达和新型极化雷达开展了系统研究工作。研制成功了Ku波段带宽达到4GHz的雷达原理样机系统以及Ka波段带宽达到2GHz的一维相控阵雷达原理样机系统,并开展了地面运动目标成像实验,获得了Ku波段分辨率达到0.05m、Ka波段分辨率达到0.08m的雷达图像。研究成果国内领先、国际先进。开展了天基毫米波微弱目标探测及成像雷达关键技术研究。随机极化雷达技术及其应用研究,研发出了首台随机极化雷达地面原理验证系统。
  微波遥感定标技术研究
  研制成功海洋二号卫星有源定标器,有源定标器具有雷达信号捕获、跟踪和重建功能,不依赖布设场地绝对高程,并且能够提供远大于传统有源定标器的等效RCS值。使用该体制定标器在国际上首次定量计算出高度计时钟漂移量,计算精度优于0.1Hz,精度达到国际领先水平。研制的模块化有源微波遥感器全系统综合检定仪,可服务于星载有源微波遥感器的地面检测和定标。微波辐射计洋面在轨辐射校正技术研究,是我国首次对遥感卫星微波有效载荷地面辐射校正技术进行深入的研究。
  通过对风云三号微波湿度计标定,全面测量微波湿度计的系统响应特性,建立热真空环境下各种参数对于微波湿度计输出影响的量化关系,提供微波湿度计在轨运行不可测参数的地面分析结果。针对风云三号微波湿度计辐射定标过程中天线订正的算法开展研究,建立订正系数矩阵。完成了云南思茅中国遥感卫星辐射校正场的风云卫星微波载荷的定标试验。完成了基于风云三号系列卫星微波湿度计系统响应特性的亮温定标一致性研究。
  通过全极化微波辐射计数字相关器和极化定标技术研究,研制了国内首台数字相关器。通过全极化微波辐射计实验室定标技术研究,研制了国内首台全极化微波辐射定标源,服务于云海卫星的全极化微波辐射计。通过云海卫星数据预处理算法、在轨定标和正演算法研究,完成了云海卫星全极化微波辐射计数据定标、检验以及外场定标试验。
  针对新一代卫星遥感对地观测和深空探测的需求,特别是对大气温湿度以及痕量气体探测中提出的更高轨道、更高分辨率需求,开展了亚毫米波辐射计定标方法研究。
  开展了星载降水测量雷达交叉比对定标方法研究;分布式星载干涉式微波辐射计定标算法研究;宽刈幅高度计和微波成像仪的在轨定标方案研究;基于掩星资料的微波遥感载荷星星标定与产品检验;中法海洋卫星波谱仪和散射计数据定标技术研究;GNSS定标浮标的研制与试验。
  开展了地理信息和遥感国际标准的研究。2021年ISO/TS 19159-4标准通过了BIS投票,马上进入出版阶段。ISO/TS 19159-4国际标准全称为:Calibration and validation of remote sensing imagery sensors — Part 4: Space-borne microwave radiometers(遥感影像传感器定标与检验—第4部分:星载微波辐射计)。
  新型微波遥感器及其支持技术研究
  卫星编队飞行技术系统顶层分析与设计。2003年姜景山院士发起召开主题为《航天编队飞行及空间虚拟探测》的第206次香山会议。本次会议执行主席由宋健院士、龚惠兴院士、姜景山院士担任。姜景山院士做了会议主题报告,会上共做了21篇报告,内容共分四大议题,包括:航天编队飞行技术,空间虚拟探测技术、分布式合成孔径雷达以及现代小卫星和有效载荷一体化设计,涵盖了编队飞行技术涉及的关键技术。香山会议的成功举办,对国际和国内的技术发展水平进行了全面深入的了解,提出了尽快对卫星编队飞行技术进行研究的迫切需求。之后布置了一批研究课题,主要针对对地观测、空间安全等高分辨率、高精度、宽覆盖的应用需求,对卫星编队飞行及其空间应用系统的顶层关键问题进行分析研究,提出顶层设计理论与新的技术实现途径,为新空间技术应用系统体制的研究与发展提供技术依据,最终为建立高速有效的空间编队飞行应用系统打下重要基础。
  空间目标(碎片)探测逆合成孔径雷达技术研究,掌握了用于对空间碎片探测、跟踪和成像的地基雷达系统的设计方法,确定关键技术及攻关途径,重点对仿真系统建模、成像方法及算法进行研究。完成了Ku波段2GHz带宽的地基逆合成孔径成像雷达系统研制,开展了地面运动目标的成像实验,获得了高分辨率雷达图像。
  月球着陆雷达测高仪系统方案研究,在月球的着陆过程中,可以获取着陆器降落的高度和速度,为着陆器的安全着陆提供保障。
  子午工程VHF相干散射雷达,是我国自主研制的第一部专用于电离层不规则体探测的雷达设备,是国际上唯一具备相控扫描成像能力的同类设备,子午工程建设成果荣获中国地球物理科技进步奖一等奖。
  太赫兹频段雷达关键技术研究,研究了高增益、双极化、高形面精度太赫兹天线技术,解决了天线材料、力、热分析、太赫兹天线近场测试等关键技术。开展了太赫兹预警技术研究。太赫兹中高层大气临边垂直探测技术及应用研究。太赫兹毫米波云探测载荷技术研究。太赫兹部组件、系统及其应用技术研究。氮化镓基太赫兹器件和大功率源研制及其在卫星遥感中的应用研究。太赫兹星间通信系统收发通道技术研究。柔性介质传输线在太赫兹辐射计馈电系统应用研究。空间目标太赫兹被动探测技术研究。新一代大气探测的毫米波、太赫兹探测有效载荷的关键技术研究,发展新的大气微波综合探测仪和太赫兹冰云探测仪。高分辨率干涉式被动毫米波/太赫兹成像技术研究,针对被动毫米波/太赫兹成像技术在大气水凝物探测、极区海冰探测及目标探测等领域的应用需求展开。
  全球水循环观测卫星(WCOM)。WCOM将通过研发新型多频段主被动微波遥感器、发展新型多参数协同的高精度反演模型和算法,在国际上首次开展全球水循环关键要素时空一致的系统观测,揭示水循环关键要素时空分布及变化的机制与规律,并在水循环对全球变化的响应与反馈作用的研究方面取得重大突破。WCOM是我国第一颗面向重大科学问题的对地观测卫星,也是国际上首颗提出的最全面的通过创新的有效载荷配置以及新型传感器协同反演理论与方法对陆地、海洋和大气水循环关键要素进行多要素同步综合观测的科学卫星计划,它是空间地球科学领域的一项开创性卫星计划,是世界新一代对地观测卫星的代表。
  开展了基于环境感知的雷达低空小目标探测技术研究。宽带数字谱仪技术研究。全球海表流场多尺度结构观测卫星(OSCOM)技术研究。陆地观测卫星共性应用支撑平台技术研究。全球海面流场多尺度结构观测卫星技术研究。高分辨率极区冰冻圈主被动微波探测技术研究。
  开展了火星大气成分探测仪技术研究。火星巡飞光谱仪天线技术研究。金星大气成分及廓线微波探测技术研究。金星多维地质与大气动力探测技术研究。金星电离层、表层和地质构造勘测技术研究。
  先进微波遥感器示范性应用研究
  2008年姜景山院士为首的专家组,汇集了遥感界一线的专业人士,编写了我国抗灾救灾能力建设和灾后重建策略研究专题报告。
  开展了星载雷达高度计载荷数据处理研究。星载雷达高度计观测降雨关键技术研究。基于海洋二号雷达高度计回波特征的南中国海近岸海面高度场提取方法研究。基于Ku、C和Ka波段卫星测高数据的海冰厚度和冰上积雪厚度反演方法研究。雷达高度计南海近岸回波处理技术研究。基于雷达高度计数据的海洋重力场反演研究。基于星载测高信息的南中国海近岸上升流反演方法研究。海洋二号卫星雷达高度计南极和格陵兰岛冰盖波形分析和信息提取技术研究。合成孔径高度计的回波相关性回波处理及精度分析研究。海洋动力环境卫星扫描辐射计海洋参数反演技术研究。三维成像雷达高度计海洋信息提取技术应用研究。
  开展了微波散射计三维风场与降水联合探测与反演方法研究。全极化散射计地球物理模型函数研究。多普勒雷达散射计数据预处理与系统仿真技术研究。微波遥感风场极端天气海洋动力学应用研究。散射计数据质量控制/降雨影响研究。C波段散射计海面台风风场反演和验证技术研究。海洋观测卫星地面系统CFOSAT微波散射计预处理软件研制。高风速、有降水极端海况条件下海面风场主被动微波联合反演技术研究。
  开展了风云三号卫星微波湿度计(MWHS)质量标识体系与降水检测研究。风云三号卫星MWHTS和MWTS-II对海面气压的敏感性分析及融合反演研究。风云三号卫星微波湿度计探测载荷辐射响应模型及外场试验研究。基于微波遥感探测的全球变化数据再定标、再处理、再分析研究。基于多卫星、多通道融合的热带全旋结构分析研究。京津冀强降水时空演变过程及其环流结构的分析研究。极端天气与全球变化卫星遥感观测数据分析研究。微波湿度计探测在核辐射响应模型及外场试验研究。
  开展了海洋盐度数据反演研究。盐度星遥感载荷数据预处理软件研制。利用SMOS卫星数据对南中国和西太平洋海域盐度遥感的方法研究。基于SMAP和Sentinel-1数据的被动微波土壤水分降尺度研究。星载盐度计海洋信息提取技术研究。
  开展了利用全极化微波辐射计数据反演台风、海浪、风场算法研究。多频微波辐射计强降雨条件下海洋风场反演研究。大气海洋环境载荷星上反演与快速处理技术研究。基于微波辐射测量的海面气压反演研究。Huynen极化分解理论的广义延拓及在复杂地物目标分类中的应用。基于多源卫星数据评估气候模式的云降水模拟研究。太赫兹大气辐射特性研究。太赫兹临边探测仪大气成分反演的仿真研究。
  开展了地基高光谱大气温湿研究。塔克拉玛干沙漠的低频微波亮温模拟与地面实验。大地构造环境判别的玄武岩介电测量方法研究。基于微波辐射计数据反演极冰及其对于极区海冰变化规律的研究。
  姜景山院士非常注重学科建设和公共研究平台的建设
  1984年组建了微波遥感与信息技术实验室、2001年获得国家863航天领域专家委员会批准组建了国家863计划微波遥感技术实验室、2009年获中科院批准组建了中国科学院微波遥感技术重点实验室。对实验室的定位、研究内容、发展目标都亲自制定。经多年努力,实验室2004年获“电磁场与微波技术”专业硕士学位点,2008年获“电磁场与微波技术”专业博士学位点。2014年获“电磁场与微波技术”博士后流动站。
  针对微波遥感技术发展的要求,建设了公共研究平台,这些设备与条件,支持了研究室承担载人航天、应用卫星和月球探测等航天工程微波遥感有效载荷的研制,以及承担国家863和中科院创新工程等研究任务。
  微波遥感器定标实验室:实验室拥有各类微波辐射计定标黑体,频率覆盖C波段到220GHz,支持了以往的微波辐射计研究。实验室拥有雷达高度计和微波散射计回波模拟器,满足星载微波辐射计和散射计的实验室闭环测试要求。
  毫米波/亚毫米波天线测试实验室:实验室拥有精度优于5μm的扫描架,能够满足50~500GHz频段范围内天线的平面扫描近场测试要求。这是国内第一个、国际上第二个毫米波/亚毫米波天线测试实验室,该系统采用高精度平面扫描近场测量技术,能够覆盖50~500GHz频率范围,满足我国发展毫米波/亚毫米波遥感探测技术对天线测试的要求。
  微波天线测试实验室:实验室用于平面扫描和球面扫描天线测试系统,能够满足40GHz以下频率天线的测试要求。
  微波毫米波部件与系统测试平台:实验室现有的型号研制条件包括微波/毫米波测试设备如微波信号源、频谱分析仪、网络分析仪和各类高速数字仪器等,测量的最高频率已达到110GHz。亚毫米波及太赫兹接收机测量系统。
  仿真设计验证平台:具备毫米波天线设计能力和系统及高频电路优化设计能力。
  10万级洁净间:实验室建有10万级的洁净间,满足微波/毫米波有效载荷研制的条件要求。
  姜景山院士非常注重人才培养
  针对实验室以航天微波遥感技术为主要研究方向的专业特点和任务目标给实验室人才引进和培养带来的困难,姜景山院士以面向承担重大技术创新与工程任务培养人才为目标,通过采用引人引智结合;培养引进并重;派出去请回来;以任务促成长,通过中心重点培育课题、实验室自主课题、开放课题等方式,给年轻人搭台子、压担子,鼓励年轻人积极创新,在新的技术方向上进行探索,为后续发展凝聚力量。
  2005年张升伟研究员获中科院颁发的赵九章优秀中青年科学奖。2011年李靖研究员获中科院颁发的赵九章优秀中青年科学奖。2013年王振占研究员获中科院颁发的赵九章优秀中青年科学奖。
  实验室现有国际宇航科学院(IAA)院士1人,俄罗斯科学院外籍院士1人,IEEE会士(fellow)1人,重大航天型号总师、副总师2人。
  多人担任重要国际学术组织领导职务,其中吴季研究员担任国际空间研究委员会(COSPAR)副主席,董晓龙研究员担任国际地球观测卫星委员会定标与真实性检验组微波小组(CEOS WGCV MSSG)主席。2016年董晓龙研究员当选国际电气电子工程师协会地球科学与遥感学会管理委员会(IEEE GRSS AdCom)委员。
  姜景山院士非常注重国内外学术交流
  主办重要的国际会议:2003年在北京承办了国际卫星对地观测委员会定标工作组第21次全会。2008年与国家卫星海洋应用中心共同承办了国际卫星对地观测委员会定标工作组第28次全会。2009年与中科院遥感所、对地观测与数字地球中心等单位联合主办了第三十届亚洲遥感会。2011年主办了“土壤湿度与海水盐度国际研讨会”。2011年主办了国际地球观测卫星委员会微波遥感器定标与真实性检验研讨会及定标与真实性工作组微波小组会议。2012年举办了国际空间科学研究委员会(COSPAR)水循环研究讲习班。2016年在北京联合承办了国际地球科学与遥感大会(IGARSS 2016),吴季研究员担任大会主席,1800多位国内外专家参会,这一国际地球科学与遥感领域规模最大、水平最高的学术会议首次在我国举办,大大提升了我国在该技术领域的国际影响。
  主办重要的国内会议:由姜景山院士发起举办的微波遥感技术研讨会已成为国内微波遥感技术领域水平高、影响大的品牌学术会议。2004第一届微波遥感技术研讨会在海南省三亚市亚龙湾环球城大酒店成功召开,研讨会的主题:中国微波遥感技术研究的现状和新技术的发展。2006年第二届微波遥感技术研讨会在广东省深圳市明华国际会议中心成功召开,研讨会的主题:进入新阶段的中国微波遥感。2012年第三届微波遥感技术研讨会在福建省武夷山市商讯酒店成功召开,研讨会的主题:中国微波遥感:从研究到应用,从跟踪模仿到自主创新。2015年第四届微波遥感技术研讨会在吉林省延吉市延边宾馆成功召开,研讨会的主题:面向国家需求和技术前沿,共绘微波遥感创新发展蓝图。2017年第五届微波遥感技术研讨会在云南省普洱市普洱景兰大酒店成功召开,研讨会的主题:创新突破支持科学与应用发展。2019年第六届微波遥感技术研讨会在杭州浙江宾馆成功召开,研讨会的主题:微波遥感新概念、新技术、新应用和新进展。每次会议都有几十家单位的上百人代表参加,已成为国内微波遥感技术及应用领域水平高、影响大的品牌学术会议。
  香山会议:2003年7月在北京香山饭店姜景山院士组织了“航天编队飞行及空间虚拟探测”的第206次香山会议。2004年2月4日,在北京香山饭店姜景山院士组织了“美国空间探测新计划的启示”学术研讨会。2005年2月19日,在北京香山饭店姜景山院士组织了“美国空间探测新计划的发展与跟踪”学术研讨会。2007年1月27日,在北京香山饭店姜景山院士组织了“载人登月科学问题”学术研讨会。
  国外合作研究:与欧洲空间局ESA联合开展地球静止轨道卫星大气微波探测技术研究,共同开展静止轨道卫星大气微波探测仪技术演示验证研究,与ESA空间技术中心(ESTEC)举行多次技术交流,并得到ESA地球科学部的肯定,达成共同发展地球静止轨道大气微波探测仪的合作意向,并已经列入中欧空间科学合作计划框架。与加泰罗尼亚理工大学遥感实验室签订合作协议,双方将在博士生联合培养、微波遥感技术与应用研究等方面开展合作。与ESA/ESTEC的合作,共同推动SMOS及后续卫星的合作研究。通过参与ESA培训计划,定期派出实验室人员参加ESA的研究工作。通过中法海洋卫星的合作机制,实验室与法国CETP等研究机构建立密切的合作关系,开展人员交流、合作研究。与荷兰皇家气象研究所(KNMI)联合开展中法海洋卫星微波散射计数据分析工作。与美国UT Arlington 波散射与遥感研究中心达成合作意向,在人员培训、合作申请项目等方面开展实质性合作。与德国RPG的合作,开展大气探测毫米波辐射计的合作研究。与欧洲空间局(ESA)有关机构多次协商,达成开展全球水循环业务卫星合作研究的合作意向,将在研制X波段综合孔径微波辐射计与ESA的L波段综合孔径微波辐射计共同实现海水盐度和土壤湿度的高精度测量。与西班牙海洋研究所(ICM)、巴塞罗那理工大学(UPC)和法国索邦/居里大学海洋模拟实验室(LOCEAN)达成合作意向,联合开展海洋盐度遥感数据处理研究。参加美国弗吉尼亚理工大学组织的高频雷达项目电离层不规则体特性参数提取方法合作项目,派人员赴美国开展合作研究。与波兰联合开展低频射电干涉仪技术研究。与美国国家大气研究中心(NCAR)合作,开展了风云三号C/D星微波湿度计同化研究,WRFDA大气化学同化模式研发与空气质量预报。与美国NOAA 地球系统研究实验室合作,开展《区域极端天气洪涝灾害预警决策系统建设》项目的联合开发工作,利用天气研究预报WRF和水文WRF-Hydro水文模式,实现台风路径和强度预报,降水过程和降水量预报,进而实现台风预警、降水过程和雨量预警、洪水预报、区域防台预泄决策等,此系统已经在美国和中国水利系统试运行。
  国内合作研究:实验室与国家卫星海洋应用中心、国家卫星气象中心、国家气象探测中心等机构的合作研究和学术、技术交流。与香港中文大学、台湾中央大学、复旦大学、北京航空航天大学等开展学术交流和合作研究。与中科院遥感与数字地球研究所、北京师范大学的遥感科学国家重点实验室建立合作关系,双方签署了合作纪要,联合开展科学研究、项目申请和人才培养,举行双边学术交流。实验室与国家海洋局空间海洋遥感与应用研究重点实验室签订了合作协议,协议就双方实验室的交流机制、重点合作方向、具体的合作内容以及成果产出等方面做出了约定。
  人员交流:每年实验室都有多人参加国内外学术交流、会议、考察和调研。与美国、英国、法国、德国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、印度、韩国、以色列等研究机构和公司的同行进行了技术交流,了解到世界在微波遥感这一技术领域最新发展动态和方向,从而确保了我们的研究项目能在世界前沿领域占有一席之地。
  姜景山院士获得的荣誉:1988年水情机载遥感图像实时传输获中国科学院科技进步二等奖。1989年基本机载遥感仪器系统的改进与配套获国家“七五”攻关奖。1991年防汛遥感应用试验成果获水利部科技进步一等奖。1991年高空机载遥感实用系统获国家“七五”攻关奖。1992年防汛遥感应用试验成果获国家科技进步一等奖。1993年高空机载遥感实用系统获中国科学院科技进步特等奖。1995年高空机载遥感实用系统获国家科技进步二等奖。1996年航空遥感实时传输系统(机-星-地)获国家“八五”攻关奖。1997年ZHG-1机载海洋雷达高度计获中国科学院科技进步二等奖。1998年当选国际欧亚科学院院士,1999年当选中国工程院院士。2001年获国家高技术研究发展计划突出贡献奖。2004年获中国科学院颁发的参加载人航天工程突出贡献者荣誉称号。2004年获中国载人航天工程突出贡献者奖。2005年获曾宪梓在人航天基金委员会颁发的增宪梓载人航天基金突出贡献者奖。2007年获月球探测工程突出贡献者奖。2008年绕月探测工程获国防科技进步特等奖。2009年绕月探测工程获国家科学技术进步特等奖。
  综上述,姜景山院士对我国的微波遥感技术的发展做出了巨大的、不可磨灭的贡献。姜景山院士的人格魅力使多少人聚集到他身边,只为了中国的微波遥感事业!姜景山院士永远活在我们心中!

 


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