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林家讲堂 栏目导读

● 林家讲堂--青年领军人才专栏

新时代“青年人才挑大梁当主角”，林草科研队伍中的一批批青年科技人砥砺前行，成为推动国家林草科学研究发展的中坚力量。他们精业笃行，长期奋战在研究一线；他们守正出新，全力推进科研成果落地。

国家林草科学数据中心一路的发展，始终有这些青年科学家的助力相伴，用全新的视角引领行业发展，用精准的数据支撑科研创新。为此，国家林草科学数据中心推出“青年领军人才专栏”， 全方位、多角度、跨时空带领大家走进他们的工作，也让青年科学家走近大众。栏目以励志有趣的科研故事，打造出一个个坚守初心、勤耕深研的青年形象。从荒山秃岭到茫茫林海，从不毛之地到绿茵葱葱，从青春年少到大有可为，他们是斗志昂扬的青年人，他们是中国林草科研领域的“弄潮儿”。

● 本期青年领军人才

中国林科院研究员、博士研究生导师，全国林草科技创新领军人才，国家人才工程省部级人选，国家林业和草原局遥感工程技术研究中心副主任——庞勇。

人物简介

庞勇，博士、中国林科院研究员、博士研究生导师，全国林草科技创新领军人才，国家人才工程省部级人选，国家林业和草原局遥感工程技术研究中心副主任，资源信息所激光雷达方向首席专家，国际林联遥感工作组副组长、国际数字地球学会中国激光雷达专业委员会副主任。主要从事林业遥感机理模型、激光雷达遥感、森林碳汇计量、森林变化监测研究。

结缘遥感技术，深耕激光雷达

迄今为止，中国的林业遥感事业已走过了七十余年的发展历程。

中国林业遥感的起始时间可以追溯至上个世纪五十年代，早期限于森林资源调查和森林资源的保护。2000年以来，以李增元等为代表的林业遥感专家带领团队不断推进遥感技术林业应用体系建设，中国遥感技术林业应用开创了全新的时代。作为李增元研究员的第一名研究生，庞勇也早早踏入遥感技术领域，入行以来，他的学术生涯一直与林业遥感密切相连。

硕士期间，庞勇的研究方向是微波遥感技术。2000年，他就当时的雷达遥感前沿“合成孔径雷达干涉测量技术”完成了硕士论文，利用美国航天飞机获取的SIR-C/X SAR数据，在大兴安岭林区开展了数据处理和树高估测研究。2002年，在导师指导下，庞勇发现激光雷达更加适合森林参数三维结构的测量，自此，庞勇开始涉足应用潜力更大的激光雷达遥感领域。2005年，庞勇作为第一作者，在《林业科学》上发表了论文《激光雷达技术及其在林业上的应用》，这是国内较早介绍激光雷达遥感技术的文章之一，目前在中国知网上已经有二百多次的被引量。激光雷达林业创新成果2次获《遥感学报》封面报道。

十几年来，庞勇始终专注于遥感领域——尤其是激光雷达技术的研究和应用。理论建设之外，庞勇还注重实践与运用，他曾主持“波形激光雷达森林参数反演前沿技术研究”、“基于多时相星载激光雷达的温带落叶林参数反演”、“全球森林生物量和碳储量遥感估测关键技术”等多项国家级项目，出版专著6部，发表学术论文139篇，获得国家发明专利10项，软件著作权5项。并获得国家科技进步二等奖、中国林业青年科技奖、中国激光雷达创新产品奖、中国林科院杰出青年等奖项，是当之无愧的激光遥感技术领域的青年优秀专家学者。

联动天、空、地，发展激光雷达林业应用

森林是陆地上最为广阔的生态系统，是一座巨大的天然宝库，它对于改善生态环境、维护生态平衡具有不可替代的作用。因此，针对森林的调查研究是必不可少的。遥感技术的出现，让人类拥有了更为广阔的视角，为大区域森林制图、灾害监测提供了强大的技术支持。

森林扎根大地，而遥感技术却与天空息息相关。根据探测目标的不同，激光雷达可以分为对空探测和对地探测，而根据传感器搭载平台具体分类，对地激光雷达可以分为星载、机载、地面三个大类。其中星载指的是卫星，机载指的则是有人机和无人机，地面包括地面静止测站和车载等移动测量。基于卫星、飞机的高度优势，对森林进行遥感扫描，“天空地”的联动系统也随之确立。

庞勇牵头开展了多项“天空地”森林综合观测项目。随“天宫一号”的发射，他主持的国家载人航天工程“天宫一号”综合对地观测数据林业应用项目也开始实施。“天宫一号”中载有先进的传感器，庞勇及其团队协同载人航天办公室做好地面协同，在云南普洱等地建立实验场地，开展相关试验和研究，在森林制图、生物量反演和林火探测等方面取得了系列示范性应用成果。

一种技术的运用需要算法和软件的支持。庞勇也是机载激光雷达、星载激光雷达领域的领头者。他优化激光雷达数据处理方法和森林参数反演算法，突破了一些制约大范围应用的关键技术。针对林业运用的要求，庞勇开发了多尺度森林参数遥感定量反演系统、激光雷达生态应用软件等，构建了天空地一体化的森林资源调查新技术体系，推动了我国森林资源规划设计调查的变革。这些技术在广西、云南、浙江、四川等省的森林资源调查、保护区资源监测当中起到重要作用。

创新林业遥感机理模型，建立林业机载遥感系统

遥感技术在国内呈现出不断发展的趋势。在激光雷达系统和方法上，庞勇及其团队做出了很大的贡献。庞勇所专注的激光雷达技术是一种主动遥感技术，通过发射激光能量和接收返回信号的方式，不仅可以横扫整个森林面，更能够垂直测量，直接获取林下结构信息，构建起高精度的森林空间三维结构。

基于电磁波与植被相互作用的辐射传输机理，庞勇和他的团队发展了三维激光雷达森林回波模型，通过引入倾斜入射和山区森林的耦合机制，系统阐明了激光雷达卫星森林观测的参数设置方案，支撑了我国多颗卫星的参数优化，这一成果被国内外卫星激光雷达传感器参数设置参考引用。

庞勇及其团队还集成了林业机载遥感系统，他将高性能的激光测量系统、CCD相机、热红外相机和高光谱相机实现共用一套IMU的共平台集成，建立了中国林科院机载光学全谱段遥感系统。这套系统集主被动载荷一体化，可以高效测量树木的光谱、温度和三维空间属性信息。钱江源国家公园、大兴安岭、小兴安岭、塞罕坝、西双版纳等国内典型林区均有运用这套系统。这种遥感技术可以为研究人员提供每一棵树的位置、高度、树种、叶片含水率等数据，研究人员能为每一颗树建立档案、结合树的生长环境搭建数据系统，在林业资源调查、森林防火、病虫害监测方面作用明显。它还可以展开多方联动，与林业经营相结合，利用每棵树的详细参数，进行更为精细的管理，提高林业的生产率及森林的资源利用率。遥感技术的运用有助于完成森林资源的动态监测，还能用于森林旅游、地图导航等商业用途。

建立遥感方法体系，推广技术林绿大地

针对激光雷达技术的特点，庞勇团队发展了大区域森林覆盖制图和变化检测的方法。他建立了将星载和机载激光雷达的抽样数据、森林资源清查样地数据与其他成像遥感数据结合起来估算大区域森林生物量和碳储量的方法体系，并在我国东北和西南林区、东南亚、美国部分林区进行了试验和验证，支撑了我国天然林资源保护工程效益评估。

方法建立之余，庞勇更希望自己的经验能得到推广。目前，在“十三五”国家重点研发计划落叶松高效培育技术研究项目的部署下，庞勇团队主持的第四课题“多尺度落叶松人工林生长预测技术”将塞罕坝作为重要实验示范基地。在塞罕坝，庞勇及其团队围绕落叶松开展研究，利用机载激光雷达和高光谱数据处理技术，建立起塞罕坝林场经营前后三维可视化的落叶松空间分布图，这种技术能够帮助观测气候变化下落叶松人工林的变化，从而有利于评价人工林生长和高效培育措施的实施成效。庞勇在访谈中提到，在塞罕坝的工作并不仅限用于塞罕坝。落叶松分布广，具有很强的推广意义，他希望能结合这套方法，选取代表性的树种研究，将自己的经验进行推广，如此才能更好地解决我国的林业问题。

扎根林海，“出圈”融合

拥有遥感技术，正如为林业资源测量插上了双翼。借助遥感技术，可以获取一片森林数年的数据和影像，帮助研究工作者们建立起较为完整的数据库，节省大量的时间。但这并不意味着可以完全脱离实地调查，为配合遥感判读工作，仍要开展典型地面样地调查以建立遥感测算森林参数的模型，验证数据的准确性。

地面调查往往面临着诸多突发情况，庞勇对此体验良多。高精度的测量总是对环境“百般挑剔”。庞勇在专访中提到，可靠的参数测量需要特定的环境条件，例如，有些测量要求晴天直射光条件，有些则要求必须是散射光；有的既要阴天，还得是“天空云量均匀”的阴天。这样细致的要求，让团队在工作的过程中不吝于“与天斗”。为了赶上好时机，庞勇及其团队有时三四点钟便要上山，克服一切困难测量数据。有些样地较远，便需要爬上一两公里的山路，带足干粮作“急行军”。若是进行地物光谱测量，则要在大中午的时间进行测量，路程遥远、山路险峻、天气变幻，其间艰辛尽在不言之中。

庞勇致力于机载和星载激光雷达研究，这让他拥有了特殊的调查体验。机载遥感数据获取需要根据飞行区域和获取参数要求，设计出最优飞行路线，对操作人员方面有着很高的专业要求。因此，庞勇和团队成员们需要亲自坐上有人飞机，完成飞行和测量。飞行同样是极其要求天气的工作，为了达到合适的飞行天气，七八天的等待都算是平常。一次飞行价格昂贵，机遇难求，珍惜时机便成了要紧的事。从北京到上海的飞行时间约为两小时，而庞勇及其团队往往一次就要飞上五六个小时，天气好时，更要抓紧时间，飞完一个林场或半个林场，完成较大观测范围的测量。他们的飞行可没有民航飞机那样平稳轻松，测量通常在距离地面800米左右的高空进行，这里是暗流涌动的对流层领域，正午前后气流涌动不断，人在飞机上下颠簸，庞勇笑称，“有时候你在飞机上，感觉是在坐过山车”。

对于庞勇来说，这些困难确实存在，但却并不会构成阻碍，比起那些困难，他更加关注规划和具体的实施。既然飞行有诸多条件要求，那么庞勇及其团队便拿出诸多对应的方案。他们会在事前做好详细的规划，将森林类型、观测的目标、当地山体的高度、风向等因素统统考虑在内，争取一次便能完成任务。

困难再大，等闲视之，这背后含着庞勇对林业遥感事业深深的热爱。在访谈中，只要谈及自己的专业领域，庞勇总能信手拈来，举出丰富而有趣的例子，体现出极高的专业素质。“细致、深入，不断思考”这是他对于职业生涯中收获与成长的总结。从事机载、星载技术，曾协同“天宫一号”林业应用的他还尤其强调“做好本业工作”，在这个大时代，跨学科协同合作成为大势所趋，而做好自己的本职工作是开展多学科合作的大前提。

在专注工作之余拓宽视野，找准中国林业特点，调动多方资源，切实的做好实事，“艰苦创业、科学求实、无私奉献、开拓创新、爱岗敬业”，是塞罕坝精神的总结；“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”，是载人航天精神的总结，也是曾参与过塞罕坝工作和载人航天事业的庞勇研究员在这个时代传递给大众的价值观。

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