判天地之美而究万物之理

判天地之美而究万物之理——薛永祺情系“千里眼”的研发

劳动出智慧

1937年1月11日，薛永祺出生于今江苏省张家港兆丰。他的父亲是从一江之隔的南通来到兆丰的。薛永祺的外祖父家在乐余，靠外祖父的资助，父亲分别在南丰和兆丰两处购置了20多亩长江边的围垦地，精耕细作，开辟出一个家庭的新天地。靠勤劳苦干，家境还算殷实。在薛永祺的印象中，父亲虽然只有读过小学二年级，但肯动脑筋又很能干，而且识大体，对于子女教育尤其重视。在薛永祺出世之后，相继又有五位弟妹出生。薛永祺父母对子女的期望值也很高，希望他们将来都能成才，都能自立于社会。

“求实创新、合作守信”是薛永祺院士的座右铭（2011，方鸿辉摄）

红外与遥感技术专家薛永祺院士的风采（2011，方鸿辉摄）

脚踏实地，有所作为，有所贡献，这兴许是江南一带的家教风气。为了培养六个子女，薛家父母真是动足了脑筋，力争在经济上小有保障。当时的农村以栽种水稻和棉花为主，有着20多亩地的薛家一旦当年家中收获的粮食比较富裕了，来年便会独树一帜地将全部土地种上薄荷，毕竟薄荷的收益要比水稻和棉花高上两三倍，不过碰上运气不好也可能分文无取。因此，当地农户基本上都不敢尝试这种“冒险的举动”或称“创新”。父亲的这种敢于冒险，勇于创新的精神却实实在在地影响了薛永祺，至今他还是很佩服父亲的这种敢为天下先的精神。

六七岁时，由于薛永祺家周边没有学校可读，他不得不寄住到姨母家，与姨姐姨兄一起入泗兴小学求学，一年后才回自己的家走读。当年，学校离家很远，单程步行至少要一个小时。因此，他不得不天天很早起床，带上简单的午餐跟随一位高年级的同学赶到学校去读书，五年级时才转到新办的兆丰小学。1949年，在“解放区的天是明朗的天”的歌声中，薛永祺小学毕业了，随后进入崇实中学读初中，开始了独立的住校生活。

初中毕业后，薛永祺有机会升入崇实中学读高中。说实在的，他从小很贪玩，因此无论小学还是初中，学习成绩一直平平，根本谈不上出众。每次谈到青少年时代的求学经历，他都会笑着说：“并不像有些记者认为你如今是院士，当年学业必定很优秀。”只是从高一开始，薛永祺渐渐懂事了，学业上才逐渐用功起来。应该说，当年成绩真正优秀的同学为了日后的生计大都选择读师专去了，薛永祺有幸成了矮子中的高个，才留在崇实中学继续就读高中。高三那年，崇实中学的高中生并入沙洲中学。

薛永祺高中生时代留影

现在回过头来看，薛永祺的高中阶段学习成绩还算优秀，社会活动也很丰富，否则他是不会被选为班长和团支部书记的。当然，这些社会工作也使他的组织工作能力得到了锻炼，体会了处理好各种关系的重要性 ，他的性格也很开朗，人缘也变得越来越好。

青少年时期，每年的寒暑假，作为家中的长子，薛永祺一放学回家就要协助父亲劳作。踏实勤恳，热爱干活，是他从小就养成的生活态度。在所参与的所有劳作中，他最感兴趣的就是和父亲一起将种植的薄荷提炼出薄荷油这项有些技术含量的活。那时，勤劳的父亲土法上马，在河边的空地上砌一个土灶，灶上架一口大锅，锅盖上装有管道，与置于冷却水桶中的冷凝器相连，锅中的薄荷在水中加热后蒸发出薄荷油，油水混合蒸汽进入管道和冷凝器，冷凝器出口处流出的油水混合体在承接的容器中上下分离后就提炼出了薄荷油。其中的奥妙令少年薛永祺好奇与惊叹。那年头，他父亲还请人造了一架木结构的大风车，每当种植水稻时，就用风力带动汲水斗，将水塘中的水灌入田里。这些田头水塘边的生活与劳作，蕴含着深奥的物理知识，辛劳之余获得了很直观的感受，启迪了薛永祺探索的好奇心，正可谓“劳动出智慧”。

薛永祺院士在宁波大学演讲（2010）

判天地之美而究万物之理

薛永祺很幸运，1955年高中结业前被学校推荐为留苏预备生。他顺利通过政审和体检，并在高考中取得优异成绩，成了沙洲中学那届学生中获此机会的两人之一。在去苏联之前，先要到北京俄语学院留苏预备部读一年俄语，然后出国学习5年，这样算来将会与他所依恋的家人离别6年。当年，薛永祺从家去北京，需要先到无锡，才能乘火车北上。临行时，母亲特别伤心，父亲挑了行李一直送他到了去无锡的内河航运码头。小拖轮载着薛永祺渐行渐远，父亲在码头上久久伫立默默垂泪的身影深深地定格在他的脑海中，挥之不去。

薛永祺在飞机上做遥感实验

兴许是从没离开过江南的水乡生活，一到北京，身体向来不错的薛永祺却无法适应北方的水土，感冒发烧浑身不适，还整夜地失眠。忆及这段生活，薛永祺说：“其实这主要是惦念家中的父母和弟妹们，没有出息的我居然萌生不去苏联留学的念头。我如实向学校提出了申请，得到了学校的谅解，并获准在国内任挑一所高校就读。”今天回顾这一经历，薛永祺还是感到深深的遗憾与自责。

1955年的秋季，薛永祺进入离家乡较近且免学费的华东师范大学物理系就读。从此，踏上了“判天地之美而究万物之理”的道路。

1958年是“大跃进”的年代，在“向科学进军”的号召下，薛永祺与另两位同学被派往上海广播器材厂参加仿造苏联提供的船用微波雷达“海皇星”，走所谓教学与生产劳动相结合的道路。如今的薛永祺却以另一种视角看问题：“那时各种运动确实很多，课堂学习是少了，不过社会实践却不少，我倒是利用这些实践机会学得了自己从小就一直很向往的科技知识，也提高了我的动手能力。”

1959年4月，薛永祺从工厂被召回学校，进行补考后按期毕业。他被幸运地分配到中国科学院与华东师范大学共建的上海电子学研究所。有幸获得恩师匡定波的栽培，他还被派往海南岛参加中苏联合水声考察，历时半年，接受了一次野外科学考察的培训。回所后，由于薛永祺外出工作的认真和尽职，不到一年就被破格定职为助理研究员。

薛永祺深有感慨地回忆，当时匡老师与他进行了一次促膝谈心，勉励他戒骄戒躁。薛永祺谈及老师的教诲，感激之情溢于言表。“老师的言传身教是我终生受用的。一日为师，终身为父。”1961年底，上海电子学研究所因机构调整被撤销，而其中红外技术研究室在匡老师的带领下并入上海技术物理研究所，薛永祺也就此走上了一条以红外物理与红外光电技术应用研究为主的科学研究之路。

国定波（中）、童庆禧（右）和薛永祺三院士在云南玉龙雪山留影（2006）

那时正值三年自然灾害期间，物质和文化生活都极度贫乏，孤身一人的业余生活除了看书还是看书。薛永祺耐着这份寂寞，有效地利用这段时间，弥补了大学时期被繁多的政治活动挤掉的专业学习。科学研究犹如登山，越到高处视野越广，扎实的技术基础再加上浓厚的兴趣，使勤恳好学的薛永祺很快崭露了头角。1963年，又有幸在匡老师领衔的科研团队，参与研制成功空对空红外测向装置，并小批量生产以提供空军战斗机使用。后来该装置获得了1964年全国工业新产品奖二等奖，该奖项还被所领导誉为发展红外技术的“迎春花”。

薛永祺院士全家在贵州黄果树留影（2005）

贫病交加的岁月

1965年6月，薛永祺受命随匡老师一行去北京某机场考察一架机载的红外设备。在出入机场的短短路程中，平素从不感到劳累的他却觉得步履沉重，精疲力竭。那时他们住在科学院的招待所里，薛永祺常常莫名其妙地流鼻血，弄得被子上到处都是。硬挺着完成任务后回到上海，经检查，他的肝功能异常，遵医嘱要休息两周，他便带了药和书籍回到家乡休息。起先还以为是小病一场，受父母照顾，只需稍加休息再吃点药就会康复的，不料一躺下竟病了五六年。对满怀热情且脚踏实地走为祖国建造“千里眼”科研之路的薛永祺来说，不啻是当头一棒。

与童庆禧院士在澳大利亚遥感合作研究（1991）

下班了（2010，方鸿辉摄）

也正在患病期间，史无前例的十年动乱开始了。“打倒反动学术权威”“横扫一切牛鬼蛇神”的大字报铺天盖地贴满了研究所的每一面墙壁。生性耿直又好仗义执言的薛永祺自然逃不过劫难，既要应对扭曲人生的大字报围攻，也遭遇了好多次残酷的批斗。实验室不让进了，科研工作被迫停止了。贫病交加、又背着黑锅的薛永祺无所事事，只能呆在家里，既治身体之疾也疗精神之伤。为了治病，他求医问药，每天熬煎中药服用，其耐心如同当年他父亲熬制薄荷油那般，整整坚持服了五年的中药，终将病魔驱走，身体基本康复了。

薛永祺院士在实验室（2011，方鸿辉摄）

与夫人姚素珍在奥地利布鲁塞尔国际博览会会址留影（2006）

“感谢上苍，在我最艰难困苦的日子里，一位独具慧眼、聪明贤惠的上海姑娘始终用柔情温暖着我，并不顾非议毅然与我喜结连理。”薛永祺幸福地回忆起婚后，他们住在复旦大学一间14平方米的集体宿舍楼内，女儿的诞生怎样为小家庭增添温馨的一幕幕情景。

“这是我们搞的上海浦东遥感图……”（2011，方鸿辉摄）

“当年我俩的工资十分微薄，生活之清苦是可以想象的。好在我从小就爱动手动脑，基因里有家父勇于创新敢于尝试的遗传，不甘寂寞和清贫的我，如同当年父亲敢于尝试新事物一样，也动起了脑筋，打发不能搞科研的日子……”买不起服装，薛永祺就买廉价的零头布料，自己学裁剪做新衣；买不起缝纫机，就去淘零件自己装配一台。那时不像现在有印刷精美的服饰刊物和裁剪资料，为此他常常去南京路等地看挂在橱窗里的时装式样和裁制方法，回到家凭记忆裁剪缝制。当时，晶体管收音机和电视机是市场的紧俏商品，他就去旧货市场淘元器件自己装配。在夫妻的共同操持下，他们小家庭的生活苦中有乐，过得也算滋润。在动乱年代，薛永祺“多才多艺”的美名也传到周围邻居和单位同事的耳中。

1973年，研究所根据工作需要决定让薛永祺回归科研岗位。当一位所领导来到他家访问时，眼见薛永祺正在缝纫机上忙得不亦乐乎，身旁的饭桌上摊满了衣料，也只能无可奈何地苦笑。一位满心想为国研制“千里眼”的科技工作者却成了“业余裁缝”……

遨游于遥感技术领域

遥感（REMOTE SENSING）是一种远离目标，利用电磁波与物体的相互作用及传输，由遥感器采集从目标反射或辐射来的电磁波，达到分析和识别目标的技术。它是在20世纪60年代初发展起来的一门新技术，早期主要用于航空的远距离感知。

1960年，美国发射了第一颗气象卫星，使人类有缘第一次从数百千米外的宇宙空间欣赏到我们居住的这颗蔚蓝的星球，将风云变幻尽收眼底。1972年，美国又发射了第一颗地球资源技术卫星（1976年始更名为陆地卫星），标志着航天遥感时代的真正开始，开创了人类以全新的视角从宇宙空间观测和研究地球的新时代。目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象、地质、地理、国防等领域，成为一门实用、先进、全方位、多层次、有着丰富内涵的空间探测技术，并且和其他科学技术结合在一起，在国民经济和社会生活中发挥着越来越重要的作用。

薛永祺院士指导学生实验（2011，方鸿辉摄）

1971年，我国大兴安岭林区发生了重大的森林火灾，全国计划工作会议将“森林防火灭火的研究”列为第18项国家重点科研项目。在黑龙江森林保护研究所的组织下，薛永祺和他的科研团队领受了一项重任——根据林火（600℃以上）和森林背景（常温）辐射光谱的不同，主持研制双波段（3至5微米和8至14微米）红外扫描相机，旨在对林火进行早期发现和监测。经过奋斗，他们所研制的红外扫描相机的样机居然达到能在大兴安岭航空遥感试验中，在飞行高度3千米时，仍可以透过烟雾探测0.1平方米的火情。这台相机的研制成功，为我国发展机载遥感系统作出了贡献，薛永祺也从此以数十年苦苦钻研，以应用牵引与课题实践相结合的思维之路，重新走进了为我国航空遥感技术的发展贡献智慧与才智的事业的春天。

薛永祺院士接受苏联媒体采访

通过实验室和野外光谱测量，大部分矿物在红外波段均有明显的光谱特征。40年来，致力于多光谱和高光谱遥感技术的发展，一直是薛永祺不懈的追求。由他领衔研制的热红外6波段扫描仪，在1978年云南腾冲地区航空遥感试验中获取了核工业地质局51盆地铀矿的多光谱图像。图像还能显示出地下热水流，经钻孔验证，在157米深度水温达750℃，涌水量1700吨/昼夜，并为热液成矿机理和构造控矿模式的研究提供了修正资料。该项研究技术进展还得到了美国GER公司的关注，达成了上海技术物理研究所与GER公司的合作项目——发展短波红外多光谱技术进行地质遥感的研究。由上海技术物理研究所完成的“红外细分光谱扫描仪”于1985年在美国内华达州进行了遥感探矿试验，获得的图像数据经分析处理后可区分绢云母和高岭石矿带，达到了预期的研究效果。

薛永祺院士（左一）在芬兰大地测量研究所（FGI）学术交流（2006）

秦始皇陵遥感图像（2003）

薛永祺院士与方家熊院士合影（2011，方鸿辉摄）

此外，薛永祺的研究团队和课题组在国家“六五”至“九五”计划期间的遥感技术攻关项目中，先后承担了“航空多光谱扫描仪”、高空机载遥感实用系统中的“多光谱扫描仪”、“红外细分光谱扫描仪”、“成像光谱仪”和“航空遥感磁带数据预处理系统”等项目的研发；还完成了以国家“863计划”信息获取与处理主题的“九五”重点项目——实用性模块化成像光谱仪、超光谱成像仪、三维成像仪等科研，使我国的机载光电遥感器的光谱范围从紫外、可见光、近红外拓展至热红外，从多波段向高光谱成像仪发展，形成了实用化的机载遥感系统。

薛永祺始终认为，在主持遥感技术发展的同时，积极推进研究成果的开拓应用和商品化，也是科研人员责无旁贷的。1987年，国家海洋局在联合国UNDP的援助下，建立业务化的海洋油污染航空遥感执法监测系统。由国际海事组织（IMO）和海洋局组织国内外技术竞争，最终由薛永祺负责的课题组取得了红外/紫外扫描仪的合同订单，也开创了与瑞典空间公司（SSC）和丹麦TERMA公司合作组建成套航空遥感系统的先例。随后，2003年继续获得海洋局的海监飞机“机载多通道扫描仪”的定购。

长期在遥感科研领域的悉心耕耘，使薛永祺在遥感界有不少良好的合作伙伴。他与童庆禧院士在长期的合作中形成了默契的配合与优势互补，凭借着敏锐的洞察力和对前沿新技术不断的追逐和探索，在我国倡导并率先开展了高光谱遥感技术和应用研究，在中科院形成了一个高光谱研发的综合团队。在将高光谱遥感技术应用于找黄金矿、地质矿物和岩性分析、湿地生态系统监察、植被和农作物精细分类、水质调查、城市建筑材料识别……都取得了重大进展，在国际上也得到了广泛的认可，还联合进行了国际遥感合作研究，使我国的航空遥感在国际上占有了一席之地。

薛永祺院士接受笔者采访（2011，方鸿辉摄）

1988年至2002年，薛永祺团队曾四次在中日双方地区进行了“塔里木盆地油气勘察遥感合作研究”、“湿地遥感”、“高光谱精细农业遥感合作研究”；1990年，曾在苏联库尔斯克和科尔恰托夫核电站地区进行生态遥感试验；1991年，应澳大利亚航测与制图公司邀请，中科院遥感飞机安装上71波段成像光谱仪在北领地和西澳省进行了港口、海湾、矿区和城市环境等领域的遥感合作研究；1994年和1996年，意大利AGIP和美国TAXCO石油公司租用机载成像光谱仪在我国塔里木盆地石油开发投标区获取了3.5万平方公里的遥感数据，用于前期地学研究；2002年应马来西亚国家遥感中心的邀请，超光谱成像仪在马来西亚获取了热带雨林地区的高光谱图像数据……这一切都充分显示了我国自主开发的遥感器的技术指标已与国外同类仪器相当，具有国际先进水平。

学术会后的探讨（左二为薛永祺院士）

冰川断裂的高分辨率遥感影像（2005-08-08）

日本仙台震前（上图）与震后（下图）的遥感资料（2011）

胜利，往往是在再坚持一下的努力之中

遥感是支持经济社会可持续发展的重要信息技术，遥感对地观测技术的发展为国家调查资源、监测环境、应对灾害、了解和认识全球环境变化和保障国家安全提供有力的技术手段。当今遥感技术已形成了覆盖整个空间，包括太空、临近空间、大气层以及近地面的完整系统，有天基系统、近空间系统、航空遥感系统等。遥感技术发展的趋势是：向高分辨率遥感发展，即高空间、高光谱、高频度的全面发展；向全天候遥感的发展，即长波红外和微波遥感的发展；大小卫星相得益彰的发展和航天、航空遥感的同步发展等。其中高空间分辨率遥感卫星影像由于能及时把握重要目标和偶发事件的瞬间而显得尤为重要。

鄱阳湖丰水期与枯水期的遥感对比图像

这些年来，作为“千里眼”的研发者，薛永祺与他的同事们不懈地为我国的遥感事业尽心尽力，在每次实验失败时，他们总是在冷静思考的同时抱着“再坚持一下的努力”之成功信念。当然，他们也欣喜地看到，我国近些年来在遥感技术和应用领域取得的一系列长足进展，已大大提高了我国独立自主技术发展和遥感数据保障能力，并在经济社会的各个领域发挥了越来越重要的作用。我国还将继续发射“神舟”载人飞船、空间站和实施探月工程，遥感科研工作者的脚步必将越跨越大。

风云一号极轨卫星14条轨道合成的全球气象云图

但是，我国目前的遥感技术与发达国家相比，还是存在差距的。同时，以认识和了解地球系统和环境变化、服务于人类社会可持续发展为目标的公益性遥感系统的构建，也对遥感技术研发工作者提出了更高的要求，诸如全球变暖在很大程度上将影响到冰冻圈的变化，南北极的冰盖和冰层会受到很大冲击，从而导致冰雪的融化和海平面的上升。有研究表明，北冰洋冬季的冰面甚至以每年百万平方千米的速度在减少，有的冰区到了“一触即溃”的境地。有人预测，到2040年以后，北冰洋的夏天可能就不会有冰了！这就要求“千里眼”能及时并精确地通报，与环境学者携手，为保护人类的家园而努力研发新的“千里眼”，任重而道远。

“莫道桑榆晚，为霞尚满天”。如今薛永祺已年过七旬，但他依然如年轻人一样不知疲倦地奋战在研发“千里眼”的第一线。体现他家乡当年新四军革命精神的《沙家浜》中有一句很经典的台词（我们暂且搁置对“样板戏”的争论）：“胜利，往往是在再坚持一下的努力之中。”薛永祺对此是深有感悟的，他会在“千里眼”的研发中坚持努力。