我國第24次南極科學考察隊回國的第一天，隊員所乘坐的“雪龍”號遭遇了大片冰區：海面上密密麻麻的“老冰”和“新冰”交織在一起，使“雪龍”號步履維艱，行駛非常緩慢。關鍵時候，有一個人利用衛星遙感技術，設計出了一條冰情最好的路徑，最終“雪龍”號駛出浮冰區，進入開闊水域。
這一天是2008年3月12日。
這個人叫程曉，中國科學院遙感應用研究所遙感科學國家重點實驗室副研究員。現年32歲的他，已去過南極3次，足跡已至長城站、中山站、格羅夫山、冰穹A。格羅夫山和冰穹A是我國目前在南極地區重點關注的兩個內陸考察區域，他也成為我國唯一一位完整參加過兩大內陸科考計劃的科考隊員。
嶄露頭角：博士生時代拿科研經費
1994年9月，武漢測繪科技大學（後併入武漢大學）的學術報告廳裏，18歲的測繪係新生程曉聽著學長王清華作的報告入神：各種造型各異的海冰冰山，藍天白雲倒映在冰面上，悠閒漫步、紳士派頭十足的帝企鵝。這場報告對他產生了重要影響，讓他對南極產生了濃厚興趣。
1998年，當以全年級第二名的成績獲得保研資格時，心儀南極研究4年的程曉如願師從鄂棟臣老師，研究方向是GPS。
1999年底，讀研究生二年級的程曉第一次踏上了南極之旅。“在長城站生活的這段日子並沒有什麼特別，除了飲食單調。”與南極的第一次接觸，留給程曉的是很模糊的記憶。
2001年，研究生畢業，綜合權衡下，程曉主動放棄了留校資格，報考中國科學院遙感應用研究所的博士，師從徐冠華院士。
2002年，讀博士生二年級的程曉開始考慮畢業論文選題，導師們為他提供了幾個參考：地理資訊系統、濕地遙感、遙感軟體開發。經過大半年摸索，程曉決定仍將南極作為自己的研究區域，選擇格羅夫山地區複雜冰流速監測作為自己的博士論文選題。“格羅夫山地區的冰流速十分複雜，在這裡研究一方面可以提升技術，此外所獲取的冰流速數據非常有意義。”
但問題接踵而至：當時遙感應用研究所沒有極地遙感方面的指導老師，也沒有極地遙感方面的項目支援，而且國內能夠找到的可參考資料太少。怎麼辦？當時遙感應用研究所所長李小文力排眾議，撥給程曉“知識創新課題”經費20萬。
這是程曉挖到的“第一桶金”，他也成為遙感應用研究所建所20多年來，以學生身份拿到創新經費的第一人，就在中科院都很少見。程曉拿著經費購買了歐洲空間局的數據，買了相關軟體。
這篇論文有兩大創新：創下了干涉雷達技術在複雜冰流區測量冰流的少有成功範例；首次綜合使用兩種不同頻率的微波數據來做複雜冰流速測量。
2004年，程曉順利通過畢業論文答辯。徐院士給程曉的評價是：在當今浮躁的學術氛圍中，能潛心研究南極冰川和全球變化，難能可貴。這篇論文後來發表於國際冰川學界最好的刊物《JournalofGlaciology（冰川學雜誌）》。時至今日，談及當時這段經歷，程曉仍然感慨：如果沒有那筆經費，自己的研究沒法開展，也更去不了格羅夫山，也到不了南極內陸，也不會有今天的自己。
地面角反射器：為衛星遙感裝上“對話裝置”
論文答辯，博士畢業，程曉順利留在了中科院遙感應用研究所。“自己的研究結論到底對不對？”程曉一次次問自己，但沒人能給他答案。“去格羅夫山實地考察驗證！”當程曉把這個想法和導師徐冠華一說，得到了老師的支援鼓勵。
2005年，程曉成為我國第22次南極科考隊的一員，這也是遙感應用研究所首次派出科研人員參加國家南極考察活動。
程曉的任務是在距離中山站400公里的格羅夫山地區，與武漢大學合作安裝11台雷達衛星用地面角反射器，為衛星雷達遙感在地面上裝上了“對話裝置”。圍繞考察隊的宿營和行進路線，程曉在格羅夫山核心區的南北兩大冰流上共安裝10台角反射器、布設了多個GPS觀測點；另外，考察隊還派出直升飛機協助在格羅夫山核心區以北冰裂隙密布的大冰流上安裝了1台角反射器。
“當雷達衛星過境測量時，所獲得的圖像上就會有地面反射來的白色亮點。通過對長時間多幅衛星影像的匹配處理和分析，就能形成對地面冰川運動的連續監測。”程曉介紹，這是我國首次在該地區設立永久性地面遙感標誌並開展地面同步觀測。
“角反射器的安裝，主要是用於監測冰流速。”而冰流速的監測數據對科考隊員的安全、隕石收集研究以及其他的地質工作都是非常有用的。而把不同時期的遙感影像進行比較，可以做地形圖測繪、冰流測量和冰裂隙探測。此外，還能用於長期更準確地監測格羅夫山地區的冰川運動狀況。
在這次考察中，程曉獲得了大量的現場GPS觀測數據，初步獲得了哈丁山北主冰流的流速，其中最快的流速達到每年10米。“首次星地同步冰蓋遙感考察，不僅有力推動極地遙感研究方面的進展，促進我國對於南極冰蓋運動變化的長期監測和全球變化研究，還將有力推動我國在南極遙感方面與歐洲空間局的科研合作。”
智慧塵埃：對冰穹A展開“天地一體”監測
從9年前第一次踏上南極大陸，程曉的研究工作再沒有離開過那裏。2007年，他又一次向著南極進發。
2007年12月22日，包括程曉在內的17人組成的內陸冰蓋考察隊奔赴南極冰蓋最高點———冰穹A地區，此地距離中山站約1300公里。
在那裏，他試驗安裝了5個無線感測器網路節點。程曉的研究組給這種無線感測器網路設備取名為“極端環境無人無線智慧冰雪觀測系統”。
程曉表示，由於缺乏地面驗證，衛星遙感所獲得的冰雪參數的可靠性不高。同時在南極地區實施地面驗證和連續觀測十分困難。
通過該系統，我國科學家將能在北京獲取到冰雪變化的監測數據，將南極冰雪表面數據與天空中的遙感衛星監測數據相結合，對南極冰穹A地區開展“天地一體”的監測研究。同時與南極現有的自動氣象站的昂貴造價相比，這套系統成本十分低廉，且只有手機那麼大，可以廣泛安裝在感興趣區域。
“天地一體”的新思路也給遙感領域帶來了一場革新。天基的遙感能夠拓展人的視覺，使我們看到肉眼看不到的更多的東西。而地基無線感測器網路技術可以延伸我們聽到、嗅到、觸摸到的能力。兩者結合將極大地增強人類對於地球的觀測能力。
在3次到南極考察後，程曉將自己的研究方向鎖定為“極地遙感”。在他的“極地遙感”日程裏有著這樣的目標：利用衛星遙感對南極冰蓋現狀和變化監測，建立連續監測能力；大力發展地面無線感測器網路及其他快速測量技術，快速準確的獲取地表各種參數；借助我國的南極飛行平臺，搭載各種遙感器，發展南極航空遙感能力，能夠對中山站周邊感興趣區域實施機動快速精細遙感調查和研究。
南極遙感：興趣和事業的完美結合
2008年2月9日，程曉在日記中這樣寫道：“洗澡時搓出不少的泥，很舒服。”此前，他最後一次洗澡是在50天前。
從海拔40多米的南極冰蓋邊緣，到海拔4093米的南極冰蓋最高點冰穹A，再回到40多米的冰蓋邊緣，17名隊員在這顆星球環境最為極端的頂點，用了整整50天，走了一個來回。
在往返的2600多公里路程裏，洗澡成了奢望，不能洗臉、洗腳。多數時候，早晚飯是密封包裝的方便米飯和菜，沒有蔬菜供食用。一頓速凍餃子、一頓回鍋肉，都會讓隊員們興奮。
寒冷、缺氧、暴風雪，茫茫冰原造成的緊張、焦慮和孤獨，更有不知何時出現的危險。在登頂冰穹A後第二天，考察隊隊長孫波帶領4名隊員去構建“中國墻”時，就被困在距離營地100公里的地方，當地緯度是南緯81°15''，此前中國人所至緯度是南緯80.6°。該地是真正的“無人接近之極”，如不能及時營救隊員們就只能等死。經過大家的齊心協力，在展開營救後11個小時，營救隊伍與被困人員成功會合。
在南極，白化天、冰裂縫等惡劣天氣、地形時常會碰到。有人問程曉辛苦嗎？程曉笑著說，能夠將自己的興趣和事業兩者完美結合，“幹得挺帶勁”。在艱苦的環境中，他也學會了苦中作樂，看電影、電視連續劇、聽歌、寫日記，“把自己的日程安排得緊一點，你就不會覺得無聊了”。
對於參加了3次南極科考的程曉來說，深刻體會到合作的重要，這種合作不光指生活方面，還包括工作中能對別的研究起輔助作用。在第24次科考中，他除了圓滿完成自己的科考任務外，還擔任了監測南極地下地震的地震臺安裝、主導完成了南極冰蓋最高點900平方公里的冰雪表明地形圖測繪任務。而工科碩士、理學博士，多學科的知識背景，也為他在南極的科考工作如虎添翼。
“我很高興能夠把自己的科研領域放在南極遙感上，希望今後利用遙感技術能夠做更多的南極監測事情。”
程曉喜歡藍色，藍色的大海，南極藍得沒有瑕疵的天空，都是他所嚮往的。
“往前走，不要朝兩邊看，你就會融化在藍天中。”
· 人物檔案
程曉，中國科學院遙感應用研究所助理研究員，國際攝影測量與遙感學會ISPRS(International Society for Photogrammetry and Remote Sensing)第Ⅷ工作組“極地與冰川研究”區域協調人，中國氣候與冰凍圈委員會委員，中國氣象學會冰凍圈學科委員會委員。1998年武漢測繪科技大學測量工程專業本科畢業，獲工學學士學位；2001年於武漢大學大地測量與測量工程專業畢業，獲工學碩士學位；2004年中國科學院研究生院地圖學與地理資訊系統專業畢業，獲理學博士學位。擔任國家“十一五”863重點項目“全南極洲遙感製圖與高解析度影像庫建設技術”技術總負責，項目即將啟動。同時主持中國科學院知識創新工程重要方向項目“多源遙感數據協同反演與資訊融合關鍵技術”之第四課題“新型遙感數據的前沿處理與同化方法”。此外還負責國家“十一五”863計劃專題項目“聲像一體化濕地連續遙感監測技術”，中國極地戰略科學基金“基於永久散射體INSAR的格羅夫山冰流連續監測研究”等項目。
來源：科技日報
責任編輯：劉舒 | 
