人物小傳
李樹濤，1972年生，遼寧凌海人。湖南大學(xué)黨委常委、副校長(zhǎng)兼機(jī)器人學(xué)院院長(zhǎng)，國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體負(fù)責(zé)人。長(zhǎng)期從事智能融合感知領(lǐng)域的研究工作，獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
太空中一顆顆人造衛(wèi)星包圍著地球，織成了一張覆蓋全球的“天網(wǎng)”，大到山丘、河流，小到村居、街道，都可以清晰觀測(cè)。在過去，受制于單位時(shí)間內(nèi)空間與光譜信息的采樣極限，遙感成像一直難以獲取高空間分辨率的高光譜圖像。
湖南大學(xué)教授李樹濤（見圖右四，蔣乾坤攝）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克多模圖像融合與高分辨率高光譜成像等關(guān)鍵技術(shù)難題，為推動(dòng)我國(guó)遙感成像技術(shù)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。
強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)，獲取物質(zhì)精細(xì)光譜
“高分辨率高光譜成像與識(shí)別，就像煉就‘火眼金睛’一般，能夠獲取物質(zhì)的精細(xì)光譜‘指紋’，進(jìn)而精準(zhǔn)識(shí)別物體材質(zhì)與成分。”李樹濤說。1998年，我國(guó)高分辨率成像技術(shù)研究還沒有起步，當(dāng)時(shí)在湖南大學(xué)攻讀博士學(xué)位的李樹濤，對(duì)此產(chǎn)生了濃厚興趣。
在國(guó)外從事博士后研究期間，李樹濤敏銳地意識(shí)到，多源圖像融合理論方法在遙感對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能有效滿足國(guó)防安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)管理等領(lǐng)域的需求。
方向雖然明確，但突破之路卻很艱難。受制于單位時(shí)間內(nèi)空間與光譜信息的采樣極限，過去的遙感成像手段難以獲取高空間分辨率的高光譜圖像。通俗來說，想看清物體的空間大小和形狀，就難以看清物體具體的材質(zhì)；想看清材質(zhì)，就會(huì)犧牲空間大小和形狀。
回國(guó)后，李樹濤展開了科研攻關(guān)。從實(shí)驗(yàn)室開展仿真實(shí)驗(yàn)再到衛(wèi)星上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，他和團(tuán)隊(duì)經(jīng)過上百次反復(fù)的嘗試和試驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了時(shí)間—空間—光譜的耦合成像機(jī)理，采用普通的高光譜和多光譜傳感器，能實(shí)現(xiàn)高分辨率高光譜成像。
李樹濤介紹，“一般人眼看到的是紅綠藍(lán)3個(gè)顏色，而高光譜圖像包含幾十甚至數(shù)百個(gè)光譜波段，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其精準(zhǔn)、高效的探測(cè)，就可以通過幾百個(gè)特征對(duì)應(yīng)分析到具體材質(zhì)。”從最開始關(guān)注多源圖像信息融合到高分成像技術(shù)的突破，李樹濤用了整整11年。“每次做現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，我都要帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)往返于實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，不斷調(diào)整參數(shù)、完善技術(shù)方案，以達(dá)到更好的效果。”
推動(dòng)廣泛應(yīng)用，成果覆蓋多個(gè)領(lǐng)域
濕地被稱為“地球之腎”，對(duì)濕地資源實(shí)施精確監(jiān)測(cè)，能夠顯著提升環(huán)境和生物多樣性保護(hù)工作的質(zhì)效。傳統(tǒng)濕地監(jiān)測(cè)方法大多依賴于人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析，過程繁瑣且耗時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)濕地環(huán)境的全面、連續(xù)監(jiān)測(cè)。
在此情況下，李樹濤的課題組通過高光譜探測(cè)技術(shù)，精準(zhǔn)識(shí)別濕地互花米草、堿蓬等40余種不同類型植被的分布狀況和生長(zhǎng)趨勢(shì)，識(shí)別精度達(dá)到了95%以上。
此外，通過光譜定量反演技術(shù)測(cè)量濕地水體含氮量、含磷量等關(guān)鍵指標(biāo)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃河口等濕地生態(tài)環(huán)境的全面掌控和持續(xù)監(jiān)測(cè)。隨著水流變化，實(shí)驗(yàn)室大屏幕上的數(shù)據(jù)與顏色逐漸變化，實(shí)驗(yàn)人員便可利用高光譜成像技術(shù)，監(jiān)測(cè)水體微量元素的含量等，從而判斷水質(zhì)是否被污染。
“如今，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查等重要領(lǐng)域，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。”李樹濤介紹，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了多模融合高分辨高光譜視頻成像與圖像智能識(shí)別系統(tǒng)，在海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，在對(duì)溢油類型、油膜厚度及赤潮生物量的識(shí)別反演上取得了突破性進(jìn)展，識(shí)別時(shí)間從分鐘級(jí)提升至秒級(jí)，精度從72.3%提升至95.8%。
“除了濕地和海洋監(jiān)測(cè)，我們的技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域也發(fā)揮了重要作用。”李樹濤舉例說，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高光譜成像與識(shí)別技術(shù)被應(yīng)用于作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、病蟲害檢測(cè)、土壤肥力評(píng)估等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥和病蟲害防治。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用此成像技術(shù)，也能夠清楚有效地辨別藥品成分、檢測(cè)藥品真假。
培養(yǎng)技術(shù)人才，服務(wù)國(guó)家企業(yè)需要
“我希望我的學(xué)生，不僅具備獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新精神，而且能將掌握的技能與國(guó)家和企業(yè)實(shí)際需要緊密結(jié)合。”在李樹濤看來，湖南大學(xué)岳麓書院“傳道濟(jì)民，經(jīng)世致用”的教育理念充分展現(xiàn)了教書育人的內(nèi)涵。
“未來的科學(xué)研究需要既懂技術(shù)又懂應(yīng)用的復(fù)合型人才。”李樹濤深知，推動(dòng)科學(xué)研究的前沿突破和服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，不僅需要個(gè)人努力，更離不開廣泛、深入的協(xié)同攻關(guān)。
在國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持下，李樹濤組建了一支多學(xué)科交叉的研究團(tuán)隊(duì)，成員來自控制科學(xué)、電子信息、光學(xué)工程、遙感科學(xué)、計(jì)算機(jī)等不同學(xué)科背景。通過緊密合作，他們?cè)诨A(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)、工程轉(zhuǎn)化等多環(huán)節(jié)取得了重要成果。
從教以來，李樹濤培養(yǎng)了100多名研究生，其中不少已經(jīng)成長(zhǎng)為所在單位的學(xué)術(shù)帶頭人和科研骨干。“學(xué)生的成長(zhǎng)比老師的成果更重要。”李樹濤說，希望幫助更多學(xué)生走上大舞臺(tái)，為加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)更多力量。
《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2025年01月21日 06 版）