【測繪學科60年】李德仁:持續創新讓學科出彩

2020-12-18 21:41:22 135

口述:李德仁  整理:肖珊、嚴航

我們從事一個專業,要對新事物持有敏銳的覺察力,并注意吸收和運用。我把武漢大學測繪遙感學科出彩的原因歸結為:緊跟國家需要和學科發展,持續吸收和充分運用新技術。

傳統的測繪科學包括攝影測量學是解決幾何問題,也就是研究地球的形狀、大小和地球上這些目標的分布與變化。武漢大學的幾何遙感在世界上是領先的。這些成績的取得絕非一蹴而就,而是經歷了一個從無到有,從有到強和傳承與創新的持續發展。

 從畫地圖到研發衛星

起初我們扮演著“用戶”的角色,只是拿衛星圖像測制地圖。1986年,我帶回國用SPOT衛星拍的法國馬賽的立體影像,帶著三個研究生一起推導這些立體影像的區域網平差,并把SPOT立體像對的高程測量精度做到了5.5米。

1988年,出席在日本召開的國際攝影測量與遙感大會時,我做了關于SPOT影像的立體攝影測量處理的報告,并寫了一篇關于SPOT立體影像的區域網平差的論文。這次成功也讓我深深意識到數據共享的重要性,這是推動中國乃至世界衛星遙感前進的關鍵。

王之卓先生早在上世紀60年代就著文預言衛星測量地球是可能的。20世紀80年代,很多同行開始研究解決衛星測圖問題。1988年,我們成功通過SPOT立體影像做出了1:50000地圖,平面精度10米,高程精度5.5米,當時世界上能達到這個精度的只有幾個國家。

我們開始思考,中國人能不能自己發衛星做立體測圖?改革開放后,中國開始重視遙感對地觀測衛星。剛開始以軍用為主,民用衛星發射最早始于中巴資源衛星。1999年,我和楊凱參與了中巴地球資源一號衛星的前期策劃,這是南南合作的一個成功典范。

錢學森說過,“科學是沒有國界的,但科學家是有國籍的?!蔽野堰@句話理解成“科學沒有國界,但是研究科學的人是有國界的?!痹趪揽?,我們發現衛星地面處理軟件是從加拿大高價購買的,質量不好,而且買國外軟件存在安全隱患。于是我們毛遂自薦,提出由我們自主研發。相關負責人聽了,表示難以置信:“幾百萬美金買來的軟件,幾個老師和學生能做出來嗎?”結果我們做出來了,不僅把成本降低了近十倍,性能也好很多。外國的軟件是在好器件的基礎上做出來的,由于美國軍方的限制,中國買來的器件存在先天不足,而武漢大學就有這個本事,用我們的理論把各種誤差找出來,通過幾何校正與輻射校正,把不清晰的變清晰,也因此立下了在該領域的權威地位。

創新要有戰略高度。我們一貫主張中國要有自己的高分辨率衛星,要有自己的測繪衛星。為此,我組織了一項中科院咨詢項目,2002年向黨中央建議發射我國高分對地觀測衛星。這個建議得到了肯定,成為我國2006—2020年16個國家重大專項之一,投入460億元,發射到0.3m分辨率的光學和SAR衛星。2005年,國家測繪局要我向當時的曾培炎副總理爭取,建議發射我國系列測繪衛星,也得到政府支持,于2012年1月9日成功發射了ZY-3第一顆測繪衛星,該衛星參數由我與龔健雅院士確定,經過幾年成功運轉,性能達到國際同類衛星的領先水平。今年又發了ZY3-02星,進一步提高了高程精度。

創新研究必須扎扎實實。為了推進我國衛星從有到好,我們又開始在衛星精度和質量上下功夫。在元器件受限的情況下,用高精度地面定標場,用精細的算法提高數據質量。到2015年5月,我們一共做了20多顆中國高分辨率衛星和兩顆測繪衛星,分辨率從5米、3米、2米、1米做到0.5米,這一連串數據直觀地記錄了中國衛星從無到有、從有到好的整個過程。而且,我們的衛星和其他國家相比,不僅有更好的質量,而且有更寬的幅面,這就意味著效率更高。目前我們衛星影像的國產比例已達80%,提前實現了“十三五”目標。

 

不斷壯大學科體系

從傳統的光學測繪遙感,到高光譜和雷達遙感,武漢大學測繪遙感學科體系不斷壯大。2000年合校后,學科交叉與融合有了新突破,開拓了在高光譜、雷達遙感等領域的研究。從不入門到入門,從入門到創新,經歷了漫長的過程。