中国测量的世界手笔

“青藏铁路通车之日,就是其电子地图成图之时”,你相信吗?

如果在过去,那是难以想象的。因为由人工来完成这项业务,即使在平地,工作人员要扛上几十公斤的仪器,测量1000多公里长的地段,至少需要一年时间。青藏高原海拔高、空气稀薄,再加上气候恶劣,困难重重,一年时间又谈何容易  

但是如果你用李德仁院士开发出来的“基于3S集成技术的LD2000系列移动道路测量系统”,将其架在由火车机车牵引的平板车上,从格尔木跑到拉萨,它就能把全程1142公里所有交通标志、铁路附属设施、道岔、路宽、桥高、铁路中心线等各项数据以图库的形式尽归“档”中,所需时间仅20小时,并且一份呈动态、立体、数字化的电子地图已绘制成功。今后万一某一路段出现险情,指挥人员坐在指挥室里就能调出该段道路的所有原始数据资料进行分析,并及时作出决策。

30多年来,李德仁院士站在巨人的肩膀上,始终走在学科前沿,为我国RSGPSGIS3S形成产品和产业,解决国家问题,做出了巨大贡献,写就了中国测量史上最为绚丽的锦绣华章。

 俞正声和李德仁合影.jpg

俞正声和李德仁留影

立志学生时代 

李德仁院士系江苏镇江丹徒人,1939年生于江苏泰县溱潼镇。1959年考入武汉测绘学院航测系。在校期间,他就立志要在测绘上干出一番业绩来。

那是在1959年秋季,学院组织学生到海南岛实习,李德仁是其中之一。海南岛是森林地区,人工测绘十分不便。实习期间,一次李德仁负责上树观测,为了尽量望得远些,为了尽量把物体观测得准确一些,李德仁爬到了一颗20多米高的树上。由于把精力全部集中在这上面,哪知他站的一个树枝是个枯枝,一不小心从树上掉了下来,当时他就摔得晕了过去。后来在海南养伤一个多月,全得亏一个黎族老人,这个老人原来是琼崖游击队队员,懂得医跌打损伤。在这位老人的护理下,李德仁得以痊愈。那时他就思考,我国的森林面积不仅仅是海南有,而且全国还有大片的森林面积,如果都用人工来测,那要测到猴年马月,况且得来的数据也不够准确,那时他就立志要在航测上有所作为,尽最大努力为国家解决这一问题。

1963年,李德仁大学毕业。在毕业论文中,他提出了利用反光立体镜进行航测加密和测图的理论方法,导出了比加拿大Velcek教授更严密的理论公式,该教授的公式还差一步,而这一步在李德仁的努力下终算圆满。大学毕业后,他被分配到国家测绘总局第二地形测量大队当实习生,完成了为减少野外工作的航测加密新方法的海星外业数据获取工作。一年后,他被调往国家测绘局科学研究所工作,不久即发表数篇论文,在测绘界引起反响。

 宋健和李德仁合影.jpg

 宋健和李德仁留影

开启百年之锁 

原联邦德国摄影测量与遥感学会在1988年曾为一个中国人颁发了一个“汉莎航空测量奖”,以表彰这个中国人为测量界作出的巨大贡献;国际著名大地测量学家Grafarend评价其研究“科学地解决了测量学上一个百年来的问题”。这个中国人是谁?他到底解决了什么问题?

这个中国人就是李德仁。1983年他在原联邦德国斯图加特大学攻读博士学位期间,用两年时间,完成了模型误差可区分性理论研究,提出用包括误差可发现性和可区分性在内的基于两个多维备选假设的扩展的可靠性理论来处理测量误差率,使不同模型误差的区分和同一模型误差的定位难题迎刃而解。早在这之前,他还针对西方学者发现和消除误差的倾向性方法,首创从验后方差中估计导出粗差定位的选权迭代法。这一方法在1984年国际摄影测量与遥感大会上被国际测量学界称为“李德仁方法”。

李德仁于19852月在德国获得工学博士。回国之前,德国曾多方挽留,并许以高薪,其导师也力劝其留在德国。但李德仁认为是祖国培养了他,他的根在中国,他要回去为国家解决问题,因此毅然决然回到了祖国。回国后,他就把所学用到了为国家解决问题上。

先是实现夙愿,完成对海南岛的航空测量。他把GPS接收机放到飞机上,在测得飞机的位置后,再用飞机测出照相机的位置,地面点的位置通过照片在仪器上交汇出来。这是他在国内率先推出来的航空测量法,1991年获得了国家科技进步二等奖。当年在海南岛作了3万平方公里的航测,取得了理想的成绩。中越两国边界进入谈判阶段,但没有准确的地图作为依据,用人工测量,当时边境上埋了非常多的地雷,人员付出牺牲不说,而且时间也很漫长,谈判的时间也不允许。谁来解决这个问题?李德仁又挺身而出,揭下了这个榜,并用航空测量在短时间内完成了中越边界的地形测量;西部开发,这是党中央为推动全国经济发展施展的一个大手笔。为了服务这个战略决策,李德仁又根椐国家有关部门要求,用航空测量解决了西部地区大面积的地形测量,为党中央决策提供了翔实的依据。

杨振宁博士和李德仁院士在一起.jpg 

杨振宁和李德仁院士在一起

 

无愧领航称号 

一个人如果专注于一项研究,而且不问窗外事,那是十分惬意的事。然而,李德仁却偏偏给自己找麻烦,把大量的心思花在培养人才上。这事从何说起呢?

上个世纪90年代初,李德仁发现在我国出现了一种怪现象:我们的软件在进口,而人才却在出口。1991年他当选两院院士不久,他认为自己应该腾出精力解决这对矛盾。他力抓人才的培养,让他们成为国家的有用之才;同时大力加强科研团队的建设,把人才聚集到自己的周围;他向学科前沿的问题发起挑战,把RSGPS再向前推进一步,研究GIS,即空间地理信息系统,开发出具有我国自主知识产权的软件。

他要求学生做到的,自己率先做到。他经常教导学生研究问题要专一,要从基础做起,要持之以恒,因为九层之台起于垒土,决不能功亏一篑;对于学生研究的课题,他除了指导方向外,还结合自己的体会,把经验传给大家;他对学生的论文批改十分严格,哪怕是一个标点符号都不放过。由于他的态度严谨,以致于学生们在他的面前答辩论文时,有的腿脚常常打颤,总担心哪里答的会出现差错。常言说,严师出高徒,在李德仁院士的严格要求下,学生们在摄影测量、RSGPSGIS的研究上,取得了一批又一批的成果。十多年来,李德仁院士共培养了100个博士、80个硕士。其中有4人获国家优秀博士论文奖,5人被中国科协授予青年科学家称号。表现突出的有珞珈山学者袁修孝,长江学者龚健雅,被当前业界称为导航领头人、现任武大副校长的李清泉等。

他力主把那些优秀的学生送到欧洲、美国等国家留学,让他们在充实自己的同时,开阔眼界,明确我们与国外的差距,回来后,他与他们一起攻克GIS研究中的难关。功夫不负有心人,历经近十年的克难奋进,他们终于开发出了先进的“地理信息系统”软件Geostar,中文名叫吉奥之星。其版本升级由1.0,提高到5.0,达到了国际先进水平,可与美国的软件媲美。2001年获国家科技进步二等奖,并被国家信息产业部评为5大软件发明之一。国际摄影测量与遥感协会主席约翰·特林德教授给予了高度评价,称“Geostarj是面向对象GIS的世界领袖”,国内业界则称他为测量领域的领航人。

地面信息系统的成功研制,揭开了测量领域的新篇章。它广泛服务于人民生活的各个方面,因此受到了大家的青睐。在此情况下,李德仁院士成立了吉奥公司,让高科技产品成功走向市场。他们先后与广东、山西、福建、浙江、解放军有关单位建立了地理信息系统,受到了这些地区和单位的好评。他们还应北京市政府之需,用地面信息系统圈定奥运会场馆建设。即先用这套系统测出奥运场馆周围的各类建筑,然后绘成电子地图,做到了有据可依。当奥运场馆正式开建时,由于有这套系统拍摄的实际资料,避免了拆迁户的无理取闹。这一电子地图的绘制,为北京市政府节约拆迁资金16亿多元。

200510月,地面信息系统在江城武汉市的江汉区小试牛刀,就赢得了广泛的喝彩。江汉区辖区33.43平方公里,以13条街道和114个社区为基本框架,被划分为1003个网格状的单元,经过地面信息系统处理后,就变成了一张全新的电子地图。

在这张电子地图内,江汉区配备了150名城市监督管理员,每人配备一部“城管通”仪器,类似于带摄像头和基站定位功能的手机。监管员只要发现自己的管辖范围内有异常现象,当场拍摄现场图片,传到指挥中心,指挥中心很快就能作出决定。如哪儿下水道漏水等这些事关市民生活中的事件,都能在最短的时间内得到处理。武汉市这一得民心的举动受到了全市人民的好评,今年,武汉市将全面推广江汉区的经验,届时武汉将变成数字化的城市,城市功能将得到进一步的提升。

 

打造强势品牌 

中国的芯片能出口国外吗?有人买中国制造的高科技产品吗?

这在过去的年代里,那是痴人说梦。但在新千年到来以后,我们的芯片和高科技产品就能抢占国际市场,让国人扬眉吐气。李德仁院士就是实现这个梦想的人之一。

当李德仁院士于1996年在国内率先提出RSGPSGISS集成理论和方法后,他就获得了国家一个80万的自然科学基金项目的支持。历时5年,他和他的科研团队开发出了“惯性导航仪测姿态,汽车+GPS测位置,CCD+摄像头绘图像”移动测量系统。本文开头提到为青藏铁路绘就电子图案的就是这套系统。

2001年这套系统研制成功后,立即引起了世界一些国家的关注。韩国率先购买了安装有移动测量系统的汽车,意大利则购买了这套软件,现在还有多家外国公司在与李德仁院士洽谈合作开发事宜。韩国、意大利使用三年后,反馈意见赞扬有加,要求继续购买新软件、新3S车。

成绩面前,李德仁院士说科学无止境,还有许多学科前沿问题等着我们去解决,这好比逆水行舟,不进则退。今后,他将把其属下的吉奥、立得公司办好,充分发挥团队作用,在用高科技解决国家问题的同时,努力开发出更多更好的属于世界一流的品牌,让公司在若干年后,以其强大的研发能力和具有核心竞争力的品牌,傲然屹立于世界强手之林!

 

 

李德仁档案

李德仁,祖籍江苏丹徒县,193912月出身于江苏泰县。德国斯图加特大学博士,摄影测量与遥感学家;中国科学院院士、中国工程院院士,地学部常委,欧亚科学院院士,第九届全国政协委员;武汉大学教授,博士生导师;中国光谷首席科学家。

1982年,他首创从验后方差估计导出粗差定位的选权迭代法,被国际测量学界称之为“李德仁方法”。1985年,他提出包括误差可发现性和可区分性在内的基于两个多维备选假设的扩展的可靠性理论,科学地“解决了测量学上一个百年来的问题”,并获得“汉莎航空测量奖”。

90年代以来,李德仁提出地球空间信息科学的概念和理论体系,并从事遥感(RS)、全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、3S技术集成等方面的科研及教学工作,其成果直接推动了技术进步,并已向产业化发展。领导研制了吉奥之星GIS系列产品、方略视讯系列产品和立得3S移动测量系统等高科技产品。

李德仁发表论文470余篇,出版专著9部;培养硕士生80多名,博士生100多名;其成果有十余项获得国家及部委级科技进步奖,并在北京大学、清华大学等30多所大学任兼职教授。

李德仁长期活跃在国际舞台上,曾任国际摄影测量与遥感学会第III委员会主席和第VI委员会主席。出访五大洲40多个国家,是国外多所大学的客座教授,现任亚洲GIS协会创会会长。