經天緯地,開路先鋒——記2023年度全國最高科學技術獎得主李德仁

2024年2月3日,「東方慧眼高分01星」透過捷龍三號遙三運載火箭在廣東陽江海域成功發射。這顆運行在距地520公里的太陽同步軌道的衛星,搭載高解析度推掃相機、全自主化在軌智能處理終端,集成北斗短報文和星間實時傳輸終端,具備在軌實時生成與分析功能,能夠有效提升使用者獲取遙感資訊的速率。

這是「東方慧眼」智慧遙感星座的業務首發星,也是通訊、導航、遙感一體化智慧遙感衛星系統的重要實踐。「我們希望在2030年,『東方慧眼』建成200多顆高解析度光學衛星、雷達衛星、高光譜衛星的智慧星座。」擔任這顆衛星首席科學家的李德仁,向著「看得快、看得清、看得準、看得全、看得懂」的目標,又邁出了堅實一步。

科學家小傳

李德仁:1939年出生於江蘇省泰州市。中國科學院院士、中國工程院院士,測繪遙感學家、中國高精度高解析度對地觀測系統的開創者之一。他1963年畢業於武漢測繪學院航空攝影測量系,1985年獲德國斯圖加特大學攝影測量與遙感專業博士學位,歷任武漢測繪科技大學教授、系主任、校長,武漢大學學術委員會主任等職務,現任教育部地球空間資訊科技協同創新中心主任。

“自己國家不強大,個人生活即使再好也會被人瞧不起”

“經天緯地,開路先鋒”,是測繪遙感事業生動而精準的寫照。作為人類認知地球和環境的重要技術手段,測繪遙感為各行各業發展提供基礎性、先導性的支撐。

我國有著廣闊的疆域、多樣的地形地貌、豐富的自然資源……但是近40年前,李德仁學成回國時,受測繪遙感科技水平制約,中國人對這些地理資訊知之甚少,更別說利用這座「富礦」為經濟社會發展服務了。

留學期間,李德仁已經在國際測繪學界嶄露頭角:他在1982年提出的處理系統誤差的方法,被學界稱為「李德仁方法」;1985年,他在自己的博士畢業論文中解決了誤差可區分性這一測量學領域的「百年難題」。他的老師同學中不少人都知道:“中國有個王之卓,20世紀30年代在德國拿了航測博士學位,現在又出了一個很厲害的中國人,他叫李德仁,是王之卓的學生。”

雖然收到國外多家科研機構的工作邀請,但是心繫祖國的李德仁一一婉拒,「自己國家不強大,個人生活即使再好也會被人瞧不起」。1985年2月底,他取得博士學位,3月初就站在了武漢測繪學院的講台上,這裡也是他的母校。

武漢測繪學院(後來更名為武漢測繪科技大學,2000年併入武漢大學)的前身-武漢測量製圖學院是1955年由國內5所院校的測量專業集中創建的,匯集了我國大部分測繪專家和師資。由於種種原因,上世紀80年代,國內測繪遙感學科面臨基礎差、底子薄,人才「斷檔」等問題。

李德仁回國任教後,第一件事就是寫教材。他把攝影測量分為基礎、解析和數字三方面,和夫人朱宜萱合寫《基礎攝影測量學》,與鄭肇葆合寫《解析攝影測量學》,請張祖勳寫了《數位攝影測量學》,又依據自己的博士論文編寫了《誤差處理與可靠性理論》——後來作為研究生教材。

測繪遙感是一門重視實踐的學科,尤其一些人跡罕至地區的基礎測繪工作,更是實踐中難啃的「硬骨頭」。李德仁接到任務後,創新地提出“把GNSS(全球衛星定位系統)放到飛機上”,運用“GNSS空中三角測量”技術並很快完成了無需地面控制點的測圖任務。

李德仁不僅提出了全套理論,也指導博士生編寫了軟體,有效解決了困難和危險地區測圖的技術難題,後來這項成果獲得國家科學技術進步獎二等獎。

“我們做測繪遙感的人,始終要堅持自主創新”

建立高精度高解析度對地觀測體系,離不開遙感衛星。本世紀初,我國遙感衛星核心元件受限、軟體受控,嚴重限制了國產遙感衛星的發展與應用。

「當時的條件下,我們想的是用一流的數學模型把硬體上的差距補回來」。李德仁主持設計論證了我國第一顆民用測繪衛星「資源三號」的系統參數,建立了衛星遙感影像的高精度幾何處理技術體系,大幅提升了衛星遙感影像的自主定位精度。

李德仁帶領團隊主持設計並建立了衛星地面定標場,透過地面高精度定標場和大規模區域網平差等方法,將「資源三號」衛星影像無地面控制點的定位精度從300多公尺提高到3至5米,完成9,000多萬平方千米的全球1∶5萬測圖,開創了國產衛星高精準度測圖從國內走向全球的新階段。

2003年,為進一步扭轉我國高分辨率遙感數據長期依賴進口的局面,李德仁作為牽頭人,聯合多位院士專家向國家相關方面提出建議:「要把中國的衛星分辨率從原來的5米、10米,提高到亞米級。實施。

「我們做測繪遙感的人,始終要堅持自主創新」。李德仁帶領團隊研發了高解析度衛星遙感地面處理系統。經過10年的建設,「高分」系統實現了我國遙感衛星系統的自主可控,相關成果有力地推動了新一代國家太空基礎建設,為我國航太產業發展做了技術、人才上的儲備。

隨著新一代資訊科技的加速發展,測繪遙感技術與數位經濟的耦合綜效不斷增強,與經濟社會連結日益緊密。“緊跟學科前沿,不停歇地做中國人自己的產品”,成為李德仁的另一個目標。多年來,他領導研發的「吉奧之星」地理資訊系統軟體、3S行動測量系統等高科技產品,不僅實現了技術國產化,也成功走向市場,在相關領域孵化出極具競爭力的企業。

近年來,李德仁帶領團隊積極進行「通導遙」一體化天基資訊即時服務系統關鍵技術攻關與試飛衛星研製,他組織國內多所高校與航太企業協同攻關,研製發射了4顆「珞珞」系列衛星。

「東方慧眼」智慧遙感星座計畫建設也在穩步推進中。「我們要努力實現測繪遙感更高水平的智能化,推動天上的通信、導航、遙感衛星一體化組網,讓天上有對地觀測的'慧眼'和'大腦',讓空天信息更好服務經濟社會發展。

“作為高校教師,我們要把教育辦好,把科技搞上去,還要把人才培養好,這是我們國家的希望”

一生投身測繪遙感事業,既出於對事業的孜孜追求,也源自於對腳下這片土地的熱愛。

2014年,李德仁和夫人朱宜萱到塔克拉瑪幹沙漠西南邊緣的新疆維吾爾自治區麥蓋提縣參加學術活動,被當地幹部群眾治沙造林的精神感染。此後10年間,他們發起義務植樹志工活動,19批志工積極投身植樹造林工程,在沙漠上種下了數萬株苗木。

「我們讓學生每年做一次麥蓋提縣的遙感圖,能夠真切地觀察、感受到隨著植樹面積增長,當地的生態環境越來越好。」朱宜萱說。

十年樹木,百年樹人。「龔健雅院士在做中國的數位地球模型、國產地理資訊系統;楊必勝三維建模做得很好,他用無人機做碳排放、碳吸收的研究非常精準;我還有個研究生正在用人工智慧的方法,在大量的遙感資料中自動解譯目標…」講起自己學生手邊的工作,李德仁如數家珍。

在所有工作中,李德仁最重視的身份是教師,最重視的事情是上課。《測繪學概論》這門課是始自1997年9月、本科新生的基礎課,7位院士先後加入教學團隊,一講就是20多年。

在學生眼中,李德仁最會「賣關子」:「把攝影機放到飛機上進行測量,會出現什麼問題?如果放到衛星上呢?」提問漸次深入,課堂上不時有人「交頭接耳」。見課堂氛圍活躍起來,他便順勢引入講課重點:「學問就藏在我們今天的講授裡,請看攝影測量……」李德仁用淵博的知識、開闊的眼界、對學科專業的深刻見解,激發著一代代學子對測繪遙感事業的熱愛。

2022年,在李德仁的推動下,武漢大學聯合國內十多所高校共同論證遙感科學與技術一級學科建設,報國務院學位委員會審議通過。目前,全國已有300多所大學開設了測繪遙感地理資訊專業。

「雖然年紀大了,還可以把握方向、提出問題、出好『卷子』。真正工作要靠年輕人,他們在研究上超過我們,我們要高興。」李德仁說,「身為高校教師,我們要把教育辦好,把科技搞上去,還要把人才培養好,這是我們國家的希望。

來源:人民網-人民日報海外版      編輯:黃小龍
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