李建成：26年只為“勾勒”精準(zhǔn)地球

劉志偉

如果靜止的地球是“圓”的，那么自轉(zhuǎn)的地球由于受地球離心力的影響，就會(huì)變成“扁”的。何時(shí)“圓”，何時(shí)“扁”呢？這事讓武漢大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士李建成琢磨了26年。

在現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)領(lǐng)域，李建成決心要“勾勒”出一個(gè)精準(zhǔn)的地球。手捧2016年度“何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”證書(shū)的李建成，離這一科研夢(mèng)想又近了一步。

建立國(guó)家現(xiàn)代高程基準(zhǔn)

為改變傳統(tǒng)做法、減少誤差，李建成團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出用大地水準(zhǔn)面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)石……

一般把平靜的海平面定義為高程起算面，世界上沒(méi)有一把“尺子”可以直接測(cè)量崇山峻嶺相對(duì)平均海水面的高度。傳統(tǒng)高程測(cè)量依靠人工外業(yè)逐點(diǎn)傳遞，埋設(shè)地面標(biāo)石，來(lái)獲得高程信息，這常常需要國(guó)家測(cè)繪、水利等多部門(mén)通力合作，花費(fèi)10年的時(shí)間，才能建立國(guó)家高程控制網(wǎng)。

然而，這種依靠人工標(biāo)石的定位模式，由于地面沉降、地震災(zāi)害等原因，標(biāo)石容易遭破壞。此外，傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量效率低，同時(shí)還具有山區(qū)難作業(yè)、不能跨海傳遞等局限性。

為改革傳統(tǒng)做法、減少誤差，建立準(zhǔn)確的地球表面空間三維數(shù)字化模型，李建成及其團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出用大地水準(zhǔn)面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)石，建立并維持國(guó)家現(xiàn)代高程基準(zhǔn)。

這一模型替代了覆蓋全國(guó)的水準(zhǔn)標(biāo)石點(diǎn)，從傳統(tǒng)升級(jí)到現(xiàn)代，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高程基準(zhǔn)建立與維持模式一次變革性轉(zhuǎn)變。

轉(zhuǎn)變只是第一步，下一個(gè)目標(biāo)，李建成瞄向了世紀(jì)性難題—“確定1厘米級(jí)精度大地水準(zhǔn)面”。這道難題一解就是26年。

為什么要追求更高的精度？李建成說(shuō)，跟老百姓蓋房子是一樣的。蓋房子前，首先要確定方位；建的時(shí)候，還要放線，以確保房子不偏不斜。我們的技術(shù)是為了定位大山、大河等大地上的物體、空間的位置。比如城市開(kāi)建地鐵隧道時(shí)，一般都是從兩個(gè)方向同時(shí)開(kāi)建，如果精度不高，兩邊合龍時(shí)，隧道口就無(wú)法對(duì)上。

1990年起，李建成用26年完成了精度“三級(jí)跳”—他將我國(guó)大地水準(zhǔn)面精度提高到小于1分米，將省級(jí)大地水準(zhǔn)面的精度提高到3—5厘米，城市大地水準(zhǔn)面精度提高到1厘米。這一成果已經(jīng)規(guī)?；茝V應(yīng)用到我國(guó)200多個(gè)省市區(qū)域的大地水準(zhǔn)面精化工程，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

“李建成是我國(guó)大地水準(zhǔn)面工程化應(yīng)用研究的主要開(kāi)拓者，解決了精密區(qū)域大地水準(zhǔn)面確定的多項(xiàng)理論和技術(shù)難題，完成了從米級(jí)到分米級(jí)、到厘米級(jí)、再到亞厘米級(jí)三次精度跨越?！痹趯?duì)他研究成果的評(píng)定中，業(yè)界專(zhuān)家給予了充分肯定和贊揚(yáng)。

從“無(wú)人問(wèn)津”到實(shí)際應(yīng)用

26年前，“大地水準(zhǔn)面”還只是一個(gè)比較偏冷門(mén)的專(zhuān)業(yè)名詞，鮮有人問(wèn)津，李建成卻一頭扎進(jìn)去、樂(lè)在其中……

李建成說(shuō)：“興趣是動(dòng)力之源，研究興趣一旦建立起來(lái)，就可以由被動(dòng)研究轉(zhuǎn)為主動(dòng)研究?！?/p>

2008年汶川地震使該地區(qū)大地基準(zhǔn)遭到破壞，李建成團(tuán)隊(duì)采用大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)，僅用半個(gè)月就快速建立起災(zāi)區(qū)高程基準(zhǔn)，為震后重建爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。

在玉樹(shù)地震、舟曲泥石流等重大自然災(zāi)害中，大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)再次施展威力，極大提升了災(zāi)區(qū)應(yīng)急的測(cè)繪效率。

李建成是個(gè)執(zhí)著的人?！拔覀円泄そ尘?，盯著一件事情，就一定要把這件事情做透。”自從選擇做大地測(cè)量研究的那天起，李建成就向世紀(jì)難題發(fā)起挑戰(zhàn)，力求建立一個(gè)統(tǒng)一精確的“全國(guó)大地水準(zhǔn)面”。據(jù)李建成的同事、武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院副院長(zhǎng)閆利教授回憶，從讀書(shū)時(shí)起，不論是炎炎夏日還是濕冷冬天，總會(huì)看到李建成在電腦前忙碌的身影。

“八五”期間，當(dāng)時(shí)武漢測(cè)繪科技大學(xué)承擔(dān)了多項(xiàng)有關(guān)中國(guó)重力場(chǎng)逼近的重點(diǎn)研究課題，但其間，這一研究領(lǐng)域的博士和研究骨干相繼離校出國(guó)，李建成獨(dú)自承擔(dān)起幾乎全部有關(guān)課題的理論研究和實(shí)際計(jì)算工作。

在導(dǎo)師寧津院士等的指導(dǎo)下，他幾乎放棄了所有休假，一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，最終順利結(jié)項(xiàng)。這一成果讓他榮獲1996年國(guó)家測(cè)繪局跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人，并獲得了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金的資助，也使他在這一領(lǐng)域具備了深入研究的基礎(chǔ)。

把科研成果融入教學(xué)

多年來(lái)，李建成始終在教學(xué)一線，即使當(dāng)了院士，也仍然堅(jiān)持給學(xué)生上課。

作為大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程領(lǐng)域的一名科研工作者，李建成取得了一系列具有國(guó)際影響的創(chuàng)新成果；而作為一名教師，李建成曾擔(dān)任了15年的武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院院長(zhǎng)，他為學(xué)生的培養(yǎng)、學(xué)院的發(fā)展傾注了大量的心血。

在李建成的積極推動(dòng)下，武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院設(shè)立了被譽(yù)為“中國(guó)測(cè)繪學(xué)界諾貝爾獎(jiǎng)”的夏堅(jiān)白測(cè)繪事業(yè)創(chuàng)業(yè)與科技創(chuàng)新獎(jiǎng)，以及陳永齡優(yōu)秀學(xué)生科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、李慶海測(cè)繪事業(yè)優(yōu)秀學(xué)子獎(jiǎng)等一系列獎(jiǎng)學(xué)金。多年來(lái)，李建成始終堅(jiān)守教學(xué)一線，多次獲得各類(lèi)教學(xué)成果獎(jiǎng)、優(yōu)秀教材獎(jiǎng)。即使當(dāng)了院士，他依舊堅(jiān)持給學(xué)生上課。李建成為本科生、研究生講授《物理大地測(cè)量學(xué)》《高等衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)》等課程，并指導(dǎo)青年教師講授《物理海洋學(xué)》。

雖然已是武漢大學(xué)的副校長(zhǎng)，行政事務(wù)繁忙，但他仍然執(zhí)著于研究和教學(xué)。為了保證教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量，李建成寧可推掉一些會(huì)議也要給學(xué)生授課。他將科研成果融入課程教學(xué)，隨時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，不斷優(yōu)化課程設(shè)置。同一門(mén)課，他每年的課件都不同，總是添些新知識(shí)。

“文藝復(fù)興時(shí)期是一個(gè)科學(xué)時(shí)代，大量人做了很多基礎(chǔ)性科研工作，鋪墊了現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。我們當(dāng)前所處的時(shí)代是一個(gè)技術(shù)時(shí)代，技術(shù)超前于科學(xué)，基礎(chǔ)研究在弱化?！崩罱ǔ烧f(shuō)。