玩轉(zhuǎn)地球
——記中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所副研究員譚劍

本刊記者 宋 潔

致力遙感研究的譚劍

早在2005年，谷歌地球面向全球推出，就把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在了一個(gè)地球的三維模型上。利用google earth你可前往世界任何地方，查看衛(wèi)星圖像、地圖、地形、3D建筑物等，探索豐富的地理內(nèi)容，保存參觀場(chǎng)所并與他人分享。

數(shù)字地球是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶運(yùn)用海量地球信息對(duì)地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來(lái)支持和改善人類活動(dòng)和生活質(zhì)量。

“這個(gè)研究領(lǐng)域非常有意義，用途非常多?！弊T劍向記者介紹，“數(shù)字地球是直接把整個(gè)地球作為一個(gè)空間范圍，用數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理相關(guān)信息，我們的這個(gè)思想比谷歌地球還要早?！?/p>

最終走上數(shù)字地球信息系統(tǒng)領(lǐng)域的研究道路，這對(duì)譚劍可謂一波三折。從學(xué)霸落入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，讀研時(shí)又被調(diào)劑到華中農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院從事土地管理研究，但譚劍始終沒(méi)有放棄。直到2005，他如愿考入了中科院遙感所數(shù)字地球與導(dǎo)航研究室?guī)煿プx博士。讀博期間，受到導(dǎo)師楊崇俊研究員的深深影響，“他始終有做事的使命感，不僅非常努力而且非常有毅力?！?/p>

2008年博士畢業(yè)以來(lái)，譚劍就一直從事數(shù)字地球相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵算法的科研工作，參與和承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、“863計(jì)劃”、科技支撐項(xiàng)目，涉及安防、大遺址仿真重建、高性能地圖服務(wù)、虛擬地學(xué)要素等；在網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)、三維可視化系統(tǒng)研發(fā)、算法分析和并行處理、空間信息模型等方面發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，累計(jì)開(kāi)發(fā)了10余套二維、三維軟件系統(tǒng)；研發(fā)了多個(gè)涉及三維空間信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸和可視化交互的關(guān)鍵算法；對(duì)三維仿真技術(shù)前沿及基于GPU的數(shù)值運(yùn)算領(lǐng)域有較深入的了解，是國(guó)內(nèi)OpenScenegraph早期研究者之一。

用空間信息系統(tǒng)技術(shù)把大運(yùn)河沿線的空間信息、文物信息串聯(lián)起來(lái)，這本身對(duì)文物管理來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的幫助。譚劍和團(tuán)隊(duì)通過(guò)采集沿線空間數(shù)據(jù)，做出三維信息系統(tǒng)，對(duì)大運(yùn)河遺址虛擬場(chǎng)景建模，雖然過(guò)程繁瑣辛苦，但最終成果得到了文物局和相關(guān)專家的一致認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)。

如果說(shuō)大運(yùn)河這項(xiàng)工程是“粗活”的話，那么三維安保系統(tǒng)則是“瓷器活”，每個(gè)代碼都要確保安全和可靠。連續(xù)數(shù)月全封閉式的開(kāi)發(fā)，譚劍說(shuō)不僅在技術(shù)層面得到鍛煉，更讓自己坐得住冷板凳，無(wú)論在什么情況下都能鉆研下去。日日夜夜的堅(jiān)持，譚劍和團(tuán)隊(duì)做出的三維安保系統(tǒng)發(fā)揮出了重大作用，并為我國(guó)重大會(huì)議、60周年閱兵慶典、國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人出訪等提供強(qiáng)有力的安全保障。

而讓譚劍感到比較自豪的研究，莫過(guò)于“用GPU做物理粒子的模擬運(yùn)算”取得的創(chuàng)新性成果。目前，這一算法在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)行列。

硬件的選用決定了軟件源的書(shū)寫(xiě)，譚劍利用GPU硬件網(wǎng)格矩陣天然并行式的特點(diǎn)與物理運(yùn)算結(jié)合，從技術(shù)角度到應(yīng)用角度實(shí)現(xiàn)對(duì)自然現(xiàn)象的空間仿真，成功仿真出降雨在復(fù)雜地形的實(shí)時(shí)交互，及其匯流過(guò)程。

把文化遺產(chǎn)和數(shù)字地球相結(jié)合，研究祖國(guó)的大好河山，也是譚劍的興趣所在，他已在三維古建筑空間信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸方面做出了創(chuàng)新性成果，譚劍希望在數(shù)字地球的基礎(chǔ)上，能對(duì)現(xiàn)代建筑提出模式和范式，把研究應(yīng)用到實(shí)際中。

“要做實(shí)際的問(wèn)題，哪怕是細(xì)節(jié)上的改善?！边@是譚劍的科研態(tài)度。一路走來(lái)，要感謝的人太多，譚劍始終記著對(duì)自己有知遇之恩的中科院遙感所范湘濤研究員的話：“一切都離不開(kāi)科學(xué)院這個(gè)平臺(tái)和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)支持，關(guān)鍵時(shí)刻不能掉鏈子?！弊T劍說(shuō)：“我沒(méi)有高大上的理想，只是好好干，不混日子?！?/p>