李德仁，給衛(wèi)星裝上看地球的眼睛

2024年6月24日，2023年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)揭曉，來自武漢大學(xué)的中國(guó)科學(xué)院院士、測(cè)繪遙感學(xué)家李德仁獲此殊榮。李德仁院士在近四十年的科研生涯中，全身心投入測(cè)繪遙感技術(shù)研究，推動(dòng)我國(guó)測(cè)繪遙感產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，為中國(guó)成為遙感強(qiáng)國(guó)作出了突出貢獻(xiàn)。

水泥工人的研發(fā)

李德仁與測(cè)繪遙感的交集是從大學(xué)開始的。高考填志愿時(shí)，他報(bào)考的是北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，打算畢業(yè)后研究火箭，結(jié)果卻意外被剛成立一年的武漢測(cè)量制圖學(xué)院（現(xiàn)為武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院）錄取，專業(yè)則是航空攝影測(cè)量。在大學(xué)校園里，李德仁幾乎看遍了圖書館中所有的測(cè)繪學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)，積累了深厚的理論基礎(chǔ)。他不僅成績(jī)優(yōu)異，還敢于質(zhì)疑，“不知天高地厚”地給老師出的試卷、蘇聯(lián)專家編寫的教科書挑錯(cuò)，引起了時(shí)任院長(zhǎng)王之卓教授的注意。王之卓找到他，進(jìn)行了一次深入交流，并鼓勵(lì)李德仁本科畢業(yè)后報(bào)考自己的研究生?？荚嚳颇抗踩T，考試結(jié)果是：李德仁兩門滿分、一門99分。

就在這時(shí)，命運(yùn)卻發(fā)生了轉(zhuǎn)折。因?yàn)闄n案里一份“莫須有”的材料，他被取消了研究生錄取資格，分配到石家莊一家水泥制品廠工作，主要任務(wù)是打水泥電桿。面對(duì)如此打擊，李德仁不曾失去希望，始終沒有放棄專業(yè)學(xué)習(xí)。打水泥電桿是苦力活，李德仁跟廠里的工人們一起，三班倒地打榔頭、綁鋼筋、灌混凝土水泥，從不拈輕怕重。在當(dāng)水泥廠工人的一年時(shí)間里，他與團(tuán)隊(duì)成員成功地研制了一種新型的硫鋁酸鹽水泥。

1978年，國(guó)家恢復(fù)研究生招生，李德仁再次報(bào)考武漢測(cè)繪學(xué)院，如愿在王之卓門下攻讀碩士學(xué)位，從事解析攝影測(cè)量研究，畢業(yè)后留校任教。

“李德仁方法”

1982年，李德仁參加出國(guó)選拔考試，以第一名的成績(jī)獲得到德國(guó)交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，師從著名攝影測(cè)量與遙感學(xué)家阿克曼教授。阿克曼交給李德仁一項(xiàng)任務(wù)，“找到一個(gè)理論，能同時(shí)區(qū)分偶然誤差、系統(tǒng)誤差和粗差。”誤差問題是當(dāng)時(shí)的世界性難題，況且李德仁在德國(guó)的時(shí)間只有兩年，能完成這個(gè)艱巨的任務(wù)嗎？

李德仁接受了挑戰(zhàn)，在阿克曼的全力支持下，他每天工作十幾個(gè)小時(shí)，最終僅用一年零四個(gè)月的時(shí)間，成功創(chuàng)立了誤差可區(qū)分性理論，解決了測(cè)量學(xué)領(lǐng)域的世界性百年難題，被國(guó)際測(cè)繪界稱為“李德仁方法”，這項(xiàng)成果讓他獲得了斯圖加特大學(xué)博士論文的歷史最高分，并榮獲1988年“漢莎航空測(cè)量獎(jiǎng)”。

“李德仁方法”的獨(dú)特之處在于，它能夠同時(shí)處理不同類型的誤差，并在處理過程中不斷提高精度，幫助科學(xué)家們從海量的測(cè)量數(shù)據(jù)中提取精確的地理信息，是地圖繪制、地球變化監(jiān)測(cè)等工作強(qiáng)有力的工具支撐。

隨著李德仁在學(xué)術(shù)界逐漸聲名顯露，多家國(guó)外科研機(jī)構(gòu)向他伸出橄欖枝，承諾的待遇十分優(yōu)厚。妻子朱宜萱知道后，立即給他寫信，信中說：“你是一頭牛，吃國(guó)家的草，一直到了45歲，怎能不為國(guó)家、人民產(chǎn)點(diǎn)奶？你現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)回來擠奶了，這是你做貢獻(xiàn)的時(shí)候，快點(diǎn)回來吧！”即使妻子不寫信，李德仁也絕不會(huì)被國(guó)外優(yōu)厚的待遇所誘惑，他一直沒有忘記家訓(xùn)中曾祖父留下的“愛我中華，興我家邦”的八字訓(xùn)誡，他認(rèn)為，“科學(xué)沒有國(guó)界，科學(xué)家是有國(guó)界的?！?/p>

1985年2月，李德仁踏上歸國(guó)的路途，回到母校任教，主要研究航空攝影測(cè)量。不久，李德仁接到了一個(gè)重要的測(cè)繪任務(wù)——為中國(guó)和某鄰國(guó)邊界測(cè)圖。經(jīng)過深思熟慮后，他把GPS放到飛機(jī)上，運(yùn)用GPS空中三角測(cè)量技術(shù)，順利完成了邊界測(cè)圖任務(wù)。

可別小看這次航測(cè)，這是中國(guó)人第一次通過機(jī)載GPS系統(tǒng)進(jìn)行的野外測(cè)量工作，不僅節(jié)省人力物力，而且更安全可靠，標(biāo)志著我國(guó)航空測(cè)量水平質(zhì)的飛躍。此后，李德仁相繼完成了海南島、虎跳峽多地的航測(cè)測(cè)圖。

2008年，李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展遙感衛(wèi)星的設(shè)計(jì)研究。當(dāng)時(shí)，美國(guó)在軌衛(wèi)星已經(jīng)超過四百顆，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)，而我國(guó)仍然處于苦苦追趕的局面。最為不利的是，當(dāng)時(shí)衛(wèi)星系統(tǒng)的元件依賴進(jìn)口，特別是核心元件被禁運(yùn)，買到的大多是次品元件，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星應(yīng)用范圍受到嚴(yán)重制約。

為扭轉(zhuǎn)不利局面，李德仁主持設(shè)計(jì)論證了我國(guó)第一顆民用測(cè)繪衛(wèi)星“資源三號(hào)”的參數(shù)系統(tǒng)，大幅度提高了衛(wèi)星遙感影像的自主定位精度，有效解決了“卡脖子”的技術(shù)難題。

2010年，我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)全面啟動(dòng)實(shí)施，李德仁被委以重任，擔(dān)任項(xiàng)目組副組長(zhǎng)。經(jīng)過十年的技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的自主可控。由此，比西方晚了近三十年的中國(guó)遙感衛(wèi)星研究，實(shí)現(xiàn)了從“有”到“好”的跨越式發(fā)展，衛(wèi)星分辨率提高到了民用0.5米，遙感信息服務(wù)時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短至8分鐘，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

追趕科技不停步

什么是遙感衛(wèi)星？通俗地講，就是給衛(wèi)星裝上看地球的眼睛，它可以從太空看地球表面的任何地方，看得越清晰，獲得的可用信息就越多。遙感技術(shù)的用途十分廣泛，從城市規(guī)劃、防火救災(zāi)、農(nóng)田水利、氣象預(yù)警到國(guó)防安全等領(lǐng)域，無不與遙感技術(shù)息息相關(guān)。

為進(jìn)一步提升我國(guó)遙感衛(wèi)星技術(shù)水平，李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了“通導(dǎo)遙”一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，啟動(dòng)“珞珈”系統(tǒng)科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星工程，成功研制并發(fā)射了四顆珞珈系列衛(wèi)星。

在2023年夏季河北省防汛救災(zāi)中，“珞珈二號(hào)”衛(wèi)星發(fā)揮了重要作用。當(dāng)時(shí)，防汛工作人員通過“珞珈二號(hào)”衛(wèi)星獲取河北受災(zāi)地區(qū)上空的雷達(dá)圖像，觀測(cè)到一處堤防決口，立即發(fā)布預(yù)警信息，當(dāng)天幫助六千余人安全轉(zhuǎn)移，消除了安全隱患?！斑@就是雷達(dá)遙感的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，全天時(shí)、全天候，可以做到工程級(jí)的應(yīng)用?！?/p>

雖然已是行業(yè)泰斗，但在朱宜萱眼中，李德仁還是大學(xué)初識(shí)時(shí)那副身形瘦削卻厚植家國(guó)情懷的模樣。大學(xué)期間，李德仁是學(xué)習(xí)委員，朱宜萱經(jīng)常請(qǐng)他幫忙在圖書館占座位，一來二去，志同道合的他們走到了一起。在此后的歲月里，夫妻二人互相扶持，均在測(cè)繪遙感領(lǐng)域建樹卓越。

李德仁雖然幾年前已經(jīng)退休，但仍然頻繁出現(xiàn)在講臺(tái)上，報(bào)效祖國(guó)的赤子之心未改。針對(duì)我國(guó)衛(wèi)星遙感存在“成本高、效率低、不穩(wěn)定、應(yīng)用少”等諸多問題，他正在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)施一個(gè)宏大的計(jì)劃——兩百多顆衛(wèi)星組網(wǎng)的“東方慧眼”智能遙感衛(wèi)星星座計(jì)劃。到2030年，將達(dá)到通信導(dǎo)航遙感一體化，天地網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。到那時(shí)，遙感衛(wèi)星將飛入尋常百姓家，實(shí)現(xiàn)大眾“玩微信”向“玩衛(wèi)星”時(shí)代轉(zhuǎn)變。

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編輯 許宵雪 1850735471@qq.com