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45岁用一篇论文解百年难题，85岁他站上国家最高科技领奖台
来源：互联网
2024-11-12 00:18:39 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
从跋山涉水扛着机器测量，到航空遥感再到卫星遥感，测绘遥感学科领域随着技术的迭代在迅速变化。“我这一生的工作，就是让测绘实现数字化、智能化、自动化、实时化。”尽管已85岁高龄，李德仁院士依然步履不停。他用不停歇的思考、不停歇的创新，引领我国实现从传统测绘向信息化测绘遥感的根本性变革，使中国走上遥感强国的创新之路。2024年，这位中国测绘界“泰斗”，问鼎国家最高科学技术奖。
人不能虚度一生
“爱我中华、兴我家邦，少小勤学、车胤孙康，弦歌雅乐、翰墨传香，尊师益友、孝德永彰，和亲睦邻、扶幼尊长……克勤克俭、家道隆昌。”“李氏家训”中的80个字，李德仁烂熟于心。无论是少时求学，长大后深造，还是工作后遇到困难，李德仁常用“家训”勉励自己。
李德仁于1963年本科毕业并以高分考取硕士研究生，但因为档案里一份“莫须有”的材料，被取消了录取资格。之后，李德仁面对的是长达15年的人生逆境。即使被下放到五七干校，他依然坚持学习。1978年国家恢复研究生招生，李德仁终于回到校园。这一年，他已经39岁。
“顺境也好，逆境也好，都要自信自尊，正如一块白布，可以做顶帽子给别人戴头上，也可以做块垫子，让人坐在身下……人不能虚度一生，要为国家作点贡献。”家国情怀、坚韧顽强的意志让他虽面对时代的风暴依然屹立不倒。
武汉大学测绘实验室进门处立有李德仁恩师王之卓的塑像，王之卓与夏坚白、陈永龄三人被誉为中国测量的创始人，他们合力改善了当时中国测量落后的局面。
李德仁仍记得自己与恩师王之卓的相识。读书期间，他发现了苏联教科书上的几处错误，于是写了3篇学术文章进行阐释，并托同学转给王之卓。让李德仁意外的是，当时作为系主任的王之卓竟邀请他到家中讨论直至夜深。
▲1991年，李德仁在瑞士苏黎世理工大学工作
1978年，国家恢复研究生招生考试，39岁的李德仁如愿考上王之卓的研究生。3年后，李德仁以全优的成绩获得硕士学位。1982年，李德仁获得赴联邦德国交流学习的机会，在王之卓的推荐下，他师从国际著名摄影测量和遥感学家阿克曼教授。当时，阿克曼给了他一个航空测量领域极具挑战的难题——找到一个理论，能同时区分偶然误差、系统误差和粗差。
误差问题是当时的世界性难题，李德仁每天工作十几个小时，最终仅用一年零四个月的时间，就用德语完成了博士论文。他的博士论文答辩成绩是1分 5星，成为当时斯图加特大学的最高分纪录。在回国前的一次聚会上，阿克曼教授破例公布了李德仁的论文评语，国际著名理论大地测量学家格拉发伦特教授写道：“我为此文而激动，它解决了一个困扰测量理论与实践达一百多年的难题。”因为把粗差发现的理论上升到粗差和系统误差区分的理论上，他荣获了联邦德国的汉莎航空测量奖。如今，世界上每个国家，在校正航测平差系统时都要用李德仁的理论。
从德国毕业时，国外多家科研机构向李德仁伸出了橄榄枝。面对邀约，他毅然回国。李德仁心中所想，正如妻子朱宜萱在信中所写：“你是一头牛，吃国家的草，一直到45岁，你现在应当回来挤奶了，这是你作贡献的时候。”
从落后走到前列
1985年3月，李德仁站到了母校的讲台上，他不讲职称和待遇，给本科生开了3门课。一年后他破格晋升为教授，1991年当选为中国科学院院士，1994年当选为中国工程院院士、欧亚科学院院士，1997年当选武汉测绘科技大学校长，直到学校2000年与武汉大学合并。
回国不久，李德仁接到一个艰巨的测绘任务——在雷区为中国和某邻国边界测图。绵长的边界线或隐于群山中，或分布在险要之地，地下还可能埋有地雷。在短时间内迅速摸清情况，单靠人工测绘不行。李德仁提出“把GPS放到飞机上”，运用“GPS空中三角测量”技术，他很快完成了无须地面控制点的边界测图任务。这是中国人第一次通过机载GPS系统为边界测图。此后他凭借这一技术又完成了我国海南岛、虎跳峡等多地的航测测图。
世纪之交，面对我国卫星、航空、地面系统等多方面落后于人的现状，李德仁心急如焚。在他看来“有跨越才有创新，仅仅跟在人家后面做重复的研究，便总在后面，中国要有自己的高分辨率卫星。”2002年，李德仁作为牵头人向国家提出“建设我国高分辨率对地观测系统”，这一建议得到肯定，在2005年正式立项，并被列入我国16个国家重大专项之一。
历时15年，“高分专项”建设成绩斐然，基本满足了经济发展、国防建设与大众民生的重大需求，使我国的卫星遥感及其应用赶上了世界先进水平。2020年，相关研究“天空地遥感数据高精度智能处理关键技术及应用”获得国家科技进步奖一等奖。
“这项成果是我们在元器件受限的情况下，用中国人的智慧，用我们的数学和过程控制方法，达到了世界一流水平。”李德仁自豪地说。
从卫星数据85%依赖国外进口，到实现85%的自给率，再到向其他国家出口，我国的测绘遥感科技，一步步从落后，走到了世界前列，建立起了真正的“中国人自己的全球观测系统”。在自主自立这一原动力的驱使下，李德仁还带领团队，将国产卫星遥感影像定位精度从300米提高到0.5米以内；研制了我国天-空-地3S集成的测绘遥感系统；建立了自主可控的国产地理信息技术体系；6次获得国家科技进步奖。
“高分专项”的实施，让比西方国家晚了近30年的中国遥感卫星研究，实现了从无到有、从有到优的跨越式发展，卫星分辨率提高到了民用0.5米，遥感信息服务时间从数小时缩短至8分钟，追上了世界先进水平。
▲2012年，李德仁（左一）被授予国际摄影测量与遥感学会荣誉会员
李德仁一直认为，科研人员的成果，无论是技术还是产品，都应该取之于民、用之于民。“每个行业、每个家庭、每个人的衣食住行都离不开测绘。”青藏铁路，通过自主产品“三维立体地图”，管理人员只需点击鼠标，就能监管千里之外的沿路设施；北京奥运会，李德仁带领专家团队，从奥运会申办、场馆建设到成功举办，全方位提供专业的“贴身服务”；数字敦煌，李德仁课题组运用测绘遥感新技术，致力于将莫高窟外形、洞内雕塑等全部文化遗迹，以毫米级精度虚拟在电脑里，集文化遗产保护、文化教育、文化旅游于一体……
但有件事，李德仁至今无法释怀。2008年，汶川发生大地震。抗震救灾过程中，遥感卫星的缺失导致人们无法第一时间获取灾后信息，不能在72小时黄金救援时间内为救援人员提供更多帮助。他说，那时我国只有3米分辨率的遥感卫星，而且数量很少，无法“看清”汶川的情况。“做了一辈子遥感，却不能满足抗震救灾的要求，我们有愧呀！”好在经过十多年的努力，目前我国遥感卫星已经达到了这一精度。
事实上，汶川救灾中，遥感技术在当时的条件下依然发挥了不小作用。比如，唐家山在地震中被削去一半，形成蓄水近3亿立方米的悬湖，一旦崩塌，将给绵阳等地几百万人带来巨大灾难。到底该怎么办，相关部门实难决策。
紧急关头，李德仁主动请缨赶赴汶川，带领武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室团队，对唐家山堰塞湖地形进行了扫描，运用航空遥感获得堰塞湖水位、水流流速、压力等详细数据，完成了最精细的三维数字高程模型。根据数据分析结果，他们认为唐家山堰塞湖虽险，但依然是稳固的，可以用明渠导流的办法排除风险。团队将这些数据呈报给抗震救灾指挥部，为正确处置险情提供了科学依据。
同样是救灾，在2023年夏季防汛之际，李德仁团队提出了建议——“赶快组织撤离”。正是这个建议让6400多名群众转危为安。那时，李德仁团队自主研发的“珞珈二号”卫星获取了河北受灾地区上空的雷达图像，并观测到一处堤防决口。团队立即向有关部门发布预警。事实证明，这一及时预警避免了一场靠传统手段“难以预防的灾难”。
国家有需要、人民有需求的地方，总能出现李德仁和团队的身影。
以实际行动诠释科学家精神的真谛，李德仁荣获了“2021最美科技工作者”称号。作为摄影测量、遥感和地球空间信息科学的领军人物，李德仁也得到了国际学术界的高度认可。2022年6月，他获颁国际摄影测量与遥感领域最具影响力的奖项之一——布洛克金奖，成为我国获此殊荣的第一人。
擦亮“东方慧眼”
美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（Galileo）和中国的北斗卫星导航系统（BDS）是目前全球四大卫星定位系统。一般情况下，为使卫星导航系统精度提高到厘米级甚至毫米级，构建卫星定位系统需要在地面布局基准站，
当初某国布局卫星导航系统，在包括中国在内的很多国家和地区建了几千个基准站。2020年中国布局北斗需要在该国建基准站，却遭到了拒绝。在此背景下，李德仁带队攻关，创造性地研究出中国第一个低轨卫星导航增强系统和室内外一体化亚米级手机导航定位系统。有了这些系统，中国的北斗卫星在不到某国建基准站的情况下，定位精度同样能达到极高水平。这一颠覆性重大创新成果的取得，意味着中国在这项高精尖技术上已经领先世界。
▲李德仁学生龚健雅（右）、李平湘（左）获金牛奖
近年来，李德仁带领的武大测绘团队继续向前，针对我国卫星遥感存在“成本高、效率低、不稳定、应用少”等诸多问题，他们把目光投向了一项更宏大的工程——“东方慧眼”智能遥感星座项目。
目前，由武汉大学牵头研制的“珞珈”系列卫星，作为“先遣队”已经出发。“珞珈一号01星”在2018年成功升空，“珞珈二号01星”“珞珈三号01星”在2023年成功入轨，前往太空探路。
2024年5月21日12时15分，“珞珈三号”科学试验卫星02星搭载“快舟”十一号运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功升空，并顺利进入预定轨道。
接到来自酒泉的消息，李德仁很高兴。担任这颗卫星首席科学家的龚健雅院士是李德仁的学生，也是测绘遥感团队的成员。这颗卫星具有0.5米分辨率全色成像、10米分辨率高光谱成像，数据将更加高效、精准，获取将更加便捷。
随着一颗颗卫星陆续升空，未来，整个星座预计将有200余颗卫星在轨，包括高分辨率光学和雷达卫星、高光谱卫星和热红外卫星，“东方慧眼”将搭建起一张集定位、导航、通信、应急、搜救于一体的“太空网”。这张网将帮助人们将地球看得更快、更清、更准、更全、更懂。
“到那时，我们的卫星使用成本会更低，每个人都有望轻松使用卫星数据，都可以用手机调用头顶的卫星，从‘玩微信’到‘玩卫星’，3至5分钟就能看到想看的地球图片或视频，享受卫星带来的红利。这些卫星将为国家创造万亿级新质生产力，服务于人类社会的可持续发展。”对未来，李德仁心怀憧憬。
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