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國家最高科學技術獎 | 李德仁:離開地球看地球,他在蒼穹之上擦亮「東方慧眼」

2024-06-24科學

圖說:中國科學院院士、中國工程院院士李德仁 來源/東方IC(下同)

中國科學院院士、中國工程院院士李德仁是國際著名的攝影測量與遙感學家,盡管已85歲高齡,依然活躍在科研一線。

大家都知道,院士是中國科學領域最高學術稱號,成功當選的無一不是領域翹楚。同時獲得兩院認可、獲得「雙院士」殊榮的,武漢大學李德仁教授便是其中一位。

他引領了中國傳統測繪到資訊化測繪遙感的根本性變革,推動了中國由遙感大國向遙感強國的跨越式發展,面對對地觀測領域的「卡脖子」難題,他加速追趕國際先進水平……今天,李德仁院士接過了沈甸甸的2023年度國家最高科學技術獎證書。

「我這一生的工作,就是讓測繪這一過程實作數位化、智慧化、自動化、即時化。」李德仁感慨。

解決測量學百年難題

1939年,李德仁出生於江蘇泰縣的書香門第,自小成績優異。高中時,受在課外興趣小組得到的測量學啟蒙,高考填報的12個誌願中,第八誌願便是航測與制圖。

結果,原本報考數學力學系、打算研究火箭的他,意外被剛成立一年的武漢測繪制圖學院錄取,專業是航空攝影測量。

新中國成立初期,大規模經濟建設和國防建設急需地圖資料,發展測繪技術迫在眉睫。在學校裏,他勤學好問、敢於質疑,給老師出的試卷、蘇聯專家編的教科書挑錯,正因如此,引起了「中國攝影測量與遙感學科之父」王之卓的註意。

1978年,國家恢復研究生招生考試,39歲的李德仁如願考上王之卓的研究生。三年後,李德仁院士以全優的成績獲得了碩士學位,站在中國測繪學界的前沿。

1982年,李德仁院士獲得赴西德學習交流的機會,在恩師的推薦下,他師從國際著名的攝影測量和遙感學家阿克曼教授。當時,阿克曼給了他一個航空測量領域極具挑戰的難題——找到一個理論,能同時區分偶然誤差、系統誤差和粗差。

誤差問題是當時的世界性難題,作為存取學者,李德仁在德國的時間只有兩年多。他每天工作十幾個小時,常在淩晨最後一個鎖門,又在清晨第一個開啟實驗室大門,最終僅用一年零四個月的時間,就用德語完成了博士論文。而他的博士論文,解決了世界測量學上的百年難題——中國李德仁的名字在整個國際航測界回蕩。

追上世界先進水平

「愛我中華」,這是李德仁的曾祖父留下的家訓首句。

從德國畢業時,包括史圖加特大學在內的國外多家研究機構向李德仁伸出了橄欖枝,面對邀約,李德仁毅然選擇回國,投入到祖國的建設中。

妻子朱宜萱在當時給他的信中寫道:「你是一頭牛,吃國家的草,一直到了45歲,你怎麽不為國家為人民產點奶?你現在應當回來擠奶了,這是你做貢獻的時候。」

回國後,李德仁加快了研究步伐,在他看來「有跨越才有創新,僅僅跟在人家後面做重復的研究,便總在後面」。面對世紀之交中國衛星、航空、地面系統等多方面存在差距的現狀,李德仁提出:「中國要有自己的高分辨率衛星,要有自己的測繪衛星。」

據統計,2008年時,美國已經擁有在軌衛星超過400顆,中國只有20多顆。世界上不少已開發國家已經有了自己的高分辨率對地觀測衛星系統,而中國則苦苦追趕。

那時中國核心元器件依賴進口,只能買到次等品的硬體,但李德仁說:「用起來必須跟人家一樣好,硬體不足軟體補!器件的毛病透過電腦的理論和演算法、人工智慧的方法給它補上。」

2010年,中國高分辨率對地觀測系統重大專項全面啟動實施,李德仁擔任計畫副組長。隨著「高分專項」的實施,比西方國家晚了近30年的中國遙感衛星研究,實作了從「有」到「好」的跨越式發展,衛星分辨率顯著提高,遙感資訊服務時間大大縮短,追上了世界先進水平。

「從我回國以後,了解中國跟外國的差距的時候,就認為我們要用最短的時間去追趕、去趕超,這個責任一直沒有停,一直沒有斷。」李德仁表示。

圖說:由武漢大學牽頭研制的「珞珈」系列衛星

從「玩微信」到「玩衛星」

針對衛星遙感存在的「成本高、效率低、不穩定、套用少」等問題,李德仁帶領的團隊把目光投向更遠——「東方慧眼」智慧遙感星座計畫。

目前,由武漢大學牽頭研制的「珞珈」系列衛星,已作為「先遣隊」已經出發。「珞珈一號01星」「珞珈二號01星」和「珞珈三號01星」相繼入軌,前往太空探路。

在2023年夏季河北省防汛救災中,「珞珈二號」衛星就曾發揮重要作用,當時透過「珞珈二號」衛星獲取河北受災地區上空的雷達影像,觀測到一處堤防決口,釋出預警當天幫助6000余人安全轉移,消除了安全隱患。「這就是雷達遙感的一個優勢,全天時,全天候,可以做到工程級的套用。」

按照李德仁的計劃,到2030年,搭建起一張集定位、導航、通訊、應急、搜救於一體的「太空網」,從「玩微信」到「玩衛星」,讓每個人都可以用手機呼叫頭頂的衛星,快速就能看到想看的地球圖片或視訊。

在武漢大學測繪學科師生眼裏,李德仁有口皆碑:他站得高、看得遠,是一位戰略型科學家。2022年,在第24屆國際攝影測量與遙感大會上,李德仁獲頒國際攝影測量與遙感領域最具影響力的獎項之一——布洛克金獎,成為中國獲此殊榮的第一人。

培養博士超過200名

在武漢大學,【測繪學概論】被譽為「最奢侈基礎課」——課程開設以來陸續有六位院士登台講授。

衛星導航定位、攝影測量與遙感、地理資訊系統……這些讓文科生一籌莫展,本專業大學生解釋起來卻又諱莫如深的專業術語,在李德仁的講授下,卻像聽故事充滿了趣味。

大學生們說,李德仁教授最會「賣關子」,調動學生情緒,啟發創新思維:把攝影機放到飛機上進行測量,會出現什麽問題?如果放到衛星上呢?見課堂氛圍活躍起來,李德仁順勢引入講課重點,「學問就藏在我們今天的講授裏,請看攝影測量……」

他一生都在馬不停蹄地推動攝影測量、遙感學科發展——不僅推動本學科的終身發展,也與其他學科的交叉發展。他說:「有的人喜歡鉆一點,鉆得很精,而我喜歡看得全一點、遠一點,堅持理論與實踐結合,抓多學科交叉融合。」

如今,李德仁培養的博士生已超200名,更是連續20多年堅持給大一新生講授專業基礎課。他常常把學生帶到科研一線「拉練」,把最難的問題交給學生,鼓勵學生發現問題、解決問題,不斷思考、大膽創新。

他還時常教導學生,科學道路上不能取巧,必須腳踏實地,一步一個腳印,「要有理論有實踐,先把理論學好,再繼續開展攻關,推廣實踐,這是老一輩傳承下來的」。

「一個人要用自己的本領為國家多做事。把自己的興趣、長處和國家的需求結合在一起,正是我所追求的。」李德仁說。

新民晚報記者 郜陽 整理