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国家最高科学技术奖 | 李德仁:离开地球看地球,他在苍穹之上擦亮「东方慧眼」

2024-06-24科学

图说:中国科学院院士、中国工程院院士李德仁 来源/东方IC(下同)

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁是国际著名的摄影测量与遥感学家,尽管已85岁高龄,依然活跃在科研一线。

大家都知道,院士是我国科学领域最高学术称号,成功当选的无一不是领域翘楚。同时获得两院认可、获得「双院士」殊荣的,武汉大学李德仁教授便是其中一位。

他引领了我国传统测绘到信息化测绘遥感的根本性变革,推动了我国由遥感大国向遥感强国的跨越式发展,面对对地观测领域的「卡脖子」难题,他加速追赶国际先进水平……今天,李德仁院士接过了沉甸甸的2023年度国家最高科学技术奖证书。

「我这一生的工作,就是让测绘这一过程实现数字化、智能化、自动化、实时化。」李德仁感慨。

解决测量学百年难题

1939年,李德仁出生于江苏泰县的书香门第,自小成绩优异。高中时,受在课外兴趣小组得到的测量学启蒙,高考填报的12个志愿中,第八志愿便是航测与制图。

结果,原本报考数学力学系、打算研究火箭的他,意外被刚成立一年的武汉测绘制图学院录取,专业是航空摄影测量。

新中国成立初期,大规模经济建设和国防建设急需地图资料,发展测绘技术迫在眉睫。在学校里,他勤学好问、敢于质疑,给老师出的试卷、苏联专家编的教科书挑错,正因如此,引起了「中国摄影测量与遥感学科之父」王之卓的注意。

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。三年后,李德仁院士以全优的成绩获得了硕士学位,站在中国测绘学界的前沿。

1982年,李德仁院士获得赴联邦德国学习交流的机会,在恩师的推荐下,他师从国际著名的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,作为访问学者,李德仁在德国的时间只有两年多。他每天工作十几个小时,常在凌晨最后一个锁门,又在清晨第一个打开实验室大门,最终仅用一年零四个月的时间,就用德语完成了博士论文。而他的博士论文,解决了世界测量学上的百年难题——中国李德仁的名字在整个国际航测界回荡。

追上世界先进水平

「爱我中华」,这是李德仁的曾祖父留下的家训首句。

从德国毕业时,包括斯图加特大学在内的国外多家研究机构向李德仁伸出了橄榄枝,面对邀约,李德仁毅然选择回国,投入到祖国的建设中。

妻子朱宜萱在当时给他的信中写道:「你是一头牛,吃国家的草,一直到了45岁,你怎么不为国家为人民产点奶?你现在应当回来挤奶了,这是你做贡献的时候。」

回国后,李德仁加快了研究步伐,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」。面对世纪之交我国卫星、航空、地面系统等多方面存在差距的现状,李德仁提出:「中国要有自己的高分辨率卫星,要有自己的测绘卫星。」

据统计,2008年时,美国已经拥有在轨卫星超过400颗,中国只有20多颗。世界上不少发达国家已经有了自己的高分辨率对地观测卫星系统,而中国则苦苦追赶。

那时我国核心元器件依赖进口,只能买到次等品的硬件,但李德仁说:「用起来必须跟人家一样好,硬件不足软件补!器件的毛病通过计算机的理论和算法、人工智能的方法给它补上。」

2010年,我国高分辨率对地观测系统重大专项全面启动实施,李德仁担任项目副组长。随着「高分专项」的实施,比西方国家晚了近30年的中国遥感卫星研究,实现了从「有」到「好」的跨越式发展,卫星分辨率显著提高,遥感信息服务时间大大缩短,追上了世界先进水平。

「从我回国以后,了解中国跟外国的差距的时候,就认为我们要用最短的时间去追赶、去赶超,这个责任一直没有停,一直没有断。」李德仁表示。

图说:由武汉大学牵头研制的「珞珈」系列卫星

从「玩微信」到「玩卫星」

针对卫星遥感存在的「成本高、效率低、不稳定、应用少」等问题,李德仁带领的团队把目光投向更远——「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,已作为「先遣队」已经出发。「珞珈一号01星」「珞珈二号01星」和「珞珈三号01星」相继入轨,前往太空探路。

在2023年夏季河北省防汛救灾中,「珞珈二号」卫星就曾发挥重要作用,当时通过「珞珈二号」卫星获取河北受灾地区上空的雷达图像,观测到一处堤防决口,发布预警当天帮助6000余人安全转移,消除了安全隐患。「这就是雷达遥感的一个优势,全天时,全天候,可以做到工程级的应用。」

按照李德仁的计划,到2030年,搭建起一张集定位、导航、通信、应急、搜救于一体的「太空网」,从「玩微信」到「玩卫星」,让每个人都可以用手机调用头顶的卫星,快速就能看到想看的地球图片或视频。

在武汉大学测绘学科师生眼里,李德仁有口皆碑:他站得高、看得远,是一位战略型科学家。2022年,在第24届国际摄影测量与遥感大会上,李德仁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。

培养博士超过200名

在武汉大学,【测绘学概论】被誉为「最奢侈基础课」——课程开设以来陆续有六位院士登台讲授。

卫星导航定位、摄影测量与遥感、地理信息系统……这些让文科生一筹莫展,本专业大学生解释起来却又讳莫如深的专业术语,在李德仁的讲授下,却像听故事充满了趣味。

大学生们说,李德仁教授最会「卖关子」,调动学生情绪,启发创新思维:把摄像机放到飞机上进行测量,会出现什么问题?如果放到卫星上呢?见课堂氛围活跃起来,李德仁顺势引入讲课重点,「学问就藏在我们今天的讲授里,请看摄影测量……」

他一生都在马不停蹄地推动摄影测量、遥感学科发展——不仅推动本学科的终身发展,也与其他学科的交叉发展。他说:「有的人喜欢钻一点,钻得很精,而我喜欢看得全一点、远一点,坚持理论与实践结合,抓多学科交叉融合。」

如今,李德仁培养的博士生已超200名,更是连续20多年坚持给大一新生讲授专业基础课。他常常把学生带到科研一线「拉练」,把最难的问题交给学生,鼓励学生发现问题、解决问题,不断思考、大胆创新。

他还时常教导学生,科学道路上不能取巧,必须脚踏实地,一步一个脚印,「要有理论有实践,先把理论学好,再继续开展攻关,推广实践,这是老一辈传承下来的」。

「一个人要用自己的本领为国家多做事。把自己的兴趣、长处和国家的需求结合在一起,正是我所追求的。」李德仁说。

新民晚报记者 郜阳 整理