音頻科普：-堅(jiān)持26年只為“勾勒”精準(zhǔn)地球

在節(jié)目一開始，我們一起來(lái)思考一個(gè)問題：如果靜止的地球是“圓”的，那么自轉(zhuǎn)的地球由于受地球離心力的影響，就會(huì)變成“扁”的。何時(shí)“圓”，何時(shí)“扁”呢？
　　這個(gè)問題，讓武漢大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士李建成琢磨了20多年。在現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)領(lǐng)域，他決心要“勾勒”出一個(gè)精準(zhǔn)的地球。
　　榮獲2016年度何梁何利基金“科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”的李建成，向這一科研夢(mèng)想又近了一步。
　　1993年，博士畢業(yè)后的李建成成為當(dāng)時(shí)武漢測(cè)繪科技大學(xué)的一名年輕教師。就在1996年他留校后不久，獲得了國(guó)家杰出青年基金的資助。在國(guó)家杰出青年基金的支持下，李建成在重力場(chǎng)模型建立、衛(wèi)星測(cè)高以及大地測(cè)量學(xué)的地學(xué)應(yīng)用研究方面，做了很多重要的工作，這為他后來(lái)的學(xué)術(shù)研究打下了基礎(chǔ)。
　　從選擇做大地測(cè)量研究的那天起，李建成就向“確定1厘米級(jí)精度大地水準(zhǔn)面”這一技術(shù)難題發(fā)起挑戰(zhàn)，力求建立一個(gè)統(tǒng)一精確的“全國(guó)大地水準(zhǔn)面”?！按蟮厮疁?zhǔn)面”是一個(gè)過于專業(yè)的名詞。這個(gè)概念在1873年提出以來(lái)，確定精密大地水準(zhǔn)面就成為全球大地測(cè)量學(xué)家努力攻克的目標(biāo)。到了20世紀(jì)90年代，國(guó)際大地測(cè)量領(lǐng)域把“確定1厘米級(jí)精度大地水準(zhǔn)面”列為世紀(jì)性難題，并作為測(cè)繪學(xué)科21世紀(jì)的全局性戰(zhàn)略目標(biāo)。
　　李建成的博士生導(dǎo)師、中國(guó)工程院院士寧津生對(duì)這一概念的解釋是這樣的：“沒有一個(gè)統(tǒng)一的大地水準(zhǔn)面，就無(wú)法測(cè)出海拔高度。為了定出一個(gè)起始面，我們?cè)O(shè)想海平面是個(gè)靜止不動(dòng)的水面，這個(gè)水面就是大地水準(zhǔn)面。如果有一個(gè)精確的全國(guó)大地水準(zhǔn)面，測(cè)繪領(lǐng)域的許多問題會(huì)變得既簡(jiǎn)單又省時(shí)省力。”
　　世界上沒有一把“尺子”，可以直接測(cè)量崇山峻嶺相對(duì)平均海水面的高度。傳統(tǒng)測(cè)量方法依靠人工外部作業(yè)逐點(diǎn)傳遞，埋設(shè)地面標(biāo)石，來(lái)獲得高程信息。高程，一般指的是以平靜的海平面為起算面。但是這種方法常常需要國(guó)家測(cè)繪、水利等多部門通力合作，花費(fèi)10年的時(shí)間，才能建立國(guó)家高程控制網(wǎng)。
　　然而，這種依靠人工標(biāo)石的定位模式，由于地面沉降、地震災(zāi)害等原因，標(biāo)石很容易遭到破壞。另外，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量效率也比較低，同時(shí)還具有山區(qū)難作業(yè)、不能跨海傳遞的局限性。
　　為了改變傳統(tǒng)做法、減少誤差，建立準(zhǔn)確的地球表面空間三維數(shù)字化模型，李建成及其團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出，用大地水準(zhǔn)面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)石，建立國(guó)家現(xiàn)代高程基準(zhǔn)。
　　這一模型替代了覆蓋全國(guó)的水準(zhǔn)標(biāo)石點(diǎn)，從傳統(tǒng)升級(jí)到現(xiàn)代，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高程基準(zhǔn)建立與維持模式的一次變革性轉(zhuǎn)變。
　　轉(zhuǎn)變只是第一步，下一個(gè)目標(biāo)，李建成瞄向了我們一開始說(shuō)到的世紀(jì)性難題——“確定1厘米級(jí)精度大地水準(zhǔn)面”。這道難題一解就是26年。
　　至于為什么一定要追求更高的精度，李建成說(shuō)道，跟老百姓蓋房子是一樣的。蓋房子前，首先要確定方位；建的時(shí)候，還要放線，來(lái)確保房子不偏不斜。我們的技術(shù)是為了定位大山、大河等大地上的物體、空間的位置。比如城市開建的地鐵隧道，一般都是從兩個(gè)方向同時(shí)開建，如果精度不高，兩邊合龍時(shí)，隧道口就沒有辦法對(duì)上。
　　1990年起，李建成團(tuán)隊(duì)用26年的時(shí)間完成了精度“三級(jí)跳”——他將我國(guó)大地水準(zhǔn)面精度提高到小于1分米，省級(jí)大地水準(zhǔn)面的精度提高到3—5厘米，城市大地水準(zhǔn)面精度提高到1厘米。這一成果已經(jīng)規(guī)?；茝V應(yīng)用到我國(guó)200多個(gè)省市區(qū)域的大地水準(zhǔn)面精化工程，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
　　26年前，“大地水準(zhǔn)面”還只是一個(gè)比較偏門的專業(yè)名詞，很少有人問津。但李建成卻一頭扎進(jìn)去，并且樂在其中。李建成說(shuō)：“興趣是動(dòng)力之源，研究興趣一旦建立起來(lái)，就可以由被動(dòng)研究轉(zhuǎn)為主動(dòng)研究。我們要有工匠精神，盯著一件事情，就一定要把這件事情做透?！?br> 　　2008年汶川地震，使當(dāng)?shù)卮蟮鼗鶞?zhǔn)遭到破壞，李建成團(tuán)隊(duì)采用大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)，在不到1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就建立起了現(xiàn)代化測(cè)繪基準(zhǔn)，而用傳統(tǒng)技術(shù)手段重建至少需要3年的時(shí)間。
　　在玉樹地震、舟曲泥石流等重大自然災(zāi)害中，應(yīng)急測(cè)繪保障急需正射影像圖，大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)再次起到關(guān)鍵作用。在短短的不到10小時(shí)內(nèi)就完成了220平方千米、0.2米分辨率的正射影像制作，應(yīng)急保障效率和傳統(tǒng)作業(yè)相比至少提高了50倍以上。在玉樹災(zāi)區(qū)，用不到1個(gè)月的時(shí)間，完成了1萬(wàn)多平方千米范圍內(nèi)各種應(yīng)急專題地圖的制作，滿足了災(zāi)情評(píng)估和重建規(guī)劃的需要。
　　通過汶川和玉樹災(zāi)區(qū)的技術(shù)實(shí)踐，首次在我國(guó)建立了應(yīng)急測(cè)繪集成技術(shù)體系和測(cè)繪信息應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)。研究成果在全國(guó)多個(gè)城市、省級(jí)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，并推廣用于西部測(cè)圖、第二次全國(guó)土地調(diào)查等國(guó)家重大專項(xiàng)工程當(dāng)中，帶來(lái)了顯著的社會(huì)效益，直接或間接經(jīng)濟(jì)效益近2.8億元。
　　作為大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程領(lǐng)域的一名科研工作者，李建成取得了一系列具有國(guó)際影響的創(chuàng)新成果；而作為一名教師，李建成曾擔(dān)任了15年的武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院院長(zhǎng)，他為學(xué)生的培養(yǎng)、學(xué)院的發(fā)展傾注了大量的心血。
　　在武漢大學(xué)，《測(cè)繪學(xué)概論》這門深受學(xué)生喜愛的課程，由武漢大學(xué)7位院士主講，院士們用科普的方法、通俗的語(yǔ)言、多媒體的手段，讓新生領(lǐng)會(huì)學(xué)科內(nèi)容和前沿動(dòng)態(tài)。李建成就是這門課的授課老師之一。李建成說(shuō)：“文藝復(fù)興時(shí)期是一個(gè)科學(xué)時(shí)代，不少人做了很多基礎(chǔ)性科研工作，鋪墊了現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。我們當(dāng)前所處的時(shí)代是一個(gè)技術(shù)時(shí)代，技術(shù)超前于科學(xué)，基礎(chǔ)研究在弱化。我們既要鼓勵(lì)一部分人從事技術(shù)研究創(chuàng)新工作，鼓勵(lì)一部分人從事基礎(chǔ)研究工作，還要鼓勵(lì)一些人去做人才培養(yǎng)工作，扎扎實(shí)實(shí)培養(yǎng)人才?！?br> 　　在李建成積極推動(dòng)下，測(cè)繪學(xué)院設(shè)立了被譽(yù)為“中國(guó)測(cè)繪學(xué)界諾貝爾獎(jiǎng)”的夏堅(jiān)白測(cè)繪創(chuàng)業(yè)與科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、光華獎(jiǎng)學(xué)金等一系列獎(jiǎng)學(xué)金。作為武漢大學(xué)學(xué)生資助工作特色基地，測(cè)繪學(xué)院各類獎(jiǎng)勵(lì)基金高達(dá)近千萬(wàn)元。
　　雖然他現(xiàn)在已經(jīng)是武漢大學(xué)的副校長(zhǎng)，行政事務(wù)繁忙，但他仍然執(zhí)著于研究和教學(xué)。為了保證教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量，李建成寧可推掉一些會(huì)議也要給學(xué)生授課。他把科研成果融入課程教學(xué)，隨時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，不斷優(yōu)化課程設(shè)置。同一門課，每年的課件都不同，總是添些新知識(shí)。正是這份執(zhí)著與堅(jiān)持，讓李建成及其團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新的道路上越走越遠(yuǎn)。
　　最后，讓我們用李建成曾說(shuō)過的一句話來(lái)結(jié)束今天的節(jié)目吧。他曾說(shuō)，科研工作者不應(yīng)該急功近利，好高騖遠(yuǎn)，應(yīng)該把每一件事扎扎實(shí)實(shí)做好。不能單方面強(qiáng)調(diào)科研經(jīng)費(fèi)的數(shù)目，而應(yīng)更加重視科研成果的質(zhì)量。
　　好了，獲取更多精彩內(nèi)容可以關(guān)注《非?？茖W(xué)》官方微信，打開手機(jī)微信客戶端搜索“feichangkexue”的拼音就可以找到我們。我是亞楠，下期節(jié)目再見。




關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)