他的梦想,是让全国人民“玩卫星” !

文化   历史   2024-11-13 21:00   北京  

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播讲人:郭炜

节目编辑:程涵



2008年5月12日,汶川发生了8.0级大地震,当时,海拔2000多米的唐家山被直接削去了一半,短短2分钟便将奔腾的通口河堵塞得结结实实,形成了可蓄水将近3亿立方米的最大天然悬湖。


当时人们最关心的是:这个悬湖对下游百姓来说到底有多危险?还有多少时间进行疏浚?危急时刻,武汉大学的李德仁院士站了出来,他带领团队完成的唐家山堰塞湖三维数字高程模型,为保护群众做出了巨大的贡献,可李德仁还是对自己的工作产生了深深的遗憾、对人民满怀歉疚。他的遗憾是什么? 


2008年7月,李德仁(左)考察汶川震区


最高奖项 实至名归


咱们中国有5个国家科学技术奖,其中级别最高的,就是国家最高科学技术奖,能得到它的人寥寥无几。

比如就在几个月前,刚刚评出的2023年度获得这个奖项的只有两个人,咱们今天故事的主人公——85岁的李德仁院士就是其中之一。

习近平总书记为李德仁院士颁奖

他的一生都致力于提升我国的测绘遥感对地观测的水平。由他带领团队研发的全自动高精度航空与地面测量系统,为我国高精度高分辨率对地观测体系建设作出了杰出贡献。


光听我这么描述,估计很多朋友都跟听天书似的,那咱们还是从他在汶川地震时的遗憾说起。


当年他最大的遗憾就是中国没有分辨率更高的遥感卫星。如果有的话,他们就可以在汶川上空进行精准扫描,第一时间找到倒塌的房子,配合官兵救援更多人。

要知道,那个时候的美国,已经拥有了超过400颗的在轨卫星,可中国只有20多颗,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,而中国却只能苦苦追赶。


然而,想追也不是那么好追的,咱们想做遥感卫星的关键元器件还需要进口,但人家自然不会卖给咱们最好的,咱花了钱,买到手的也只是他们的二等品或三等品。

硬件不够,那咱们就用软件凑!李德仁硬是带着大家用计算机的理论和人工智能的算法,把差距补了上去。



再举两个例子吧:2022年9月5日,四川泸定发生地震,官方第一时间就启动了李德仁他们研发的卫星系统,灾情研判工作在灾后短短一个小时之内就完成了。

咱们的卫星只是在震区上空扫了一下,就把水系、道路、滑坡等情况拍得一清二楚;另外,您还记得2023年夏天河北的暴雨吗?李德仁团队自主研制的珞珈二号卫星就在那次救灾中发挥了重要作用。


不仅如此,李德仁的技术还支持了青藏铁路测量、北京奥运会安保、数字敦煌工程,还有城市拥堵问题的数据收集……服务范围如此之广,您说,他得个最高奖是不是实至名归?


传承家训 钻研知识


值得一提的是:李德仁的弟弟李德毅、堂弟李德群,一位是人工智能专家,一位是材料形成专家,兄弟三人都是中国工程院院士。李德仁兄弟的成绩除了人家后天努力,多少还是有家族传承的。

人家传承的主要是精神:李家的六世祖李承霖,是清朝道光二十年的状元。他进过翰林院,出任过广西主考官,还当过皇子的老师,做官几十年,清正廉洁,谦虚谨慎。

李承霖的曾孙李贞发15岁时赶上了战乱,只能去学生意,后来富甲一方。有钱之后,他们一家热心公益,平日里经常修桥补路,扶贫济困。

而自这位曾祖传下来的80字的李家家训,则一直被李德仁铭记在心,特别是头八个字,影响了他的一生,那就是:爱我中华、兴我家邦。


李德仁出生于1939年的江苏泰县,有兄弟姐妹七人。那时他们已经家道中落,父亲在县银行当会计,母亲在百货公司当售货员,收入不多。李德仁知道自己能读书不容易,所以从小就十分珍惜读书的机会。


因为喜欢数学,他报考大学时,第一志愿填报了北京大学数学系,第八志愿填报了武汉测量制图学院、也就是今天武汉大学的信息学部。然而当时的他并不知道这样一条政策:凡是志愿里填写了新建大学的考生,只要合格,一律纳入新建大学。于是,18岁的李德仁带着与北大失之交臂的遗憾,从泰县来到了武汉学测量。



解放初期,大规模的基地建设和国防建设都需要地图测量技术的支持。因此武汉测量制图学院汇聚了中国测绘界最优秀的专家和学者。

当时的教材大多是苏联编撰的,苏联是个数学强国,很多教材在业内都被奉为圭臬。但李德仁却是个不迷信权威的人,有一回他翻看苏联的教材,发现了好几处错误,较真的劲儿立马就上来,他一口气写了三篇文章,把这几个错误阐释得明明白白,还托一位女同学交给了系主任王之卓。

王之卓先生是我国第一位获得博士学位的航测学者,他看到这个“愣头青”的文章后大为吃惊,立马邀请他来家里讨论,师徒两人从下午5点钟谈到晚上,连晚饭都顾不上吃。当天晚上,王之卓就决定让李德仁跟着自己做毕业设计。而那名替李德仁转交文章的女同学朱宜萱,后来则成为了他的妻子。


学成归国 突破技术难关


1963年,因为种种原因,李德仁没能继续读研。他被分配到国家测绘局,几年后又被下放到石家庄水泥厂。


即便是变成了工人,李德仁也没有忘记临走前王老师的教诲:“不要把你的专业丢了,有空还要继续学。”于是,在打榔头、绑钢筋、灌混凝土的间隙,李德仁坚持自学了高级矩阵、线性代数等复杂课程。

他甚至还搞了个新发明:那段时间,他和北京建材研究所合作,研制出了一种新的硫铝酸盐水泥。这种材料可以在钢材紧缺的情况下,代替钢管道运输石油。


1978年,国家恢复了研究生招生。在老恩师王之卓教授的邀请下,已经39岁的李德仁重新考入了他的门下,并且每门课的成绩都在85分以上。三年后他以全优成绩获得了硕士学位,站在了中国测绘学界的前沿。

李德仁(左一)与恩师王之卓

之后,在王之卓的引荐下,李德仁又前往德国,师从国际测绘遥感领域的领军人物之一的阿克曼教授。当时阿克曼教授给了他一个航空测量领域极具挑战的难题——


当时测量的数据因为种种原因导致误差很大,导师让他做的就是找出一种方法,确保测量的精度。这可不是个简单的问题,它困扰国际测量界已经一个世纪了,一直没人能找到解决方法。

但这个难题,李德仁勇敢地接了!打那以后,他每天从早上8点学习工作到晚上10点。不到两年,他就找到了方法!这种方法后来被国际测量界誉为“李德仁方法”。而他据此写就的德文的博士论文,至今仍是斯图加特大学的论文最高分。


李德仁在德国波恩大学学习

李德仁从没有想过留在国外,因为他的恩师就是如此。当年王之卓学成回国时,有人问他为什么,他说:“回国跟回家一样自然。”而李德仁的妻子朱宜萱那时也给他寄了一封信。信中说: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,这是你作贡献的时候。


1985年,46岁的李德仁从容地回到祖国。回国后,他接到了一个重要而艰巨的测绘任务——为中国和某邻国边界测图。

要知道,那条绵长的边界线或隐于茫茫群山中,或分布在险要之地,地下还可能埋有地雷。如何在短时间内迅速摸清情况呢?单靠人工测绘肯定不行。李德仁就提出了一个方法,那就是“把GPS放到飞机上”。这就是所谓的“GPS空中三角测量”技术,这可不是什么简单的活儿。

在德国学习的时候,李德仁也只是看到过导师做过类似的实验, 它最大的难点在于:飞机高动态照相时很难保证不丢失信号。为此,李德仁带领团队展开了技术攻关。这是中国人第一次通过机载GPS系统为边界测图。此后李德仁又凭借这一技术完成了我国海南岛、虎跳峡等多地的航测测图。


畅想未来 人人玩卫星   


说到测绘,自然离不开卫星。李德仁曾说过:“现在人人玩微信,将来人人玩卫星”,这到底是什么意思呢?


这些年,在李德仁的带领下,我国的卫星数据从85%都依赖国外进口,发展为了实现了85%的自给率,再到向其他国家出口。我国测绘遥感技术一步步从落后走到了世界前列,建立起真正的“中国人自己的全球观测系统”。


李德仁(左一)在三峡大坝建设工地开展测绘遥感工作

说起来,目前全球有四大卫星定位系统,分别是:美国的全球定位系统,也就是大家熟悉的GPS;此外还有俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统,另外就是中国的北斗卫星导航系统了。


咱可能都知道,构建卫星定位系统需要在地面布局基准站,这样才能使卫星导航系统的精度提高到厘米级甚至毫米级。

当年某国布局他们的卫星导航系统时,在包括中国在内的很多国家和地区建了几千个基准站。可结果等2020年咱们布局北斗的时候,这个国家却拒绝咱们在他们那儿建基准站,您说说这叫什么事儿!

在这种情况下,李德仁的团队没有放弃,他们创造性地研究出了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。

李德仁(左四)与国家测绘地理信息局局长等人在“资源三号”发射现场

有了这些系统,中国的北斗卫星即便在不到某国建基准站的情况下,定位精度也达到了GPS同等水平,而且多项技术性能甚至超越了GPS! 

不仅如此,针对我国卫星遥感存在“成本高、效率低、不稳定、应用少”这些问题,这两年,李德仁带领团队还提出了一个极为宏大的计划—— “东方慧眼”星座计划。


李德仁的计划是:到2030年,整个星座在轨200多颗卫星,实现通信导航遥感一体化、天地网络互联。他说:“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,从‘玩微信’到‘玩卫星’。这些卫星将为国家创造万亿级新质生产力,为人类社会的可持续发展服务。


谈到这样的未来,80多岁的李德仁满怀着信心和憧憬,他眼中的星辰大海,您是否也能看到呢?




编辑:亚特

素材来源:网络

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