音頻科普：-堅持26年只為“勾勒”精準地球

在節(jié)目一開始，我們一起來思考一個問題：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，就會變成“扁”的。何時“圓”，何時“扁”呢？
　　這個問題，讓武漢大學(xué)副校長、中國工程院院士李建成琢磨了20多年。在現(xiàn)代大地測量學(xué)領(lǐng)域，他決心要“勾勒”出一個精準的地球。
　　榮獲2016年度何梁何利基金“科學(xué)與技術(shù)進步獎”的李建成，向這一科研夢想又近了一步。
　　1993年，博士畢業(yè)后的李建成成為當(dāng)時武漢測繪科技大學(xué)的一名年輕教師。就在1996年他留校后不久，獲得了國家杰出青年基金的資助。在國家杰出青年基金的支持下，李建成在重力場模型建立、衛(wèi)星測高以及大地測量學(xué)的地學(xué)應(yīng)用研究方面，做了很多重要的工作，這為他后來的學(xué)術(shù)研究打下了基礎(chǔ)。
　　從選擇做大地測量研究的那天起，李建成就向“確定1厘米級精度大地水準面”這一技術(shù)難題發(fā)起挑戰(zhàn)，力求建立一個統(tǒng)一精確的“全國大地水準面”?！按蟮厮疁拭妗笔且粋€過于專業(yè)的名詞。這個概念在1873年提出以來，確定精密大地水準面就成為全球大地測量學(xué)家努力攻克的目標(biāo)。到了20世紀90年代，國際大地測量領(lǐng)域把“確定1厘米級精度大地水準面”列為世紀性難題，并作為測繪學(xué)科21世紀的全局性戰(zhàn)略目標(biāo)。
　　李建成的博士生導(dǎo)師、中國工程院院士寧津生對這一概念的解釋是這樣的：“沒有一個統(tǒng)一的大地水準面，就無法測出海拔高度。為了定出一個起始面，我們設(shè)想海平面是個靜止不動的水面，這個水面就是大地水準面。如果有一個精確的全國大地水準面，測繪領(lǐng)域的許多問題會變得既簡單又省時省力?！?br> 　　世界上沒有一把“尺子”，可以直接測量崇山峻嶺相對平均海水面的高度。傳統(tǒng)測量方法依靠人工外部作業(yè)逐點傳遞，埋設(shè)地面標(biāo)石，來獲得高程信息。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家測繪、水利等多部門通力合作，花費10年的時間，才能建立國家高程控制網(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)的水準測量效率也比較低，同時還具有山區(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，建立準確的地球表面空間三維數(shù)字化模型，李建成及其團隊創(chuàng)新性地提出，用大地水準面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準標(biāo)石，建立國家現(xiàn)代高程基準。
　　這一模型替代了覆蓋全國的水準標(biāo)石點，從傳統(tǒng)升級到現(xiàn)代，實現(xiàn)了我國高程基準建立與維持模式的一次變革性轉(zhuǎn)變。
　　轉(zhuǎn)變只是第一步，下一個目標(biāo)，李建成瞄向了我們一開始說到的世紀性難題——“確定1厘米級精度大地水準面”。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；建的時候，還要放線，來確保房子不偏不斜。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，一般都是從兩個方向同時開建，如果精度不高，兩邊合龍時，隧道口就沒有辦法對上。
　　1990年起，李建成團隊用26年的時間完成了精度“三級跳”——他將我國大地水準面精度提高到小于1分米，省級大地水準面的精度提高到3—5厘米，城市大地水準面精度提高到1厘米。這一成果已經(jīng)規(guī)?；茝V應(yīng)用到我國200多個省市區(qū)域的大地水準面精化工程，產(chǎn)生了巨大的社會和經(jīng)濟效益。
　　26年前，“大地水準面”還只是一個比較偏門的專業(yè)名詞，很少有人問津。但李建成卻一頭扎進去，并且樂在其中。李建成說：“興趣是動力之源，研究興趣一旦建立起來，就可以由被動研究轉(zhuǎn)為主動研究。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)卮蟮鼗鶞试獾狡茐?，李建成團隊采用大地水準面精化技術(shù)，在不到1個月的時間內(nèi)就建立起了現(xiàn)代化測繪基準，而用傳統(tǒng)技術(shù)手段重建至少需要3年的時間。
　　在玉樹地震、舟曲泥石流等重大自然災(zāi)害中，應(yīng)急測繪保障急需正射影像圖，大地水準面精化技術(shù)再次起到關(guān)鍵作用。在短短的不到10小時內(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個月的時間，完成了1萬多平方千米范圍內(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)實踐，首次在我國建立了應(yīng)急測繪集成技術(shù)體系和測繪信息應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)。研究成果在全國多個城市、省級現(xiàn)代測繪基準建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，并推廣用于西部測圖、第二次全國土地調(diào)查等國家重大專項工程當(dāng)中，帶來了顯著的社會效益，直接或間接經(jīng)濟效益近2.8億元。
　　作為大地測量學(xué)與測量工程領(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)測繪學(xué)院院長，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、通俗的語言、多媒體的手段，讓新生領(lǐng)會學(xué)科內(nèi)容和前沿動態(tài)。李建成就是這門課的授課老師之一。李建成說：“文藝復(fù)興時期是一個科學(xué)時代，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)前所處的時代是一個技術(shù)時代，技術(shù)超前于科學(xué)，基礎(chǔ)研究在弱化。我們既要鼓勵一部分人從事技術(shù)研究創(chuàng)新工作，鼓勵一部分人從事基礎(chǔ)研究工作，還要鼓勵一些人去做人才培養(yǎng)工作，扎扎實實培養(yǎng)人才?！?br> 　　在李建成積極推動下，測繪學(xué)院設(shè)立了被譽為“中國測繪學(xué)界諾貝爾獎”的夏堅白測繪創(chuàng)業(yè)與科技創(chuàng)新獎、光華獎學(xué)金等一系列獎學(xué)金。作為武漢大學(xué)學(xué)生資助工作特色基地，測繪學(xué)院各類獎勵基金高達近千萬元。
　　雖然他現(xiàn)在已經(jīng)是武漢大學(xué)的副校長，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議也要給學(xué)生授課。他把科研成果融入課程教學(xué)，隨時更新教學(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。正是這份執(zhí)著與堅持，讓李建成及其團隊在學(xué)術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新的道路上越走越遠。
　　最后，讓我們用李建成曾說過的一句話來結(jié)束今天的節(jié)目吧。他曾說，科研工作者不應(yīng)該急功近利，好高騖遠，應(yīng)該把每一件事扎扎實實做好。不能單方面強調(diào)科研經(jīng)費的數(shù)目，而應(yīng)更加重視科研成果的質(zhì)量。
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