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2023年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者李德仁:讓測繪遙感強(qiáng)國惠民

測繪遙感被稱為國家測繪事業(yè)的“尖兵”。我國測繪遙感水平從初期的跟跑、并跑向如今的領(lǐng)跑邁進(jìn),離不開測繪遙感科技的領(lǐng)軍人物——李德仁。他秉持“在測繪遙感領(lǐng)域要有中國人自己的數(shù)據(jù)”的信念,鑄就了一個(gè)又一個(gè)科技輝煌。

作為我國高精度高分辨率對(duì)地觀測系統(tǒng)的開創(chuàng)者之一,李德仁勇攀科學(xué)高峰,在多項(xiàng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)重大創(chuàng)新突破,蒼穹之上擦亮了“東方慧眼”。在他的心中始終有一個(gè)堅(jiān)定的聲音:“科學(xué)是要為國家服務(wù)的。”

求學(xué):一篇論文解決學(xué)界難題

李德仁院士常用“不停歇地思索,不停歇地創(chuàng)新,不停歇地奮斗”來形容自己走過的歷程。而這種堅(jiān)定的學(xué)術(shù)追求和創(chuàng)新精神,早在他年少時(shí)期就開始扎根發(fā)芽。

1951年,11歲的李德仁以優(yōu)異的成績從江蘇養(yǎng)正小學(xué)畢業(yè),考入泰州中學(xué),1957年高中畢業(yè)被武漢測繪學(xué)院錄取。

大學(xué)期間,李德仁膽子大、愛提問,常把自己對(duì)名家著作的質(zhì)疑寫成讀書心得,到處尋找老師求解。讀書時(shí),他幾乎看遍了所有專業(yè)文獻(xiàn),并做了大量筆記。但李德仁總覺得,這些測量和制圖刊物里,有些被認(rèn)定為“真理”的論述存在一定的問題。

他直言不諱地指出里面的問題,將自己的觀點(diǎn)寫成文章,并將其送給著名科學(xué)家、中國航測與遙感學(xué)科奠基人王之卓教授,請他指正??戳死畹氯实奈恼?,王之卓十分興奮,不僅在文稿上批閱圈點(diǎn),還邀請他到家中討論,兩人聊得十分投機(jī),師生二人由此結(jié)緣。

大學(xué)畢業(yè)后,李德仁被分配到國家測繪局地形二隊(duì),隨后因種種原因,1971年又被分配到石家莊水泥制品廠。

在水泥廠工作期間,李德仁堅(jiān)持做好分配給自己的每一件事,在工作中精進(jìn)業(yè)務(wù),創(chuàng)新性地研制了一種新的硫鋁酸鹽水泥。面對(duì)從測繪到水泥的巨大專業(yè)跨越,李德仁說:“無論從事什么專業(yè),學(xué)習(xí)知識(shí)基本技能、做人的品德、做學(xué)問的方法都是相通的,不管什么工作都要做好。”

逆境歲月里,他的專業(yè)學(xué)習(xí)從未停歇,內(nèi)心的夢想也從未熄滅。

1978年,國家恢復(fù)研究生招生考試,39歲的李德仁如愿考上王之卓的研究生。3年后,他以全優(yōu)成績獲得了碩士學(xué)位。

1982年10月,李德仁以訪問學(xué)者身份遠(yuǎn)赴德國。在波恩大學(xué),初到庫普費(fèi)爾實(shí)驗(yàn)室,李德仁便發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)室的區(qū)域網(wǎng)平差程序狀態(tài)不穩(wěn)定。他向庫普費(fèi)爾教授要來程序,一個(gè)星期便將修改好的程序交回,讓教授大感驚訝。隨后,他用德文寫出了論文《克服自檢校平差中過度參數(shù)的三種方法》。當(dāng)時(shí)“系統(tǒng)誤差”這一問題在國際測量學(xué)界已“塵埃落定”,科學(xué)家們的著力點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)ふ覝y量學(xué)中的粗差,李德仁卻另辟蹊徑,提出從驗(yàn)后方差分量估計(jì)原理出發(fā),提出了選權(quán)迭代粗差檢測方法,并在國外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。

隨后,李德仁轉(zhuǎn)到斯圖加特大學(xué),成為阿克曼教授的博士生。僅僅不到兩年,李德仁用德文完成了博士論文《攝影測量平差中控制點(diǎn)粗差和像片系統(tǒng)誤差可區(qū)分的理論及實(shí)驗(yàn)研究》,以“1分加5星”的成績創(chuàng)下了德國斯圖加特大學(xué)歷史最高分,同時(shí)也解決了測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差、粗差和偶然誤差的可區(qū)分性這一測量學(xué)界難題。

“我們與外國有很大差距,我要趕快回國。”博士畢業(yè)后,他毫不猶豫地拒絕了多家國外機(jī)構(gòu)的高薪邀約,毅然回國,于1985年2月回到母校武漢測繪科技大學(xué)任教,開啟了漫長的科研求索之路。

求索:勇攀測繪遙感科技高峰

回國以后,李德仁致力于我國遙感對(duì)地觀測水平的提升,持續(xù)開展了基礎(chǔ)理論和重大技術(shù)創(chuàng)新,取得一個(gè)又一個(gè)卓越成果。

——開創(chuàng)了國產(chǎn)高分辨率遙感影像及應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了“從無到有”“從有到好”的全新跨越。

“當(dāng)時(shí)世界上不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有了自己的高分辨率對(duì)地觀測衛(wèi)星系統(tǒng),而中國只能苦苦追趕。”回憶起這段經(jīng)歷,李德仁表示,受部分核心器件所限,高精度定位必須依賴地面控制點(diǎn),嚴(yán)重制約了國產(chǎn)遙感衛(wèi)星在國民經(jīng)濟(jì)和國家安全中的廣泛應(yīng)用。

為了扭轉(zhuǎn)這一局面,他主持設(shè)計(jì)論證了我國第一顆民用測繪衛(wèi)星“資源三號(hào)”的系統(tǒng)參數(shù),建立了衛(wèi)星遙感影像的高精度幾何處理技術(shù)體系,大幅提高了衛(wèi)星遙感影像的自主定位精度。

隨后,李德仁又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)主持設(shè)計(jì)并建立了衛(wèi)星地面定標(biāo)場,通過地面高精度定標(biāo)場和大規(guī)模區(qū)域網(wǎng)平差等方法,將“資源三號(hào)”衛(wèi)星影像無地面控制點(diǎn)的定位精度從300多米提高到3米至5米,解決了國產(chǎn)衛(wèi)星無地面控制點(diǎn)的高精度測圖技術(shù)瓶頸,完成了9000多萬平方千米的全球1:5萬測圖,開創(chuàng)了國產(chǎn)衛(wèi)星高精度測圖從國內(nèi)走向全球的新時(shí)代。

李德仁開創(chuàng)性地提出了遙感數(shù)據(jù)的高精度智能處理理論框架,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了多類型高分辨遙感衛(wèi)星“時(shí)空譜”信息高精度處理關(guān)鍵技術(shù)、空地遙感連續(xù)動(dòng)態(tài)高精度實(shí)時(shí)位姿測量的瓶頸技術(shù)等難題,突破了天—空—地遙感影像“目標(biāo)搜索—實(shí)時(shí)定位—變化發(fā)現(xiàn)—時(shí)空分析”智能在軌處理的核心技術(shù),形成了遙感數(shù)據(jù)高精度智能處理技術(shù)體系,滿足了我國遙感衛(wèi)星地面處理的重大需求,為我國測繪遙感事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。

——引領(lǐng)傳統(tǒng)測繪到信息化測繪遙感的根本性變革。

李德仁主持研發(fā)了3S集成的航空遙感與低空無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)獲取與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng),使航空攝影測量達(dá)到不用或少用地面控制點(diǎn),減少了90%的野外測量工作量。

在地面測繪遙感系統(tǒng)方面,為了解決地面快速定位定姿和高精度測量難題,李德仁主持研發(fā)了我國第一代地面移動(dòng)測量系統(tǒng),突破多傳感器集成與影像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理關(guān)鍵技術(shù),推動(dòng)了地面移動(dòng)測量的變革。目前,該系統(tǒng)已發(fā)展成為無人駕駛的移動(dòng)測量機(jī)器人,廣泛應(yīng)用于數(shù)字城市、數(shù)字電網(wǎng)、應(yīng)急測繪等領(lǐng)域,為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)提供了有力支持。

“科研人員的成果,無論是技術(shù)還是產(chǎn)品,都應(yīng)該取之于民、用之于民,最終的目標(biāo)是造福國人。”李德仁說,如今在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),他還積極推進(jìn)地球空間信息高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

情懷:科學(xué)要為國家服務(wù)

“愛我中華,興我家邦”,這是李德仁的曾祖父留下的家訓(xùn)首句。這也讓他始終胸懷“國之大者”,提倡“不僅要低頭做學(xué)問,還要抬頭看方向”,始終聚焦學(xué)科發(fā)展前沿和國家重大需求開展科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新。用他自己的話說,就是“一輩子為國家服務(wù)”。

他學(xué)成歸國時(shí),強(qiáng)軍、富國、利民是當(dāng)時(shí)國家和社會(huì)所亟需。為此,他的所有研究都是圍繞這三個(gè)需求展開,致力于讓遙感測繪成為為國防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和百姓生活服務(wù)的科學(xué)。

不做無組織的科研、不做低水平重復(fù)的科研、創(chuàng)造更多應(yīng)用場景、抓緊從研發(fā)到應(yīng)用的鏈條,是李德仁始終秉持的科研原則。

在這一原則指引下,他選擇攀爬更高的科學(xué)山峰,“東方慧眼”也應(yīng)運(yùn)而生。

近年來,李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)積極開展通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星研制,同步啟動(dòng)了珞珈系列科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星工程,目前已經(jīng)研制發(fā)射了四顆珞珈系列衛(wèi)星。“珞珈”工程其實(shí)就是“東方慧眼”的“先遣隊(duì)”。

2022年起,李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了“東方慧眼”智能遙感衛(wèi)星星座項(xiàng)目論證工作。2023年4月,“東方慧眼”一期工程正式啟動(dòng),目標(biāo)是建成200多顆高分辨率光學(xué)衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、高光譜衛(wèi)星的智能星座,為全球用戶提供高精度、智能、實(shí)時(shí)的遙感信息服務(wù),拓展遙感產(chǎn)業(yè)應(yīng)用范圍。2024年2月3日,“東方慧眼”星座首星——高分01星成功發(fā)射,順利實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

“東方慧眼”是李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷探索的最新集成創(chuàng)新。“這件事干成了,就能解決現(xiàn)有的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)各成體系、孤立運(yùn)行和服務(wù)方式難以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的問題。我們就能實(shí)現(xiàn)由航天大國向航天強(qiáng)國的跨越。”李德仁自豪地說。

責(zé)任:20年堅(jiān)持傳道授業(yè)

在所有頭銜中,李德仁最鐘愛的是“教師”。他說,“我人生最大的樂趣就是成為一名老師,我的責(zé)任是傳承學(xué)問、培養(yǎng)接班人。我的學(xué)生遍布世界各地,在測繪遙感領(lǐng)域內(nèi)外各有建樹。這是他們勤奮努力的結(jié)果,也是我為之高興的最大成果”。

在武漢大學(xué)《測繪學(xué)概論》課上,李德仁與武漢大學(xué)測繪領(lǐng)域5位院士一起,每年堅(jiān)持給測繪遙感本科生上基礎(chǔ)課。這一門課,6個(gè)院士,持續(xù)講授了20年。

“現(xiàn)在我們的科研團(tuán)隊(duì)可以和國際測繪巨頭平等對(duì)話,有人說這是我們最大的成果。但我覺得世界科技的競爭首先是人才的競爭,培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才,讓測繪科學(xué)后繼有人,才是我們永恒的課題。”李德仁說。

除了是科學(xué)家,李德仁還是成果豐碩的教育家,推動(dòng)了我國測繪遙感和地理信息教育的快速發(fā)展。他培養(yǎng)的學(xué)生遍布全球重要崗位,其中1人當(dāng)選中國科學(xué)院院士,1人當(dāng)選中國工程院院士,10余人次入選國家高層次人才計(jì)劃,多人成為國內(nèi)外知名高校教授。

2022年,在李德仁的推動(dòng)下,武漢大學(xué)聯(lián)合10多所高校,共同論證遙感科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科建設(shè),報(bào)國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)審議通過,“遙感科學(xué)與技術(shù)”正式成為交叉門類一級(jí)學(xué)科。

李德仁的第27位博士、測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任王密認(rèn)為,“作為戰(zhàn)略科學(xué)家,李老師最大的貢獻(xiàn)是推動(dòng)了我國衛(wèi)星遙感領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展。他常教導(dǎo)我們,做科研工作要用小錢辦大事,要將國家需求放在第一位,要致力于解決國家的重大問題”。

人物小傳

李德仁,1939年12月生于江蘇省泰州市。武漢大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1963年畢業(yè)于武漢測繪學(xué)院,1985年獲德國斯圖加特大學(xué)博士學(xué)位,1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士,1994年當(dāng)選為中國工程院院士。歷任武漢測繪科技大學(xué)校長、中國測繪學(xué)會(huì)理事長、湖北省科協(xié)副主席、武漢市科協(xié)主席、武漢市歐美同學(xué)會(huì)會(huì)長、中國光谷首席科學(xué)家。

李德仁是國際著名的測繪遙感學(xué)家,我國高精度高分辨率對(duì)地觀測系統(tǒng)的開創(chuàng)者之一。40年來,他致力于我國遙感對(duì)地觀測水平的提升,持續(xù)開展基礎(chǔ)理論和重大技術(shù)創(chuàng)新,創(chuàng)立了我國高精度高分辨率對(duì)地觀測體系,推進(jìn)了我國測繪遙感產(chǎn)業(yè)的跨越發(fā)展。


科學(xué)人生與家國情懷

李思雨

在科學(xué)界,李德仁的名字與中國測繪遙感領(lǐng)域的輝煌成就緊密相連。這背后,有一份深沉而熾熱的家國情懷,推動(dòng)著他不斷前行,為國家科技進(jìn)步與民族復(fù)興貢獻(xiàn)自己的力量。

這份家國情懷源自家族傳承。江蘇省泰州市姜堰區(qū)溱潼古鎮(zhèn)的李氏舊居堂屋,掛著一幅用毛筆書寫的家訓(xùn),首句便是“愛我中華”。這四個(gè)字猶如一盞明燈,照亮了李德仁的人生道路,指引著他的科研方向,開創(chuàng)了李德仁家族“一門三院士”的傳奇。

科學(xué)要為國家服務(wù)。正是這份信念,讓李德仁帶著發(fā)展中國遙感測繪技術(shù)的使命毅然回國??茖W(xué)技術(shù)是國家發(fā)展的重要支撐,只有不斷創(chuàng)新突破,才能為國家贏得更多話語權(quán)和影響力。為此,作為科研工作者,他默默耕耘、無私奉獻(xiàn);作為老師,他關(guān)心年輕人成長,鼓勵(lì)勇于探索、敢于創(chuàng)新的精神;作為國際學(xué)者,他積極參與國際合作與交流,推動(dòng)全球地理信息科學(xué)事業(yè)共同發(fā)展,為我國在國際舞臺(tái)上贏得了尊重。

個(gè)人發(fā)展離不開國家支持,只有將個(gè)人命運(yùn)與國家命運(yùn)緊密相連,才能實(shí)現(xiàn)真正的價(jià)值。李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了一個(gè)又一個(gè)科研難題,取得了一系列具有開創(chuàng)性的成果,不僅推動(dòng)了我國測繪遙感領(lǐng)域的發(fā)展,更為國家科技進(jìn)步贏得了國際聲譽(yù)。幾十年來,這份深沉的家國情懷,體現(xiàn)了他對(duì)祖國的熱忱,更彰顯了一位科學(xué)家的擔(dān)當(dāng)和責(zé)任。

[責(zé)任編輯:潘旺旺]