武大测绘学科60年的“中国特色世界一流”之路

2016-10-14 10:01:12    来源:新闻组

摘要:武汉大学测绘学科创建60周年纪念日(2016年10月20日)即将来临,为了回顾历史、总结经验、谋划发展,武汉大学将开展一系列的庆祝活动。近日,新华网刊登了一篇《中国特色、世界一流之路——武汉大学测绘学科创建世界一流学科的回顾与思考》的文章,对武大测绘学科的发展进行了全面的梳理,一起来领略下武大测绘学科的前世今生与未来。

  二、服务国家,中国特色一流学科肩负的责任

  多年来,中国虽成功发射了一系列遥感卫星,但是受美国等西方国家对高级元器件出口的限制,长期以来,我国国产光学卫星遥感影像的直接定位精度太低,严重影响了遥感影像的应用效能,成为制约国产遥感卫星在国民经济和国防建设发挥重要作用的瓶颈问题。

  李德仁、刘经南和龚健雅院士带领团队,围绕“高分辨率对地观测系统”、“中国第二代卫星导航系统”等国家科技重大需求,组织了从顶层设计、关键技术到核心算法的多层次攻关,主持论证了“资源三号”卫星系统参数及误差处理方案,建立了光学测绘卫星辐射几何一体化的仿真平台,突破了测绘卫星总体精度设计的难题;牵头建立了满足我国测绘卫星需求面积为9000平方公里的高精度几何检校场,构建了我国最高精度的卫星严密成像模型和有理函数模型,突破了航天摄影测量的一整套核心技术,将我国卫星遥感影像的直接定位精度从300多米提高到10米以内,为实现我国由遥感大国向遥感强国的转变做出了杰出贡献。

  刘经南院士率先提出了建立广域差分GPS系统以对抗美国技术限制的思想,创造性提出了分布式广域差分技术,参与制订了中国北斗一代广域增强GPS系统建设方案,在深圳建设了全国首个连续运行卫星定位服务统,并在全国20余省推广应用。在此研究基础上,团队进一步提出了多地面站、低轨卫星与GNSS卫星联合处理方法,将卫星定轨精度提高到2-3厘米,达到美国JPL等国际顶尖实验室同等精度水平。研制的精密定轨软件已作为业务化运行软件服务于多种卫星,突破了发达技术封锁;还建立了卫星星群之间的相对力学模型,提出状态参数估计方法,进行卫星编队的相对定轨计算,使卫星编队的相对定轨精度达到1-2毫米,为我国发展分布式SAR和InSAR以及重力卫星奠定了精密定轨的理论和技术基础。

  今天,中国北斗“武汉军团”已经成功夺得面向全球招标的中泰北斗项目,中国北斗产业由此正式迈出国门,并将在国家“一带一路”战略中发挥重大作用。

  李建成院士提出了现代测绘基准建设的技术方案和实现方法;集成似大地水准面精化、精密单点定位、新一代数字摄影测量等多种技术,在国内首次建立了不依赖地面控制点的高精度快速摄影测量生产体系;首次在我国建立了应急测绘集成技术体系和测绘信息应急服务系统。成果在全国多个城市、省级现代测绘基准建设中得到广泛应用,并推广用于西部测图、第二次全国土地调查等国家重大专项工程。该项目成果应用于汶川、玉树地震后,生产效率较传统作业提高了5—50倍,不仅满足了灾情评估和重建规划需要,也在行业的科技进步中发挥了重要作用

  “大道首为公”,回首60年发展,学科始终与国家富强、民族振兴和行业科技进步同呼吸、共命运。服务国家,解决经济社会发展中的重大问题,为行业的科技进步服务是几代学科人的共识和追求的目标,也成为学科文化的重要的内涵之一,这一文化传统不仅凸显了几代测绘学科人爱国奉献,振兴国家和民族的责任,也是学科经受60年风雨,生生不息、阔步前行的重要原因和强大动力。

武大测绘学院国家级重点实验室

国家级重点实验室

  三、交叉融合,引领学科体系不断完善和发展

  传统的测绘学科是一门几何学科,60年来,学科通过持续不断的理论创新,集成创新和交叉融合,不断探索和完善学科理论体系,推动传统的测绘学科逐渐发展成为以数字化、自动化和信息化为特征的新型地理空间信息学科,王之卓院士认为:“地理空间信息学就是当代测绘学”。

  由于人类面临的重大问题如环境、资源、灾害等问题本身都有高度的综合性,单一学科的理论、方法、技术已经难以解决当代人类面临的重大问题,需要利用多学科的理论、方法和技术的交叉互补、综合集成才能解决问题。夏坚白等老一辈学科带头人在建校初始就意识到这个问题。1958年,夏坚白就提出了测绘学科要向“光、机、电、测”一体化方向发展的指导思想,并领导学科执着地向这一目标努力。

  进入新世纪以后,学科不断深化探索完善自身理论体系,解决学科领域的关键科学与技术问题。

  一方面,创立了面向对象地理空间数据模型、全球无缝多级格网递归剖分、异构虚拟地球协同服务、空间数据挖掘等一系列新理论、方法和我国地理信息网络服务标准体系,逐步建立了地球空间信息学的理论框架与技术体系。

  另一方面,积极吸收世界高新技术的最新成果,研究向相关领域交叉渗透和跨界拓展,与大数据、云计算、移动互联、现代通信、电子信息、航空航天、地球科学、空间科学、AR/VR、无人机、机器人、激光等现代高技术交叉融合,并产生了一系列新兴的学科生长点

  第三,交叉融合促进了相关学科的快速发展,通过交叉融合,相互支撑、良性互动,测绘学科辐射带动了一批相关学科的快速发展,武汉大学地球物理学科已经在全国学科排名第一,地理学学科也跃升全国排名第四。

  第四、实质性的科研合作和共同组建科研实体,有力地促进交叉融合和学科水平的快速提升。近年来,测绘学科与国内外相关单位共同组建科研平台开展联合科研,“2011工程”地球空间信息协同创新平台就是武汉大学测绘学科牵头,联合清华大学、中国空间技术研究院等单位共同组建的,已经取得了令人瞩目的成果;学科还积极寻求国际合作渠道,开展实质性合作研究,如中国国家科技部与欧洲空间局(ESA)合作的“龙计划”、与瑞士苏黎世联邦理工大学的国际合作项目“瑞士城市三维建模”等一批合作科研项目都取得实质性的进展。

  围绕国家重大战略和全球共同关心的问题,开展多学科联合科研,多学科思维方式的碰撞、多学科的文化交融、多学科方法技术互补和移植,不同的思维方式和学术观点通过交流,这些合作研究不仅能满足测绘学科发展的需要,推动学科不断发展壮大,同时交叉融合也为合作学科提供互利共赢的发展机遇。

  展望未来发展,学科大师们一致认为:学科未来发展需要进一步的跨学科、跨领域的交叉融合,刘经南院士为未来学科未来跨界交叉融合描绘了一幅蓝图:“在新的时代背景下,测绘学要结合‘互联网+’和物联网感知技术,为建立新一代的适应智能感知与控制需求的网络——信息物理系统(即工业互联网CPS)做出自己的原创性贡献,要在国家和全球建立起天空地、室内外一体化的遥感信息、位置信息、环境资源信息系统,打造地球空间信息智能感知网络”。学科未来研究“需要让化学学科、数学学科、物理学科、生命学科等基础学科参与进来,共同探索量子光学遥感、量子导航、量子意识和外太空星际航行等新兴领域。”

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