用遥感改变人类生活

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  2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8.0级特大地震。
  灾情惨重,救援紧急。地震使得当地的交通几乎全部瘫痪,救援工作非常困难。
  消息传来,武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任李德仁马上组织成立了“5.12地震遥感信息收集与灾情评估”应急小组。他知道,对于救灾工作来说,尽快掌握准确的灾情至关重要,而地震发生在地理环境险峻复杂的山区,他们从事的摄影测量与遥感技术马上就要派上用场。
  李德仁说,汶川地震发生第二天,我们就开始向全世界联系搜集,哪一个国家的卫星拍到了汶川的照片。我们的工作是航空和卫星遥感,灾害发生后,我们有义务赶快找到灾区的图象,了解受灾的范围面积、损失程度和引发的人员伤害情况。最早得到意大利和德国提供的雷达图像,把都江堰和地震灾区的所有图像拿来后,我们赶快加工。
  所谓遥感,就是利用飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器,从空中识别地面上的各类物体。对于了解地震灾情和处理随之而来的次生灾害,遥感技术尤为重要。
  在处理灾区卫星图片的同时,李德仁还积极准备随时赴灾区执行任务。
  果然,地震发生两周后,李德仁接到了5.12地震引发的次生灾害——唐家山堰塞湖专家组的电话。
  李德仁说,水利部陈祖煜院士负责处理堰塞湖。他打电话问我能不能把堰塞湖的现状拍下来?我说可以。
  在汶川地震引发的次生灾害中,最危险的是在湔江上形成的唐家山堰塞湖。
  地震将海拔2000多米的唐家山削去一半,形成了可蓄水近3亿立方米的天然悬湖。随着时间的流逝,河面阻断使得堰塞湖的水位不断升高。加上余震不断、下雨不停,唐家山堰塞湖几乎成了一颗定时炸弹。一旦溃决,位于下游的北川、江油、绵阳等城市将全部被淹没,几十万人的生命财产危在旦夕。
  到底是将坝体实施爆破泄洪,还是进行明渠导流?水利专家们急需李德仁用航空遥感设备测量出精确的数据,以尽快拿出科学的解决方案。
  李德仁说,5月底,我们授命飞往唐家山堰塞湖。
  李德仁的学生马洪超教授说,5月31日,我们整整飞行了6个小时,飞到飞机快没油了。从唐家山堰塞湖上游开始沿着湔江,一直到下游的绵阳,包括绵阳的城区,获取这个区域的所有三维地形,水利专家才能够有效地分析。
  这一天的飞行是在非常规状态下开始的,因为当时的天气是阴天多云。正常情况下,这样的天气是无法进行航空扫描的。但是唐家山堰塞湖的水位还在不断上涨,危险与日俱增,专家组必须尽快拿到准确的地形图。为了确保获得数据,马洪超在与李德仁沟通后,做了一个大胆的决定。
  他作了一个调整。把正常工作的50%左右强度,调到90%,这样就保证了雷达能够透过阴云打到地面,能够看得更清楚。
  把设备的工作功率值调高近一倍,这是前所未有的。弄不好,不仅不能获得数据,而且还可能将一千多万的设备烧掉。意识到有一一定风险,但是在紧急情况下,为了确保获得数据,马洪超还是果断地做出了这个决定。
  万幸的是,这次大胆的调整让扫描的数据和地形图都非常清晰而完整。当天晚上,他们连夜处理数据,制作三维地形图。第二天就送到国务院。这个数据为国家决策起了重要作用。
  通过三维地形图得知唐家山堰塞体比较坚固,不需要把它炸开,可以挖明渠导流。
  正是根据这些精确的数据,专家委员会最后作出了明渠导流的科学决策,成功地解决了汶川地震后最严重、最危险的次生灾害——唐家山堰塞湖。
  2008年7月3日,在北京召开的第21届国际摄影测量与遥感学会上,李德仁发表了题为《汶川地震中摄影测量与遥感技术的应急应用》的报告,向全世界的同行介绍了中国的摄影测量遥感科学家是如何利用高新技术解决国家救灾急需的。
  摄影测量与遥感专业自20世纪30年代从西方传人中国以来,通过几代人的努力,我国目前已经在这个领域占有举足轻重的地位
  李德仁说,一般意义上说改革开放30年中国走完了一个从无到有的路。各种类型的卫星外国人有的,中国也有。但是,由于中国卫星遥感的很多核心的元器件我们买不到,必须自己做。要想从有到好还需要过程。我们国家希望在2020年能够达到从有到好。
  武汉大学信息学部的遥感学院,是李德仁测绘人生的起点。1957年,18岁的李德仁从江苏泰州中学毕业,考入武汉测量制图学院航空测量系。当时学校的副校长是我国航空摄影测量的奠基人王之卓先生。在李德仁的学术道路上,王之卓先生是最重要的引路人之一。
  李德仁说,我当学生时是一个比较喜欢提问题的学生,当时我们用苏联专家的书,苏联专家有一个无扭曲模型的公式,我认为有不对的地方,就斗胆写了三篇文章。我想应该给王之卓先生看看:王先生拿到我的文章后,让我到他家面谈。
  正是这次与王之卓先生的谈话打开了他通往学术之路的大门。
  李德仁说,在王之卓先生的书房里,他看到王之卓先生在自己的文章上写了很多字:这一段是对的,讨论得很好,这个发现电是对的。我很激动。从下午5点一直到晚上8点半,老师一直和我讨论。师母敲门说吃饭了,他说不要干扰我们,我们还没谈完。那天一直谈到9点多钟。最后王先生说,你这个想法非常好,你明年跟我做毕业设计。
  从念本利时起,李德仁就养成了勤于思考、不畏权威的性格。在跟随王之卓老师做毕业设计时,他又改进了国外一位教授推导的公式。
  李德仁说,毕业设计中间,我们用了加拿大多伦多大学一位教授的一个公式,那个公式推了三步以后还有一步没有推,我把第四步推出来了,将他这个公式补充完整了。王先生很高兴,他说,你这个毕业设计可以拿到《测绘学报》发表,他希望我写文章。这篇文章是王老先生帮我一词一句修改的,也是我第一篇发表在《测绘学报》上的文章。这次的辅导非常重要,这一笔稿费也很重要,那是180元。那时一个月的工资50块钱,所以180块钱很多。我把它存了一个定期。一直到结婚时,我对爱人说,这是我当年那篇文章的稿费。
  1963年大学毕业后,李德仁报考王之卓先生的研究生,获得了第一名的好成绩。但是在最后的政治审查中,因为一个莫名的理由,他被剥夺了录取资格。1978年,恢复高考后,王之卓先生第一个想到的就是李德仁。
  李德仁说,1978年恢复高考,我没有报名,我那时已经39岁了,觉得年纪大了。王先生托人找我,说他可以收我。只要能找到我当年的档案就免试。当年的档案在文革中被烧掉了,到武汉又临时让我考试。
  时隔15年之后,39岁的李德仁再次以优异的成绩考取研究生。毕业后,在王之卓教授的推荐下,他远赴德国斯图加特大学攻读博士学位,师从国际测量学权威阿克曼教授。
  在阿克曼教授的指导下,李德仁用两年的时间解决了国际测量学界一个百年的难题。
  李德仁说,测量数据很多,特别是遥感卫星出来以后,数据都是几万个、上千万个。这么多数据中间有可能出现各种差错。我研究如何把偶然误差、初差和系统误差三种误差区分出来。这是测 量界一百年来希望能解决的理论。评价我这篇论文的教授,看了我的文章后说,他为此文而激动,说我解决了测量学上一个百年的问题。
  1985年,李德仁以德国斯图加特大学历届博士论文答辩最好成绩获得工学博士学位。截止2003年,这个纪录录没有人突破。
  对于他能够解决很多学者没能解决的百年难题,李德仁说,这是大家成果的积累。这个题目是阿克曼教授给我的。我后来把它总结成:要把学生带到科学研究最前沿去钻研。阿克曼把这样一个最前沿的问题交给了我。我们要在学习前人的基础上发挥这样的精神。这是我的两个导师王之卓先生、阿克曼先生教给我的。
  一直以来,李德仁总是感念,在他的学术生命中,王之卓先生和阿克曼教授给予他的帮助和影响。在自己担任老师之后,他也要求自己像两位老师一样去关心和帮助学生。
  1985年,李德仁拿到德国斯图加特大学博士学位后,谢绝了多所国外大学的邀请,回到母校武汉测绘科技大学担任讲师。二十多年来,他培养的博士生有108人,硕士生80多人。
  现在,李德仁仍然坚持参加每一位博士生的开题报告和论文答辩,每年坚持为600多名新生教授专业基础课《测绘学概论》。
  用遥感技术改善人类的生活是李德仁一直以来的理想。
  随着科技的发展,遥感技术不仅在国防军事、资源环境等领域的作用越来越大,百姓的日常生活、衣食住行等也都离不开遥感测绘。李德仁说,测绘的数据虽然是冰冷的,但他希望通过这些数据,为人们带来温暖的生活。
  李德仁最近在做一个很重要的工作叫作影像城市。什么叫影像城市?李德仁认为这项工作就是最新兴起的大众化服务。
  李德仁说,影像城市做的第一件事情,就是把城市的电子地图,还有街景的照片都上到网上。把与老百姓衣食住行有关的,比如学校、政府、公司、工厂、医院、旅馆、娱乐场所都在影像城市的地图上标出来。你看到上面写了一个医院,你点击一下,图像就给你提供这叫什么医院,有多少病床等,可以查到这个医院的所有数据。
  目前武汉市“影像城市”地图已经开始在网上运行。比如当用户输入从黄鹤楼到步行街时,网页上就会马上出现沿途的路线和实景景观。
  “影像城市”是李德仁十几年前开始的计划——“数字地球”的一部分。“数字地球”是通过遥感测绘将地球上的信息全部进行数字化处理后放在网络上,以方便人们的生活、工作,以及政府的管理。
  现在,李德仁又在“数字地球”的基础上,开始了新的梦想——“智慧地球”。
  李德仁说,数字地球加上互联网就等于我们总理讲的智慧地球,就是把地球上所有的东西,电视机、冰箱、电饭煲都把它用标志符号送到互联网上。可以做智能家庭,在回家之前在手机上打一个命令,让它把房间里的空调打开,传到互联网,互联网再传到家里,指挥家里的空调打开,指挥电饭煲做饭。所有的东西都是智能的,这是我们现在努力的一个目标。
  李德仁为我们描述了一幅未来生活的前景和蓝图。他认为,这是从现在到2020年我们应当做的事情。
  用摄影测量与遥感技术去推动科技的发展,改善人类的生活,是李德仁院士一生的理想。虽然年过七十,但依然充满激情。也许正是因为有了这份责任和梦想,才让他显得如此年轻而富有活力。
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