音頻科普：-堅持26年隻為“勾勒”精準地球

在節目一開始，我們一起來思考一個問題：如果靜止的地球是“圓”的，那麽自轉的地球由於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，讓武漢大學副校長、中國工程院院士李建成琢磨了20多年。在現代大地測量學領域，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“科學與技術進步獎”的李建成，向這一科研夢想又近了一步。
　　1993年，博士畢業後的李建成成為當時武漢測繪科技大學的一名年輕教師。就在1996年他留校後不久，獲得了國家傑出青年基金的資助。在國家傑出青年基金的支持下，李建成在重力場模型建立、衛星測高以及大地測量學的地學應用研究方麵，做了很多重要的工作，這為他後來的學術研究打下了基礎。
　　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麵”這一技術難題發起挑戰，力求建立一個統一精確的“全國大地水準麵”。“大地水準麵”是一個過於專業的名詞。這個概念在1873年提出以來，確定精密大地水準麵就成為全球大地測量學家努力攻克的目標。到了20世紀90年代，國際大地測量領域把“確定1厘米級精度大地水準麵”列為世紀性難題，並作為測繪學科21世紀的全局性戰略目標。
　　李建成的博士生導師、中國工程院院士寧津生對這一概念的解釋是這樣的：“沒有一個統一的大地水準麵，就無法測出海拔高度。為了定出一個起始麵，我們設想海平麵是個靜止不動的水麵，這個水麵就是大地水準麵。如果有一個精確的全國大地水準麵，測繪領域的許多問題會變得既簡單又省時省力。”
　　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麵的高度。傳統測量方法依靠人工外部作業逐點傳遞，埋設地麵標石，來獲得高程信息。高程，一般指的是以平靜的海平麵為起算麵。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製網。
　　然而，這種依靠人工標石的定位模式，由於地麵沉降、地震災害等原因，標石很容易遭到破壞。另外，傳統的水準測量效率也比較低，同時還具有山區難作業、不能跨海傳遞的局限性。
　　為了改變傳統做法、減少誤差，建立準確的地球表麵空間三維數字化模型，李建成及其團隊創新性地提出，用大地水準麵數值模型取代傳統水準標石，建立國家現代高程基準。
　　這一模型替代了覆蓋全國的水準標石點，從傳統升級到現代，實現了我國高程基準建立與維持模式的一次變革性轉變。
　　轉變隻是第一步，下一個目標，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麵”。這道難題一解就是26年。
　　至於為什麽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”——他將我國大地水準麵精度提高到小於1分米，省級大地水準麵的精度提高到3—5厘米，城市大地水準麵精度提高到1厘米。這一成果已經規模化推廣應用到我國200多個省市區域的大地水準麵精化工程，產生了巨大的社會和經濟效益。
　　26年前，“大地水準麵”還隻是一個比較偏門的專業名詞，很少有人問津。但李建成卻一頭紮進去，並且樂在其中。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。”
　　2008年汶川地震，使當地大地基準遭到破壞，李建成團隊采用大地水準麵精化技術，在不到1個月的時間內就建立起了現代化測繪基準，而用傳統技術手段重建至少需要3年的時間。
　　在玉樹地震、舟曲泥石流等重大自然災害中，應急測繪保障急需正射影像圖，大地水準麵精化技術再次起到關鍵作用。在短短的不到10小時內就完成了220平方千米、0.2米分辨率的正射影像製作，應急保障效率和傳統作業相比至少提高了50倍以上。在玉樹災區，用不到1個月的時間，完成了1萬多平方千米範圍內各種應急專題地圖的製作，滿足了災情評估和重建規劃的需要。
　　通過汶川和玉樹災區的技術實踐，首次在我國建立了應急測繪集成技術體係和測繪信息應急服務係統。研究成果在全國多個城市、省級現代測繪基準建設中得到了廣泛應用，並推廣用於西部測圖、第二次全國土地調查等國家重大專項工程當中，帶來了顯著的社會效益，直接或間接經濟效益近2.8億元。
　　作為大地測量學與測量工程領域的一名科研工作者，李建成取得了一係列具有國際影響的創新成果；而作為一名教師，李建成曾擔任了15年的武漢大學測繪學院院長，他為學生的培養、學院的發展傾注了大量的心血。
　　在武漢大學，《測繪學概論》這門深受學生喜愛的課程，由武漢大學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，讓新生領會學科內容和前沿動態。李建成就是這門課的授課老師之一。李建成說：“文藝複興時期是一個科學時代，不少人做了很多基礎性科研工作，鋪墊了現代科學的基礎。我們當前所處的時代是一個技術時代，技術超前於科學，基礎研究在弱化。我們既要鼓勵一部分人從事技術研究創新工作，鼓勵一部分人從事基礎研究工作，還要鼓勵一些人去做人才培養工作，紮紮實實培養人才。”
　　在李建成積極推動下，測繪學院設立了被譽為“中國測繪學界諾貝爾獎”的夏堅白測繪創業與科技創新獎、光華獎學金等一係列獎學金。作為武漢大學學生資助工作特色基地，測繪學院各類獎勵基金高達近千萬元。
　　雖然他現在已經是武漢大學的副校長，行政事務繁忙，但他仍然執著於研究和教學。為了保證教學秩序和教學質量，李建成寧可推掉一些會議也要給學生授課。他把科研成果融入課程教學，隨時更新教學內容，不斷優化課程設置。同一門課，每年的課件都不同，總是添些新星空体育官网入口网站。正是這份執著與堅持，讓李建成及其團隊在學術和技術創新的道路上越走越遠。
　　最後，讓我們用李建成曾說過的一句話來結束今天的節目吧。他曾說，科研工作者不應該急功近利，好高騖遠，應該把每一件事紮紮實實做好。不能單方麵強調科研經費的數目，而應更加重視科研成果的質量。
　　好了，獲取更多精彩內容可以關注《非常科學》官方微信，打開手機微信客戶端搜索“feichangkexue”的拚音就可以找到我們。我是亞楠，下期節目再見。




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