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李建成:26年只为“勾勒”精准地球

来源:科技日报 作者:刘志伟 吴江龙 2017年02月09日 11:01
[导读] 

 

如果静止的地球是“圆”的,那么自转的地球由于受地球离心力的影响,就会变成“扁”的。何时“圆”,何时“扁”呢?这事让李建成琢磨了26年。

在现代大地测量学领域,这位武汉大学副校长、中国工程院院士决心要“勾勒”出一个精准的地球。手捧2016年度的何梁何利“科学与技术进步奖”证书的李建成,向这一科研梦想又近了一步。

            建立国家现代高程基准

为改变传统做法、减少误差,李建成团队创新性地提出用大地水准面数值模型取代传统水准标石……

一般把平静的海平面定义为高程起算面,世界上没有一把“尺子”可以直接测量崇山峻岭相对平均海水面的高度。传统高程测量依靠人工外业逐点传递,埋设地面标石,来获得高程信息,这常常需要国家测绘、水利等多部门通力合作,花费10年的时间,才能建立国家高程控制网。

然而,这种依靠人工标石的定位模式,由于地面沉降、地震灾害等原因,标石容易遭破坏。此外,传统水准测量效率低,同时还具有山区难作业、不能跨海传递等局限性。

为改革传统做法、减少误差,建立准确的地球表面空间三维数字化模型,李建成及其团队创新性地提出用大地水准面数值模型取代传统水准标石,建立并维持国家现代高程基准。

这一模型替代了覆盖全国的水准标石点,从传统升级到现代,实现了我国高程基准建立与维持模式一次变革性转变。

转变只是第一步,下一个目标,李建成瞄向了世纪性难题——“确定1厘米级精度大地水准面”。这道难题一解就是26年。

为什么要追求更高的精度?李建成说,跟老百姓盖房子是一样的。盖房子前,首先要确定方位;建的时候,还要放线,以确保房子不偏不斜。我们的技术是为了定位大山、大河等大地上的物体、空间的位置。比如城市开建的地铁隧道,一般都是从两个方向同时开建,如果精度不高,两边合龙时,隧道口就无法对上。

1990年起,李建成用26年完成了精度“三级跳”——他将我国大地水准面精度提高到小于1分米,将省级大地水准面的精度提高到3—5厘米,城市大地水准面精度提高到1厘米。这一成果已经规模化推广应用到我国200多个省市区域的大地水准面精化工程,产生了巨大的社会和经济效益。

“李建成是我国大地水准面工程化应用研究的主要开拓者,解决了精密区域大地水准面确定的多项理论和技术难题,完成了从米级到分米级、到厘米级、再到亚厘米级三次精度跨越。”在对他研究成果的评定中,业界专家给予了充分肯定和赞扬。

          从“无人问津”到实际应用

26年前,“大地水准面”还只是一个比较偏门的专业名词,鲜有问津。但李建成却一头扎进去、乐在其中……

李建成说:“兴趣是动力之源,研究兴趣一旦建立起来,就可以由被动研究转为主动研究。” 26年前,当他选择“大地水准面”时,它还只是一个比较偏门的专业名词,鲜有问津。但李建成却一头扎进去,乐在其中。

2008年汶川地震使该地区大地基准遭到破坏,李建成团队采用大地水准面精化技术,仅用半个月就快速建立起灾区高程基准,为震后重建争取了宝贵时间。

在玉树地震、舟曲泥石流等重大自然灾害中,大地水准面精化技术再次施展威力,极大提升了灾区应急的测绘效率。

李建成是个执著的人。“我们要有工匠精神,盯着一件事情,就一定要把这件事情做透。”自从选择做大地测量研究的那天起,李建成就向世纪难题发起挑战,力求建立一个统一精确的“全国大地水准面”。李建成的同事、武汉大学测绘学院副院长闫利教授回忆,从读书时起,不论是炎炎夏日还是湿冷冬天,总会看到李建成在电脑前忙碌的身影。

“八五”期间,当时武汉测绘科技大学承担了多项有关中国重力场逼近的重点研究课题,但此间,这一研究领域的博士和研究骨干相继离校出国,李建成独自承担起几乎全部有关课题的理论研究和实际计算工作。

在导师宁津院士等的指导下,他几乎放弃了所有休假,一头扎进实验室,最终顺利结项。这一成果让他荣获1996年国家测绘局跨世纪学术带头人,并获得了国家杰出青年科学基金的资助,使他在这一领域具备了深入研究的基础。

         把科研成果融入教学

多年来,李建成始终在教学一线,即使当了院士,也仍然坚持给学生上课……

作为大地测量学与测量工程领域的一名科研工作者,李建成取得了一系列具有国际影响的创新成果;而作为一名教师,李建成曾担任了15年的武汉大学测绘学院院长,他为学生的培养、学院的发展倾注了大量的心血。

在李建成的积极推动下,武汉大学测绘学院设立了被誉为“中国测绘学界诺贝尔奖”的夏坚白测绘创业与科技创新奖,以及陈永龄优秀学生创新奖、李庆海测绘优秀学子奖等一系列奖学金。多年来,李建成始终坚守教学一线,多次获得各类教学成果奖、优秀教材奖。即使当了院士,依旧坚持给学生上课。李建成为本科生、研究生讲授《物理大地测量学》《高等卫星大地测量学》等课程,并指导青年教师讲授《物理海洋学》。

虽然已是武汉大学的副校长,行政事务繁忙,但他仍然执着于研究和教学。为了保证教学秩序和教学质量,李建成宁可推掉一些会议也要给学生授课。他将科研成果融入课程教学,随时更新教学内容,不断优化课程设置。同一门课,他每年的课件都不同,总是添些新知识。

“文艺复兴时期是一个科学时代,大量人做了很多基础性科研工作,铺垫了现代科学的基础。我们当前所处的时代是一个技术时代,技术超前于科学,基础研究在弱化。”李建成说。

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[责任编辑:xiangzheng]
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