测天量地 导航人生——记解放军海军工程大学边少锋教授

本刊记者 刘承峰

测天量地 导航人生
——记解放军海军工程大学边少锋教授

本刊记者 刘承峰

边少锋教授与年轻教员进行卫星导航实验

地形的起伏，卫星的运动，重力的变化，地球空间坐标的数学关系，海洋物理场数据所隐含的奥妙……这些领域，都有边少锋教授执着的探索。30余年，他投身大地测量和导航定位领域的研究与教学工作，在测天量地的探寻中，书写着多彩的导航人生！

投身测量写春秋

边少锋教授所从事的大地测量是研究地球表面和近地空间点位确定数学关系及地球重力场的一门地球科学分支学科，可以为资源开发、空间科学、城市规划、导航制导等提供高精度的地理信息。

实际上，边少锋与大地测量称得上缘分匪浅。那是1978年，他以优异成绩考取解放军测绘学院大地测量专业，从此与大地测量结下深厚情谊。在系统的学习中，他对该学科的兴趣日渐浓厚，1982年又以优异成绩考取了解放军测绘学院同专业硕士学位研究生，并于1985年顺利毕业。1988年，他又考入武汉测绘科技大学攻读博士学位，并于1992年获得博士学位。

投身大地测量和导航定位领域的教学和科研工作，边少锋选择了勇往直前。

——地球重力场和地球物理场的奇异积分一直是制约地球物理位场正反演精度的一个难点问题，长期以来未能得到很好地解决。经过长期思考，边少锋与研究人员一起提出一种变换。利用这种变换，可以将以往的奇异积分彻底转化为非奇异积分，极大地提高了奇异积分的计算精度和计算效率。

——椭球面上的计算涉及非常复杂的椭圆函数的级数展开式，计算效率低下，精度也比较低，而大地测量则是以椭球面作为其数学基础的。为解决这一问题，他们利用计算机代数系统对大地测量中涉及椭圆函数展开式的一系列数学分析问题进行了研究，取得了非常好的效果，将传统的反问题的数值形式经过复杂的计算代数分析过程，转化成为了方便统一的符号形式，受到业内同行和前辈的好评。

——高斯投影是一种应用非常广泛的投影。例如现在地理信息系统GIS和手机地图很多是以高斯投影为基础的。但是，传统的高斯投影使用级数展开形式，反解时还需要数值的迭代形式。使用复变函数，他们将子午线弧长展开式作复变量开拓，得到了高斯投影非常简单的形式，将高斯投影表示的基本理论推进到一个新的高度。

——地图投影是实现地球椭球面到平面表示的一个必须的过程，涉及非常复杂的数学分析。在这一研究方向，我国已故地图学家杨启和曾取得了令国内外同行瞩目的成绩。但是，由于历史条件的限制，当时许多数学分析过程是人工完成的，表达式阶数不高，正解有一些小的错误，反解为数值形式。边少锋和同事们利用计算机代数数学分析代替繁琐的人工推导，结果将正反解均表示为统一的符号形式，使其精度得到了极大的提高。此后，他们又将这种方法推广至不同地图投影之间的变换。结果表明，变换公式和过程得到了极大的压缩和简化，变换精度甚至有10的4次方至10的5次方量级的提高。这些算法在一定程度上革新了大地测量和地图投影传统数学分析过程的研究手段和方法。

踏实肯干，一步一个脚印，在推进大地测量学科不断走向新进展的过程中，边少锋得到了同行的认可。1995年，他凭借出色的表现获得德国洪堡奖学金，并赴德国开展合作研究。期间，受到时任德国总统赫尔佐克的亲切接见。

与时俱进谱新篇

一位伟大的科学家曾经说过“知识是没有国界的，科学家却是有祖国的。”1998年，学成归国的边少锋将科学研究与祖国的发展紧密地联系在了一起，立志在大地测量领域有所建树。

凭借出色的表现，2002年，经国家自然科学基金委专家评审和答辩，边少锋的研究获得“国家杰出青年科学基金”资助。至今，该项资助仍保持着海军院校唯一一项的记录。近年来，随着科学研究的不断深入，他更是与时俱进，将科学探索的方向瞄准了与国计民生密切相关的领域。

边少锋教授告诉我们，地球重力场研究既具有重要的理论意义，也具有非常广阔的应用天地。天空中各类卫星的精确轨道确定离不开高精度的重力场数据；地球物理勘探探测地下矿产资源需要更精确的重力场数据，因为这些矿藏埋藏于地下，既看不见又摸不着，只有通过重力测量并结合其他探测手段才有可能分析这些矿藏的地下分布情况。尽管地球重力场的变化并不像地形起伏那样直观，但与地形的变化类似，也有很明显的起伏和变化。特别是在海洋中，随着海底山岭、海沟地形的变化，海洋重力场也有相应的变化。利用这种变化可以对水下运动载体进行匹配导航。

卫星导航技术是当今社会令人瞩目的发展日新月异的新技术，边少锋持续关注着这一领域。目前，我国的北斗卫星导航系统还在建设完善之中。为了在教材中反映这一新的变化，推动行业知识的更新与普及，边少锋在编著的《卫星导航系统概论》一书中对我国北斗系统首次进行了较全面的介绍和分析，跟上了我国卫星导航技术发展的步伐。该书出版后，被评为“海军优秀教材一等奖”。同时，他带领的教学小组承担的《卫星导航原理》课程也被评为海军优质课程二等奖。在课程教学中，边少锋结合历史，介绍我国明朝著名航海家郑和“涉沧溟十万余里”、“云帆高张”、七下西洋，创下的世界航海史上的辉煌壮举，也讲述了晚清甲午海战屈辱的教训，极大地激发了同学们为中华民族的和平崛起建功立业的爱国主义热情。此外，在教学中，他还善于把国外一些新的教学理念应用到教学中去，及时从因特网上下载最新的教学资料，实行开放式教学，引导学生们积极展开课上讨论，激发思想的火花，启发创新思维。

多年来，积极开展科学研究的同时，边少锋教授还在国家杰出青年科学基金和国家自然科学基金资助下，勤奋耕耘，笔耕不辍，撰写了《计算机代数系统与大地测量数学分析》、《大地坐标系与大地基准》、《卫星导航系统概论》等专著与教材，及时地沉淀了研究成果，得到业内同行的好评。当然，教书育人，培育桃李，更是边少锋乐此不疲的一项事业。近10多年来，他先后培养博士研究生和硕士研究生20余名，为海军高素质人才的培养做出了应有的贡献。由他指导的博士研究生李厚朴曾多次获得海军工程大学创新奖和相关学术会议优秀论文奖。

人们常说，教师的职业意味着奉献，像春蚕，像红烛。而在边少锋教授心里，教师更多地意味着传承。他总是感恩博士生导师宁津生院士、晁定波教授、硕士生导师黄维彬教授，感恩作为洪堡学者留德期间斯图加特大学著名的大地测量学家Grafarend（格拉发伦德）教授，他们严谨的治学态度、扎实的数理功底和勤奋的工作作风，都给他留下了非常深刻的印象，在他的学术成长历程中乃至人生道路上都产生了积极的影响。如今，他把更多的心血和精力都投入到了对年轻一代的培养和呵护上。

目前，边少锋教授还承担着国家和军队的多项重要科研项目。推动测量导航学科前进，服务国家发展，边少锋始终在路上。随着我国综合国力的增强，海军建设进入新的历史发展阶段，边少锋将以更加饱满的热情为海军测量导航事业、为海军高素质人才的培养，做出更大的贡献！