李德仁:为共和国擦亮“天眼”

2024-12-31 00:00:00肖珊董鲁皖龙
中关村 2024年10期
关键词:珞珈李德院士

“活到老,学到老,干到老。”李德仁一直践行着一份朴实的心愿:爱我中华,兴我家邦,为国家和人民奉献到老!

“10、9、8……3、2、1,发射!”9月24日,在山东海阳市东方航天港近海海面上,“武汉大学人民医院健康号”(珞珈四号01星)医学遥感卫星顺利进入预定轨道,茫茫太空迎来“武大造”的全球首颗医学遥感卫星。

“这是了不起的壮举。中国人在遥感卫星服务人民健康和生态环境领域,做出了新的努力和尝试!”国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学人民医院医学遥感信息研究院名誉院长李德仁现场观摩发射成功后很是高兴。

该卫星是李德仁院士团队“珞珈”系列卫星中的一颗,也是武汉大学发挥测绘遥感学科优势,在“遥感+医学”领域推出的首个医工融合重大科技创新成果。

李德仁是著名摄影测量与遥感专家,攻克了卫星遥感全球高精度定位及测图核心技术,解决了遥感卫星影像高精度处理的系列难题,带领团队研发全自动高精度航空与地面测量系统,为我国高分辨率对地观测系统的建立和从遥感大国迈向遥感强国作出了突出贡献,为共和国擦亮了“天眼”。今年6月,他荣获国家最高科学技术奖,习近平总书记在人民大会堂亲自为他颁发奖章和证书。

李德仁在武汉大学度过的近七十年的岁月里,永不停歇的“思索、奋斗与创新”贯穿始终,镌刻着他在强国征途上不畏艰险、勇攀高峰的英勇身姿,映照着他在教书育人中孜孜不倦、言传身教的清晰剪影。

逆境15年,“李德仁方法”解决测绘学百年难题

树高千尺有根,水流万里有源。李德仁就读的大学原名武汉测绘学院,诞生于百废待兴的1956年,是我国第一所培养测绘高级专业人才的新型大学。1985年,武汉测绘学院更名为武汉测绘科技大学,2000年并入武汉大学。在这所著名的学府,老一辈学科奠基人夏坚白、王之卓、陈永龄等蜚声中外。

“我读书时胆子大,爱提问,常把自己对名家著作的质疑写成读书心得,到处寻找老师求解。”学生时代的李德仁,就有那么一种与众不同的特质。

1957年,17岁的李德仁从江苏省泰州中学毕业,被武汉测绘学院航空测量系录取。当时,学院院长是夏坚白院士,系主任是王之卓院士。

大学6年里,李德仁每天都处于求知若渴的状态。大四时,他在苏联专家撰写的教科书上发现了问题,写了好几篇文章。同班同学朱宜萱和王之卓的女儿是好朋友,李德仁就托她把文章转给王之卓,而李德仁和朱宜萱后来也成就了美好姻缘,是一对令后辈们羡慕不已的伉俪。

王之卓在文章上写了很多批注,并把李德仁叫到家里,师生俩长谈了3个多小时,连晚饭都耽误了。半个世纪过去,李德仁仍清楚记得当时的情景,“谈话从下午5点开始,既深入重点又天马行空,浑然不觉天色已晚。师母多次请我们到餐厅吃饭,被兴致正浓的王老一推再推,直到晚上9时。”正是这次交流,奠定了这对师生黄金搭档的终生情谊。

1963年,李德仁本科毕业,王之卓鼓励他报考自己的研究生。当年选拔的考试科目共三门,李德仁两门满分、一门99分。但因为档案里一份“莫须有”的材料,他被取消了录取资格。

天之骄子开始面对长达15年的人生逆境。他先后在航测队、干校、水泥厂、研究所当工人、炊事员、技术员、科室负责人。而王之卓一直牵挂着这位得意门生,不仅时常写信叮嘱他别丢了学问,还千方百计托人帮助他。

李德仁谨记恩师的嘱托,在工作中精进业务。1978年国家恢复研究生招生,李德仁终于回到了恩师身边,这一年,他39岁,6年前下放时在水泥厂研制的硫铝酸盐水泥系列,获得第一届国家科技发明二等奖。

在王之卓门下读研究生的1000多个日夜,李德仁埋头苦学,仅专业方面的读书笔记就是厚厚30多本。1981年,当他以全优成绩获得硕士学位时,已练就一身过硬本领:基本功扎实,洞悉本学科发展状况和国际著名专家研究方向。他站在中国测绘学界的前沿,整装待发,随时准备跑步冲进世界航测研究的前列。

这一年他留校任教,随即以访问学者身份赴联邦德国进修。在波恩大学,他不仅熟练自如地运用西方先进的理论和方法,还能指出其优点和缺陷,提出改进办法。半年内,他发表了两篇高质量论文,引起西方学者的广泛关注。他针对西方学者发现和消除粗差的倾向性方法,反其道而行之,从验后方差估计理论出发,在极短时间导出比丹麦法更优越的新方法,被国际测绘界称为“李德仁方法”;他根据这种方法研制出的新软件,获得了比波恩大学原软件更佳的计算结果。

1983年,李德仁转入斯图加特大学,在欧洲摄影测量试验组织主席阿克曼教授门下攻读博士。他常在教堂午夜的钟声响过之后才走出实验室,第二天早晨,又拿着阿克曼教授给他的万能钥匙第一个打开实验室和资料室大门。

阿克曼被这位中国学生独具的才干和敬业精神深深感动了。他说:“我能证实,李先生是一位杰出的摄影测量学家,他的水平完全是现代国际水平。”他建议当地政府和自己一起承担李德仁进修所需费用。多年之后,阿克曼还这样教育德国学生:“你们羡慕李德仁教授的成就吧,他为自己的祖国而拼搏,他每天工作都在14小时以上,而且常常是通宵达旦!”

只用两年半时间,李德仁完成了通常需要五六年才能完成的博士论文和学位课程。在长达255页的博士论文《摄影测量平差中控制点粗差和像片系统误差区分可能性理论和试验》中,他将占统治地位的荷兰学者巴尔达教授的经典理论进行了扩充和发展,给测量结果的准确度问题研究带来一片光明,使不同模型误差的区分和同一模型误差的定位难题迎刃而解。

素以严谨著称的大地测量学家、德国洪堡基金会委员格拉法韧特教授再也无法掩饰内心的激动,挥笔在他的博士论文上批道:“我为这篇文章而激动,它解决了测量学上一个百年来的难题。”他的博士论文以“1分加5星”的得分,迄今仍保持着斯图加特大学博士答辩的最高纪录。王之卓称赞李德仁:“获得了前人所没有解决的创造性成果。”

李德仁把粗差发现的理论上升到粗差和系统误差区分的理论上,荣获了该项成果的最高奖——汉莎航空奖。今天,即使是世界上科学技术最先进的国家,也要用李德仁的理论来校正自己的航测平差系统。

他以智慧和勤奋叩开了权威之门,实现了超越前贤的梦想。

“在德国获得博士学位后,我心中激荡着一个信念:立刻回国,将一辈子献给祖国。”李德仁谢绝导师的挽留,毅然回到祖国,开启了漫长的科研报国之路。

1985年,李德仁站在了母校的讲台上,不讲职称和待遇,给本科生开了三门课。一年后他被破格晋升为教授;1991年当选为中国科学院院士……归国后的40年里,李德仁始终胸怀“国之大者”,坚持自主创新,担当育人使命,引领了我国从传统测绘到信息化测绘遥感的根本性变革,使中国走上遥感强国的创新之路。

不懈自主创新

擦亮中国人自己的“东方慧眼”

胸怀祖国,不懈创新,是理解李德仁科研人生的关键词。

“通信、导航、遥感,全世界这三件事情原来都是分开做,各干各的。”李德仁发现,它们各自系统孤立、信息分离、服务滞后。李德仁首先提出要把中国的通信卫星、导航卫星、遥感卫星一体化,提供空天智能服务。

2006年,李德仁院士牵头向国家自然科学基金委提出了这个设想——建设“三星”一体化的空天信息智能服务体系。他的建议最终被国家自然科学基金委采纳,2013年便启动重大专项,开启珞珈系列卫星的实验计划。“基于天空地通导遥一体化、在轨处理和人工智能,可构建天地互联网对地观测智能服务系统,对各行各业实现快准灵的服务,造福人类社会。”

2010年,经国务院批准,高分辨率对地观测系统重大专项(以下简称“高分专项”)全面启动实施,业内都爱把“高分专项”称为“中国人自己的全球观测系统”。李德仁作为高分专项专家委员会副主任和专项副总师,领导参与了该专项的顶层设计,并带领团队开展了高精度数据处理技术攻关,实现了我国遥感卫星系统的自主可控。

从2013年4月首颗“高分一号”卫星发射成功到今天,高分专项已成功发射14颗卫星,每颗都具备独特的观测能力,涵盖了光学、雷达、红外、高光谱等多种技术类型,拉动了新一代国家空间基础设施的建设,也为我国航天产业的蓬勃发展做好了技术和人才储备,中国遥感卫星实现了从“有”到“好”的跨越式发展。

如今,我国测绘遥感技术从落后一步步走到了世界前列,建立起真正的“中国人自己的高分辨率对地观测系统”。在这个过程中,高分专项作出了重要贡献。李德仁说:“以前我们有卫星,但不强。现在我们的遥感卫星赶上了世界水平。”

此后,李德仁继续带领团队攻克高精度高分辨率对地观测领域的系列核心技术,研制了我国“航天—航空—地面”3S集成的测绘遥感系列装备,解决危险地区测绘等难题,引领了我国传统测绘到信息化测绘遥感的根本性变革。

如何让卫星服务于老百姓的生活?这是李德仁一直在琢磨的事儿,答案是:建成中国人自己的“东方慧眼”卫星星座——

2018年,珞珈一号01星升空;2023年,珞珈二号01星、珞珈三号01星成功入轨,大展身手——珞珈二号01星,在河北抗洪中观测到一处堤防决口,图片上水流清晰,电杆逼真,精度令人惊喜,发布预警当天帮助6300余人安全转移。珞珈三号01星,首颗互联网智能遥感科学实验卫星,把人工智能送上天,自动发现目标和变化,通过通信卫星和地面互联网,8分钟内将信息送到用户的手机。它在阿富汗抗震救灾中立下大功;2024年,珞珈四号01星顺利升空,开展医学遥感应用示范,为人民健康保驾护航……

李德仁介绍了自己的下一个五年计划:到2030年时,他要带领科研团队建成一个拥有252颗卫星的“东方慧眼”“智能遥感”卫星星座,让全球更多的人享受中国卫星带来的优质服务。这个“星座”由四种卫星组成,跟通信卫星、导航卫星连在一起,可用于农业、交通、采矿、海运、智慧城市、智慧农村等,构成一个对地观测网。

不久的将来,“东方慧眼”星座将闪耀浩瀚星河,普通如你我,都可以用手机调用头顶的卫星,3至5分钟就能看到自己想看的地球图片或视频,“咱们老百姓也能拥有千里眼、顺风耳。”这位耄耋之年的院士俏皮地说。

钟爱教师岗位,搭建排名

全球第一的学科团队

“我最本质、最喜欢的是作为一名教师、一名导师,我的责任是传承学问,培养下一代的接班人。”在所有头衔中,李德仁坦承,自己最钟爱的岗位是“教师”。

“把我从王先生和阿克曼教授那里学到的基本的治学方法,传承给他们;把我从他们那里学到的宽大的胸怀、关心后生的品德,传承下去。”问及有何“绝招”,李德仁如是回答,“拿到最新的资料,我绝对不会锁到抽屉里,我会送到需要的人手里。”

在武汉大学,以测绘泰斗王之卓院士为前导,李德仁院士为中坚,龚健雅院士为后续的教学科研团队,师生三代均为院士的佳话被生动续写和传播着,优良的学风和教风代代相传,搭建起排名全球第一的学科团队。

“龚健雅院士在做中国的数字地球模型、国产地理信息系统;杨必胜三维建模做得很好,他用无人机做碳排放、碳吸收的研究非常精准;我还有个研究生正在用人工智能技术,在大量遥感数据中自动解译目标……”讲起自己学生手头上的工作,李德仁如数家珍。

20世纪80年代,丹麦在数字制图和地理信息系统领域处于国际先进水平,龚健雅被导师李德仁派往丹麦留学,“李老师总是写信叮嘱我,要敢于跨越,有跨越才有创新,你仅仅跟在人家后面,捡人家做过的重复做,你就总在后面。”如今,龚健雅是中国科学院院士、武汉大学宇航科学与技术研究院院长。

“李老师在科研和生活上为我提供了许多指导和帮助。他常鼓励我们,要多学习、多动手、多思考,要敢于大胆质疑。”武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副研究员肖雄武回忆,读博期间,“不停歇地思索”是导师李德仁给自己上的第一课,这句话一直引导和激励他前行。

将许多像肖雄武一样的年轻人放到重大项目攻坚第一线,是李德仁的培养经验。“未来要靠年轻人,他们在研究上超过我们,我们非常高兴。”李德仁说,“作为高校教师,我们要把教育办好,把科技搞上去,还要把人才培养好,为年轻人的发展创造更多可能性。”

李德仁把遍布世界各地、各有建树的学生视为最大的成果。目前已有180位博士生从他门下毕业,几乎个个成绩斐然:5人获全国百篇优秀博士学位论文奖,多人入选国家高层次人才梯队……他们中的许多人,说起自己与遥感学科的缘分时,都会提到“测绘学概论”这一门课。

1997年9月,武汉大学推出面向大一新生的专业基础课“测绘学概论”。27年来,这门课由李德仁等七位院士和多位专家学者联袂授课,年年讲年年新,选课和旁听生已扩大到校外。

学生们喜欢上李德仁的课,因为他有一手绝活,能将枯燥的理论讲得生动易懂。比如,在导入“摄影测量”时,他抛出问题:把摄像机放到飞机上进行测量,会出现什么问题?如果放到卫星上呢?随着提问渐次深入,学生的思维活跃起来,课堂上很是热闹。

“培养拔尖创新人才,成为让人民满意的教授,是我的使命和课题。”40年来,李德仁牢记立德树人使命,始终奋战在教学科研第一线,倡导“读书、思维、创新、实践”的教育理念,在武汉大学建成了世界上规模最大、门类最全、办学层次和办学体系最完整的测绘遥感学科群。

李德仁有个心愿,希望自己的思想能够影响更多的人,更希望自己的弟子能从学科带头人变成领军人物。而他自己,虽已耄耋之年仍在不懈前行。

不仅在服务国家上功勋卓著、事业有成,李德仁和夫人朱宜萱教授的生活幸福甜蜜,是令人羡慕的“神仙伴侣”。

在夫人朱宜萱眼里,李德仁生活很俭朴,非常勤奋,脾气温和,“我们俩一辈子没有吵过架,有事就说出来,不纠结在一些小事上,以解决问题为前提,一切向前看。”李德仁则笑言与夫人是互补型夫妻,“我大脑好,思维快;她小脑好,做事情很精细;我长得丑,她长得漂亮。”

伉俪二人不仅在生活上琴瑟和鸣,在学术志趣和人生选择上也是默契十足。早年李德仁留学德国时,朱宜萱写信给他,学有所成后立即回来报效国家;二人携手前往敦煌,采用数字化技术对文化遗产进行保护,让文物在数字空间永生;十年来,每年到新疆塔克拉玛干沙漠的喀什地区麦盖提县开展义务植树活动,吸引了越来越多的沙漠植树志愿者……

“活到老,学到老,干到老。”李德仁一直践行着一份朴实的心愿:爱我中华,兴我家邦,为国家和人民奉献到老!

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