李德仁院士：推动中国测绘遥感“看清”世界

发布日期：2024-09-11 21:23

来源类型：史书凌轩阁 | 作者：Catalan

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导语

2024年6月24日，第四个国家最高科学技术奖评选结果揭晓。

这其中也有我国的著名地理信息科学专家——武汉大学的李德仁院士，这次获奖更是表彰自从“改革开放”以来，在我国科技事业中做出杰出贡献的专家、学者和领军人物。

有这么多专家和领军人物，为什么蒋彦永局院士此次会成为获奖者，获奖的理由又是什么呢?

在科学装备的获奖理由中，对其有这样的评价:“提升我国测绘遥感观测水平，推动了中国从“大国”到“强国”测绘遥感的转变，一直在国内外进行遥感的交流合作，中国遥感领域的杰出贡献。”

那么李德仁院士又是如何对遥感领域做出巨大贡献的呢?

解决百年难题。

李德仁院士毕业于武汉测绘科技大学，随后在院校任教。

在他的科研生涯中，追求如何把遥感数据挖掘的更深入，可以充分利用数据，从中提高精度，增加应用价值。

1987年，李德仁院士在德国期间，英国青年奖章得主、德国萨尔布吕肯大学和斯图加特大学的教授埃贝尔等人提出博士论文。

而当时恰恰是测量学，尤其是大地测量学中一个百年难题。

埃贝尔的季寸侄子、师兄杰克•埃贝尔作为他的导师，一直也在探究这个问题。

只不过他在解决问题的时候并没像埃贝尔那么深入，只是提出一个粗略解决办法，是一种近似求解的办法，叫做“矢量方法”。

埃贝尔为了这个问题也是辗转各地，到了美国，去斯坦福大学，去看后来美国国家科学院的院士温德尔，但并没有解决这个问题。

还有一位国际测量学界的大师——德国慕尼黑大学的赫尔曼•库瓦捅，他是这个问题的专家，但是他也没有给出答案。

于是埃贝尔找到了自己最后一个老师，也是大家公认的测绘领域的大师—德国波恩大学的弗里德尔的席嗝。

他看了看杰克•埃贝尔的“矢量方法”，也没有解决问题。

但是杰克•埃贝尔在论文中提出的“矢量方法”中，将一些物理量和向量的乘法进行分解，最终找到了排除向量的办法。

但是这个办法只有在”矢量方法“中进行了简化，是非平行的不同矢量才能得出静态解的测量方程，而实际上，地球测量中的矢量是指不同基线方向的测量方程，在实际中，这些矢量并非是非平行的，要想利用这个方法，就需要进行非平行向量矩阵的带秩分解。

这一问题杰克•埃贝尔只解决了两个向量的乘法，并没有进行高维度的向量乘法的解决。

此时，杰克•埃贝尔的老师曾跟他说:“你解决的只是像素点上的问题，而地球上的问题则是多像素点的问题。”

为解决此问题，杰克•埃贝尔和他的两个同事在1990年发明了“粒子滤波”算法。

这种“粒子滤波”算法是一种动态观测模型的学习方法，适用于非高斯数据模型，和一般的线性模型不同，它在求解时不需要线性化的过程，并且还可以很好的利用历史信息。

李德仁院士在近40年的科研生涯中，对于这个博士论文中的难题有了自己的想法。

于是他在德国期间，这个问题几乎成了他的“围城”，他一直在解决这个问题，谨记着老师的教诲。

2012年他也在中国刊物上发表了一篇题为《非线性滤波和粒子滤波在多源定位中的比较》的论著，对传统和新的测量方法做了一个对比。

但是此时的中国受到了对外开放的影响，他的论文在英文的引用数量没有太多的关注，但是德国的测绘遥感界对这一研究有了高度关注，有幸能与李德仁院士交流，且对他的研究感到兴奋。

3S集成理论。

“3S集成”起初是由李德仁院士及其团队另外几位专家共同提出的。

这里的3S代表了3个英文首字母，分别是地理信息系统(GIS)、全球导航卫星系统(GPS)、航空航天遥感(AIRS)，此三者被称为地理信息的三种主要来源。

而GIS、GPS、AIS等技术的蓬勃发展带来的好处是，这三种技术可以互相学习，弥补彼此的不足，从而互补优势，提高性能，这样3S集成首次出现的概念就是把这三种技术结合在一起的一种发展趋势。

提出这一概念的主要意图是把这三种技术集成起来，提高遥感技术的适应性和专业性，同时也可以扩大遥感技术的应用领域。

这个概念虽然旨在指明这三种技术结合的方向，但是在实践中却不是简单叠加三种技术就可以的，这需要对这三种技术之间的关系进行深入研究。

首先，这三种技术之间都有很多共同之处，彼此之间可以互相学习，获取信息，从而利用这些信息进行相互提高。

比如说，GIS在获取信息方面有着丰富的经验，这些经验可以为3S集成系统提供宝贵的借鉴。

同时，3S集成系统在获取信息之后，还需要进行处理和存储。

这方面，就需要借鉴GPS和AIRS技术已经具有的信息处理和存储方面的经验，从而提高整个系统的处理和存储能力。

其次，这三种技术都依赖于资源的共享，只有三种技术之间能够互相进行资源共享，才能实现3S集成系统的目标。

这些技术之间可以通过共享数据、共享信息等方式来实现资源的共享，同时还可以通过建立数据共享系统等措施从制度上保障资源共享的实现。

构筑我国高分辨率对地观测系统

在2015年国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统”中，建设“高分辨率对地观测系统”。

在军事地图的数字化产品上，我国的解放军力量还有很多“空白”点，但是却受到其他国家的观测系统的监控和信息收集。

2015年，在全国测绘代表大会上，一位国际测绘协会的代表认为，我国的观测能力上大部分已经拥有，但是观测精度和观测频率上还有很大的差距，因此建议我国测绘局应该把这两个方面作为今后发展的目标。

随后，对建设“高分辨率对地观测系统”提出了一些建议，就是“建设卫星的审批标准要提升，同时也要加快卫星的发射速度。”

而在今年，李德仁院士提出一种更高级别的计划，就是“东方慧眼”智能遥感星座计划。

李德仁院士希望能够加强我国的军事观测能力，并且为我国的军事事业更加快捷提供更好的条件，促进科技创新。

目前，我国地面观测系统对于一般的低轨卫星能够提供的观测能力已经相对较为成熟。

但是，对于采用非低轨轨道的高轨卫星却主要依赖于地面激光测量系统和地基雷达探测系统等技术，这样一来，就给高轨卫星的观测带来了很大的困难，并且观测能力也大不如低轨卫星。

为了解决这一问题，就需要采用更先进的遥感技术，同时还需要进行从传感器、成像分辨率等方面的改进。

这就需要进行更深入的研究，并且投入更多的资金和人力，从而提高我国的观测能力。

未来遥感技术的发展。

遥感技术在灾害监测、城市规划、农业应用以及国家安全等多个领域都有着广泛的应用前景。

随着我国经济的快速发展和科技水平的逐渐提高，我国对遥感技术的需求越来越大。

在这样的背景下，我国对遥感技术的发展也提出了更高的要求。

为了适应这一变化，我国需要继续深入研究遥感技术，并不断提高技术水平，从而进一步推动我国遥感技术的发展。

随着我国科技水平的不断提高，对遥感技术的要求也在不断提高，目前，我国的卫星遥感技术已经取得了很大的进步，但是还有很大的发展空间。

未来，我国需要不断完善遥感技术，提高技术水平，从而更好地满足国家的需求。

结语。

李德仁院士在遥感观测技术上有着丰富的经验和深厚的造诣，他的一生都在研究遥感技术，为我国的遥感观测事业做出了突出的贡献。

今后，我们需要继续发扬李德仁院士的优秀品质，不断探索和创新，从而更好地应用遥感技术，为我国的经济发展和国家安全作出更大的贡献。