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六十载科研,一生测绘情
发布时间:2022-05-06     来源:超图集团      作者:刘先林院士      浏览:270次

一件黑色长袖T恤混搭一件灰色短袖T恤,一顶棒球帽,一双登山鞋……在中国测绘大厦的一间会议室内,我们见到了刘先林院士。此前,我们对他的印象还是高铁二等座上那位光脚穿旧皮鞋的邻家老爷子——画风一转,他竟又是这样一副嘻哈的风格!

一年四季,无论窗外是夏季的热浪滚滚,还是冬季的寒风凛冽,刘院士工作时门窗都必须开着,这样形成空气流通,才有充足的氧气保证大脑的思考。此刻,四月凉风飒飒,柳絮儿飘进室内,轻柔地打着旋儿。我们一行人到得早,便在一旁等着他正在进行的一场远程视频工作会议结束。大多数时候,他静静地听着汇报,但在某几个关键点,他会语速很快又犀利地指出问题所在。如此精神矍铄,思维敏捷,竟丝毫不像是进入耄耋之年的老人了。

作为我国测绘科研一线的“大国工匠”,刘先林院士身上有非常多的标签,如中国工程院首批院士、测绘界“工人师傅”、高铁“网红院士”等。然而这些都只是他人生故事篇章的一些侧面而已。他的故事如串珠颗颗,色彩斑斓,又如酒香满溢,沁人心脾。

2022年5月4日是第73个“五四”青年节,也是我们推出的“致青春”系列特别策划第4期,一起分享中国测绘科学研究院名誉院长、中国工程院院士刘先林的奋斗青春。


刘先林院士

1939年4月19日出生于河北省无极县,摄影测量与遥感专家,被誉为测绘界的“工人师傅”,现任中国测绘科学研究院名誉院长。1962年毕业于武汉测绘学院,1987年成为国家测绘局测绘科学研究所教授级工程师,1994年当选为中国工程院首批院士。

刘先林一直致力于航空摄影测量理论与航测仪器的研究工作,他取得了一系列重大科研成果,多项成果填补国内空白,结束了中国先进测绘仪器全部依赖进口的历史。他通过仪器研制有力地推动了整个行业的发展,大大加快了中国测绘从传统技术体系向数字化测绘技术体系的转变。

武测启航 多才多艺的浪漫人生


在我国测绘领域,有很多测绘人是从武汉测绘学院(简称“武测”)走出来的。刘先林也是其中之一。因此,他的分享也从武测开始。那些娓娓道来的斑驳时光,好似一幅上世纪五六十年代的旧画卷,缓缓铺展在我们面前。

1955年6月,当时的国务院副总理陈毅主持召开全国文化教育工作会议,制定了《高等教育部筹建武汉测量制图学院方案(草案)》,决定以同济大学、天津大学、南京工学院、华南工学院、青岛工学院等五所院校测绘专业的师资、设备为基础,创办中国第一所民用测绘高等学校。1956年,武汉测量制图学院正式成立,并在1958年划归国家测绘局管理,易名为武汉测绘学院。

刘先林回忆,当时武测所有行政班子都来自青岛工学院,所以学校的行政干部说的都是青岛话。学院的很多教授都是从英国、德国留学回来的,更是集中了以夏坚白、王之卓、陈永龄、金通尹、叶雪安等5位一级教授为代表的一批全国测绘学科的精英,是当之无愧的全国测绘人才培育摇篮。

1957年,青年刘先林收到了武汉测绘学院航空摄影测量专业的录取通知书。彼时的他对大学生活充满了无限向往。然而这份向往很快被近乎残酷的现实扫荡一空。

那个时候,从测绘一线频频传来让学生们恐慌的消息:某某住宿在猪圈、羊圈;某某迷路了,没水喝,只能喝随身携带的墨水和自己的尿液;某某在高寒地带测绘,耳朵冻没了,鼻子冻掉了……测绘专业的学生开始闹情绪。甚至有家兄弟院校,测绘专业30个学生临到毕业时,只剩下4个,其他26个都强烈要求转系了。

在很多同学退缩的时候,“死心眼儿”的刘先林坚持不转专业,并奋发图强,刻苦钻研每一门学科,成绩一直名列班级前茅。

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1962年,武汉测绘学院航测系57级毕业合影,第一排左起第六人为刘先林

在学习之外,多才多艺的刘先林在武测度过了一段浪漫又充实的人生,他加入了学生会,担任过学生会文化部长和校乐队的指挥兼演奏员,无论是短笛、长笛、黑管、铜管、木管,还是小提琴,刘先林都能演奏得十分悦耳动听,甚至还有几首保留曲目。


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1957年,刘先林与同学在武汉东湖,第二排右一为刘先林

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大学时的刘先林在拉小提琴

职场崭露头角 两次下放“因祸得福”


1962年大学毕业后,刘先林被分配到国家测绘总局测绘科学研究所从事测绘科研工作。大学期间打下的过硬基础、天性中的不拘一格、禀赋中的奇思妙想,使刚刚走上工作岗位的刘先林脱颖而出,迅速成为学术先锋。

1962年,23岁的他研究成功“坐标法解析辐射三角测量”。这是我国航空测量规范中第一个中国人创立的方法,满足了从1:50000比例尺地形测图转向1:10000大比例尺地形测图的需要;1968年,他又编写了一套“空中三角测量程序”,第一次把计算机技术引入我国航测生产领域,这个程序后来使用了10多年。

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1963年,刚参加工作时的刘先林在北京三里河办公室

就在刘先林准备在测绘科研领域大展宏图之际,国家测绘总局突然被撤销。1969年至1972年,他被迫离开心爱的科研岗位,下放到河南正阳的五七干校和石家庄汽车修理厂劳动。刘先林在干校发现当地有一些联合收割机,但是从来没见老百姓用过,他一了解,原来是他们不会用,买来就是拆零件用。第一次接触农业机械的刘先林经过钻研,居然让这个庞然大物运转了起来,调校好的收割机每天可以收割300亩麦子。

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1969年,在河南五七干校时的刘先林

1971年,刘先林离开干校,到石家庄第一汽车修理厂当工人,先在钳工班,后到电工班。他对工厂的设备、电机、电源等作了大量研究,很快就熟练掌握了有关电机的技术及操作。当时汽车用的是直流发电机,有易磨损、易碳化等缺点,刘先林和同事决心制造交流发电机。工厂师傅说从来没听说过这种事,指责他们异想天开。他们也不在意,想尽一切办法,没图纸就从别的工厂里弄来图纸,没有模具就把活塞熔化,自己做金属模具。没过多久终于试制成功交流发电机,并成功应用到生产实际中,不但给工厂带来很大方便,而且他们生产的20台交流发电机销售一空。

刘先林说:“我从事科研工作,不管是不是我的专业,是不是我的本职工作,我都去干,干什么就学什么,正是有了这些经历对我后来研发一系列测绘仪器起到了很大帮助。”1973年,国家测绘总局恢复,刘先林也从工厂回到测绘科学研究所。此时,在测绘行业所涉及的很多知识领域,他都成了专家。

人生没有白走的路,每一步都算数。经历过事业低谷、人生无常的青年刘先林,更加坚定了自己对测绘的热爱,在往后的日子里,他更加专注航空摄影测量理论与航测仪器的研究工作。


以国家需求为己任 研制国产测绘仪器蜚声全球


不同于当今青年“一年一小跳,三年一大跳”地频繁更换工作单位,刘先林只有一个工作单位,不论是早先的国家测绘局测绘科学研究所,还是今天的中国测绘科学研究院,变的是单位的名称,不变的是刘先林对科研创新不懈追求,以及解决测绘一线难题、为国争光的初心、恒心与决心。

长期以来,我国的先进测绘仪器主要依靠进口。外商漫天要价,一套仪器动辄几十万上百万人民币,甚至把一些零部件拼凑在一起,高价向我们出售并不成熟的设备。特别是一次,实验室有一套德国的机器,刘先林负责装好后,发现还不能用,这真的让他欲哭无泪。

自此,刘先林下定决心,一定要搞一套国产仪器出来。为了早日改变我国测绘仪器装备的落后局面,他全身心投入工作,逐步突破一个个难题,先后研制成JX—1解析测图仪、JX—3解析测图仪和JX—4A数字摄影测量工作站,两次获得国家科技进步一等奖。

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1977年,刘先林被评为先进工作者。这张照片是他送给父母的,母亲一直珍藏到去世。照片背面写有“这是我七七年评为先进工作者时的照片,给爸妈留作纪念”

值得一说的是,当时从国外进口的解析测图仪,标价38万美元,而刘先林研发的设备,标价38万人民币,比国外便宜8倍(当时人民币和美元的兑换比是1:8)。

1995年,在刘先林的领导和组织下,经过与澳大利亚测量公司的激烈角逐,中国测绘科学研究院赢得了价值14.8万美元的巴基斯坦政府的招标项目——将5台PC2模拟仪器改造为解析测图仪,此举使JX系列测图仪器再次走出了国门。

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刘先林在巴基斯坦进行技术培训

1999年,刘先林又研制成功全数字摄影测量工作站,产品出口巴基斯坦、美国、日本、泰国等国家和地区,国产的大型航测仪器设备已由替代进口转向在国际市场上直接与外商竞争,有力地促进了我国测绘科技实力跻身世界先进行列。

2002年,已过退休年龄的刘先林又带领科研人员,全力以赴研制数字航摄仪。4年后,他们研制成功自主创新项目——SWDC 数字航空摄影仪,这标志着国产数字航摄仪成功用于测绘生产。他们的成果达到国际领先水平,某些方面甚至超过国外产品,价格却只是国外产品的1/4。

刘先林领导研发的一系列重大科研成果,结束了中国先进测绘仪器全部依赖进口的历史,并将国产测绘科研成果实现产业化,出口到了美国、日本等发达国家以及巴基斯坦、伊朗等国家和地区,为国家赚取了大量的外汇,更为我国测绘产品赢取了国际声誉。

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2007年5月30日,以刘先林院士为首的科研团队研制的最新成果——具有自主知识产权的SWDC系列数字航空摄影仪,在北京通过国家测绘局主持的产品鉴定。图为徐冠华院士(右三)、童庆禧院士(右二)、国家测绘局副局长李维森(右一)与刘先林院士(右四)一起观看SWDC数字航测仪


实景三维中国建设 三维地理实体化是关键


实景三维中国建设,是面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设新定位、新需求,是测绘地理信息服务的发展方向和基本模式。随着《自然资源部办公厅关于全面推进实景三维中国建设的通知》的印发,实景三维也进入了全新的发展阶段。

谈及新型基础测绘与实景三维中国建设,刘先林表示,实景三维中国给测绘地理信息行业引来了大量的投资,这在过去从未有过,也从侧面反映出业界对实景三维中国建设的重视与看好。

他进一步介绍,实景三维最早是从美国传入国内的。当时一位美国留学归来人士找到刘先林,希望他给做一个五镜头的相机,用来采集实景三维数据。鉴于当时的研究方向是测图,刘先林就拒绝了这个要求。

后来国内有家企业花费50万美元购入了一台采集实景三维数据的倾斜摄影仪,但是使用效果非常差。刘先林发现国外的设备不行,还得自己做。最终,刘先林通过加工改造民用高端相机,将斜视、下视相机的焦距进行调整,使采集区域变得更广,研发出一套采集实景三维模型的装备,并在保定、石家庄进行了实际应用。河北省测绘局利用这套设备,完成了辖区很多地方的实景三维数据采集,一下把该设备的名声打响了。直到今天,刘先林迭代的这套采集设备在数据采集领域中依旧领先。

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国家测绘局领导在中南海参加会议,左二为刘先林

“实景三维数据采集之后,就进入了数据处理阶段。过去价值五六百万的设备,一天只能处理一平方公里的数据,效率太低,这完全达不到对数据后处理的要求,怎么也得增加十倍,而且售价不能太高。”刘先林院士说,在与国内三家实景三维公司交流后,他们最终决定用云计算代替过去的刀片机,进而提升数据处理的效率。

刘先林说,所有的软件,包括超图的软件,在数据处理方面的优势都在于云,尤其是GPU云,不仅能节省本地的存储资源,还能大大提升数据分析的效率。

业界共识是,实景三维的建设,需要测绘地理信息产业链上下游齐发力。刘先林说,实景三维要想既好看又好用,就要解决实景三维模型实体化的问题,“我们也做了一些Mesh模型的提取,目前只是建筑物、水系、公路和植被这四层,如果要物理世界全部实体化,那地理实体的量将会特别大,但是只有实体化了之后才能实现分析。”

当代新兴的新技术对各行各业产生了深远的影响,地理信息产业也不例外。对于地理信息产业的创新发展,刘先林表示,科技发展、社会需求变革,使得时空大数据与实时大数据的融合变得十分必要和迫切,建议通过促进提升当代GIS三维化、结构化、虚实结合、控制功能,与实时大数据融合,建立新型动态的时空信息大数据平台,从而使整个地理信息服务现代化上一个新的台阶。


工作之余享受天伦之乐 是最向往的生活


在笔者想象中,刘先林这样年纪的业界顶级专家,应该由专人照顾好生活起居,他只要专心做好科研就好。而实际的情况则是,在日常生活中,刘先林只是一个普通人:为了给国家节省出更多的科研经费,他拒绝配备专车和专门的司机,自己掏钱买车、开着车上下班;自己装修、修下水道、去4S店修车;玩微信、刷朋友圈……

刘先林不喜欢太过高调,他和夫人刘惠跟其他普通夫妻一样过着平常的日子。年轻时,刘先林科研任务繁重,常常去外地做实验,两个孩子和年迈的父母都由夫人在照顾,免去了他的后顾之忧。

夫人的付出与辛劳,刘先林都看在眼里,记在心上。现在两个人年纪大了,夫人身体又不太好,两人的角色调了个儿,工作之余,刘先林时刻把夫人放在首位,洗衣做饭,料理家务,有条件的话,出差也会把夫人带在身边照顾。

曾经,组织上看到刘先林院士居住条件不是很好,有意将一套220多平方米的住宅分给他。但刘先林还是婉拒了,他还是更喜欢当下的生活:住在20多年前盖的70多平没有电梯的老房子里。

在繁忙的科研工作之余,回到家里享受天伦之乐,这大概就是刘先林院士最向往的生活了。

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刘先林院士与夫人在河南焦作

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2007年2月2日,中共中央政治局委员、书记处书记、中央组织部部长、中央人才工作协调小组组长贺国强同志(右二),专程登门看望刘先林院士(右一)


五四青年节

刘先林院士寄语青年科技工作者

江山代有才人出,各领风骚数百年。正是由于一代代青年人的前赴后继,才有时代的进步。刘先林曾表示,自己年纪大了,科研的担子要逐渐转移到年轻同志肩上。“我们的国家经济社会等各项事业都在快速发展,但是自主创新成果相对来讲比例太小了,科研人员责任重大、任重道远。希望新一代科技工作者在自主创新的道路上取得更大的成绩,为建设创新型国家做出新的贡献。”他说,国家要变得强大,需要一代又一代青年人的智慧与付出,强国的核心就是推进科技创新。

因此,在第73个“五四”青年节,他对青年科技工作者提出以下寄语:

第一,青年人要正确认识科技创新。“一开始我们说‘科学技术不是生产力’,后来说‘科学技术也是生产力’,这还不够,又加了一句话‘科学技术是第一生产力’,可见科技创新是多么重要。”

第二,青年人要学习高新技术,比如大数据、人工智能、深度学习等。要掌握新技术,才能够迎接时代信息化浪潮,才能够把传统的测绘行业发展推向新高度,满足全社会对地理信息产品的新需求、新要求。

第三,要把报效国家当做人生的目标。作为青年人,一定要从党的历史汲取奋进的力量,将个人理想与祖国发展联系到一起,把报效祖国、服务社会作为实现自己人生价值的目标和追求。

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刘先林为测绘技术人员授课

注:本文部分内容摘自学习出版社出版的《测绘专家刘先林》一书。




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