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张祖勋:生逢其时
“弘扬科学家精神”专题报告
发布时间:2022-07-12 09:29  作者:  来源:  阅读:

作者:张祖勋

今天是我们党的101岁华诞,在这个特殊的日子里来回顾与展望武汉大学摄影测量学科的发展,介绍自己的成长经历,给党和国家做一次工作汇报,非常有意义。我汇报的题目是《生逢其时》,思考再三,唯有此题能表达我的心情,表达我们课题研究的成长过程。

是时代赐予我们人生的际遇,和我们学科发展的际遇。

前不久,在遥感信息工程学院校友群里传开了一个视频,是1992年我在CPGIS(国际华人地理信息科学与技术大会)成立大会上致辞。这是地理信息科学领域久负盛名的国际学术大会,至今每年召开。成立大会在美国纽约州立大学布法罗(Buffalo)分校举行,当时我是武汉测绘科技大学副校长,代表学校对大会的成立表示祝贺。大家看了视频很感动,感叹学科的飞速发展。

当年我们是在华盛顿参加国际摄影测量与遥感大会后,转赴布法罗参加这个成立大会的。在华盛顿大会上,国际上第一次推出了数字摄影测量工作站。整整30年过去了,武汉大学全数字化自动测图系统不断发展,从VirtuoZo到DPGrid到云控制,今后我们还要进一步加强学科的交叉、融合,更好地服务国家经济社会和国防需要。

有感于学科发展的这一历程,我想讲三句话:生逢其时、天生我才、后继有人。

一、生逢其时

1976年,我和我的同学,也是武汉测绘科技大学的一位老师宣家斌,一起到瑞士的测量仪器WILD厂学习半年。

70年代中期,我国地形图测绘正处在从1:5万到1:1万的转型期,测绘仪器相应也要改变。以前我们都是用多倍仪来绘制1:5万的地形图,这个时候国家从瑞士进口了二百来套当时最先进的B8S仪器,需要派人出去学习怎么使用、维修。本来应该从生产单位派人,考虑到武汉测绘科技大学的老师不需要带翻译,国家测绘局决定由学校派两个人去瑞士学习。我从留校就喜欢搞仪器,航测系有个仪器研究室,我对摄影测量仪器很有兴趣,现在有机会到瑞士仪器厂学习,正中我的“下怀”,当然很高兴。

我们出发到北京是1976年9月9号下午,在北京上飞机时就我们两个中国人,其余全是老外。我们乘坐瑞士航空公司道格拉斯公司的DC-10,由北京、上海、孟买、雅典,经19小时航程到苏黎世,再驱车到瑞士首都伯尔尼,最终来到目的地WILDHeerbrugg。

这张照片记录了我和宣家斌与瑞士的技术人员在仪器车间里,学习当时最先进的仪器。我一生中有三个难忘的半年,其中一个是在瑞士WILD厂学习的半年,另一个是到连队当兵的半年,还有一个是在农村的半年。当时我国与瑞士的差距的确非常大,我们第一次进超市,第一次见高速路,第一次用投币电话……就像《红楼梦》里刘姥姥进了大观园,一切都是新鲜的。别人看我们也“新鲜”。例如我们凌晨在苏黎世下机后,大使馆商务一秘、二秘由伯尔尼到苏黎世机场接我们,事后他们说,远远一看,就像中国人民解放军来了,两个人统一着装:中山装、雪花呢大衣,戴着帽子,一人挎一个带“北京”字样的人造革包。他们把我们接到伯尔尼,又送到仪器厂所在的瑞士东部小镇Heerburg,办完一切手续入住后,他们陪我到超市买了一台短波收音机,以便每天晚上9点收听北京的早新闻。大使馆秘书跟我们一起回到住地后,我们想,用什么招待一下表示感谢呢?宣家斌是上海人,想来想去泡了两杯糖开水。他们没有喝,过后他们说,以后千万不要用糖水招待客人,你们多买点啤酒,你们自己今后也可以多喝啤酒。我们深深体会到“发达”和“不发达”的差距:糖水和啤酒,这就是差距。

下面看看我给大家带来的这个TOSHIBA计算器,只有加减乘除开方,三角函数都没有。别看这么个计算器,我当时却特别喜欢,而且觉得很新鲜,加减乘除,比我们手摇计算器查对数表方便多了。过了这么多年,我把这个计算器翻出来,装上电池还可以用,质量真是不错。我把这个计算器带回国以后,计算机系的杨全兴老师经常借去,说这就是新一代的计算机。小小计算器却也展现了时代的变化。

我很幸运,总能碰上好的时间节点。从瑞士回来没多久就遇上了两件大事,一件是1978年12月,的十一届三中全会召开,标志着我国进入改革开放的全新时代;一件也是在1978年底,我的老师王之卓先生在学校第二届科技大会上提出“全数字化自动测图系统的研究方案”,标志着摄影测量进入计算机时代,不再用过去的模拟方法而全部用计算机来计算。

这是王先生方案的手稿,看看其中的两页,第一页是全数字化研究方案,另外一页是参考文献,最新的是1976年的,第一篇是博士生论文,作者是德国的Kreiling。1988年我在日本京都ISPRS大会的展览会上遇到Kreiling,问及他全数字化搞得怎么样了,他回答“forgetit”,已然放弃。而王之卓先生是怎么做的呢?我们说向科学家学习,特别要向老一代科学家学习。看看当时的条件,他用的纸张比我做教学笔记的用纸还差,但他当时就是这样研究全数字化。

设计方案要论证,需要时间,需要经费。谁也没想到,国家迎来了科学的春天,项目很快通过论证、立项,然后实施了。我常跟我的老师王老先生开玩笑说,第一,这个方案只有你提得出来,高瞻远瞩,叫全数字化;第二,也只能是你提出来,如果是别人提出来,肯定一棍子打死。为什么呢?因为参加方案论证的都是王老先生的学生。但是,虽然大家肯定方案的大方向正确,在会下却说为时过早。为什么说为时过早?因为当时我国的胶片甚至还是传统的照相机胶片。

项目通过了论证,立项120万。大约1981年我们从英国进口了全套设别,首先要将胶片数字化,用扫描仪扫描,然后进计算机。这张照片是英国的NOVA3/12计算机和滚筒式扫描仪,我们在临时封闭改造的一个房间里,只有一个窗户,条件艰苦,项目也有很多难点。当时NOVA机只有64K内存,我专门到香港学习三个月,学会从FORTRAN4语言中加汇编语言,用“页式映射”,扩充内存至256K。而两张照片的数据量需要256M,完全没法处理,这是一个大矛盾。另外,当时的计算机没有显示器,搞图像处理只能摸黑。例如核线排列,现在学生的课间实习就能做,很简单,那时没有显示器,只能用打印机打出来,看看两条核线是否排得一致。这一项动作就花了我4个月到半年的时间,难度很大。还有其它难点,比如特征点的概念刚刚提出,我们还来不及学习;匹配要快要准等等。

到后来,我的博士生来做的时候情况就完全不同了。这张图是80年代末90年代初我的第一个博士生,这是我的老师王先生来参观我们的研究。王先生看完后就说:“好玩吧,两张照片进去三维立体就出现了,好玩不好玩?”这在当时很新奇,记得自然科学基金委一位工作人员说,两张照片进去就转出三维立体,从没见过,很惊奇。这就是全数字化项目,得了自然科学二等奖。

我们的产品用64K内存做出来了,很不容易。科研是需要时间的、需要经费的事。科研能不能成功事先也不知道,但是有一条是肯定的,机会都是给有准备的人。当时10年间内存从64K到64M,计算机发展是1000倍的速度,这1000倍给谁?给的就是有准备的人,科研就是必须提前做准备。

不只我们国家,全世界都是这样。德国的Kreiling博士“forgetit”,放弃了;瑞士的Kern也没成功。国际上1992年最早提出全数字化,其实瑞士Kern公司1988年就在日本京都大会上推出了DSP1全数字化产品,计划50万瑞士法郎一台,但是一台也没卖出去,当时条件不成熟,最后这个公司也被收购了。但是我们的产品最终走向了国际市场。

我们成长过程中如果没有多方面因素互相促进,也是很难有进展的。大家看这张照片,这是武汉市赵宝江市长,这是我们武汉测绘科技大学的校长宁津生院士,这时候还年轻,身材很苗条。这是1992年一次国际会议,对全数字化走向国际是一次关键会议。那次日本的村井俊治教授带了一个产业界代表团队来找产品,跟我说想用1万美元买一套我们的软件;澳大利亚的库比克教授也说5000美元买一套。后来村井俊治要担任国际摄影测量与遥感学会主席,这事就放下了。他在2002年写文章回顾10年前这次访问,题目是“中国IT产业登陆日本”,还提及此事。

我们从1992年开始和库比克合作,1994年和澳大利亚签订了一份长达23页的协议。一开始澳方把协议书传真给我,如果同意就签字。但是他们说合作之后知识产权两家共享,我不能接受。当时年轻,初生牛犊不怕虎。所以他们邀请我去澳大利亚,谈判了两个星期,终于签订了销售合同。我坚持我们的知识产权,以及在大中华地区和日本等地的销售权。那年10月份在澳大利亚黄金海岸第一次正式发布了VirtuoZo工作站,由澳大利亚在全球(除指定国家和地区外)销售。这就是我们全数字化自动测图系统的发展过程。

二、天生我才

我要说的第二句话是“天生我才”。天生我才必有用,要讲的不是我自己,而是我们团队的同事。

这张照片是80年代初我们课题组的主要成员,年龄最大的不到50岁。其中我想介绍两个人:一个是张剑清,他是1969年南开大学毕业,学数学,是我的主要帮手,数学基础很好,在影像匹配、影像相关的功率谱、摄影测量基础算法方面都做出了重要贡献。另一个是当时的青年徐轩,他是搞硬件的,为我们仪器维护做出了很大贡献。当时我们实验室用世行贷款一百多万元从瑞士进口的正射投影仪OR1,影像不出来,瑞士专家来给我们检修过,但他们走后机器还是老毛病,时好时坏。徐轩发现可能是仪器设计的延时电路有问题,他加了一个电阻还是电容进去,将时间延时稍微延长一点,问题就彻底解决了。他后来去了徕卡公司,专门维修保养测量仪器,大家叫他“千手观音”,因为他心灵手巧,任何尖端精密仪器到了他手里都会变得温顺服帖。从他身上我们可以看出,“才”就是一种“悟性”和“灵感”,不是教科书上能学到的。

大学如果全是教授,全是博士,发展是有困难的,一定要有各种各样的人才。会写文章是人才,会动手干事也是人才。光靠一种人才是不行的,团队要有各种不同的人才,才能做成事。

三、后继有人

我要说的第三句话是“后继有人”。我已经85岁了,我们这一辈都老了,但是老了不要紧,后继有人就行。教师的职业就是传承,除了搞科研,更重要的是培养学生。

这是我们团队2022年新年茶话会的照片,相比40年前,我们的确都老了。但是我们的团队更强了,人多了,队伍也大了。我们这个队伍里有在座的张永军,他已经是遥感信息工程学院的院长了。今年学院毕业仪式上他也来和我合影,说毕业20年了,来补上这一课。现在他也有了自己的团队。我们的团队越来越壮大,而且各种各样的人才都有。张永军本科不是学摄影测量的,他的博士是我和刘经南院士合带的。团队有的老师办公司也成了大事,郑顺义教授就是一位有点传奇色彩的人物,他创办的中观公司多项核心技术处于国际领先水平,多款新产品全球首创,因此海克斯康花巨资收购。以前他从没在公司拿报酬,为科技发展做出了很大的奉献。

有人可能会问,现在的团队和40年前不一样了,有人去搞公司,有的当了院长,那还是那个团队吗?我觉得有一点是不变的,那就是气氛融洽、互相支持、成果共享。我们经常举办一些活动,联络感情,也互相了解最近在干什么,手上有什么资源、什么软件可以共享。比如人工智能领域的胡翔云教授,现在还经常帮我编软件。

那我们在摄影测量全数字化以后会去干什么呢?事实上,摄影测量分内业与外业两部分,上世纪2000年之前“全数字化”主要解决内业的问题,而进入21世纪后我们开始设法减少外业工作量,也就是解决航测外业像控与调绘的问题。像控本质就是摄影测量大数据问题,21世纪第一个10年我们研制出了VertioZo的第二代,数字摄影测量网格DPGrid,由单机处理到多机协同处理,生产效率提高10倍以上,并且出口到了美国。

我们最高兴的还是后继有人,有年轻人。例如段延松是1975年出生的,现在他口袋里揣着美国大公司ESRI的邀请信,可以随时去大使馆办工作签证。2010年在适普公司还没正式拿到工程师职称就调到了武大,因为我认为人才最重要,所以我把他调来武大,很高兴的是学校也非常支持。在与美国ESRI合作后,段延松实现了我们80年代末90年代初提出的跨接法匹配,ESRI称其又快又好。他现在成了全国有名的大面阵相机标定专家,还承担十三五高分辨率对地观测系统重大专项,400万的课题几乎由他一人完成。

另外一个年轻人是1986年出生的陶鹏杰特聘副研究员,他是战略支援部队航天系统部1900万项目的总师,这也是我校第三个型号项目,解决了计算机分布系统I/O问题,项目评审获得优秀。另外,基于“云控制”为中国资源卫星应用中心研发了国产陆地观测卫星姿轨精化软件,显著提高了卫星定位精度,并为国防做出了重大贡献。

总之,学科的发展,创新是核心,团结是基础。2016年在测绘学科建立60周年时,校报请测绘学科的六位院士谈测绘学科的文化。李院士讲创新,宁院士讲团结,我讲传承,每个院士总结了两个字,很经典,也很好记。测绘学科的文化传承对武汉大学其它学科都有借鉴意义。另外,学科要交叉融合,如果光靠摄影测量发展自己,再大的本事都没用,必须靠其它学科支持,比如刚才讲到的计算机学科。我们完成项目的过程中,测绘学院王甫红教授对卫星影像定轨定姿给予了重大帮助,兆格公司陆涛高工帮我们解决了多源系统分布读写的关键问题。学科的交叉融合是我们武汉大学的强项。

最后我要强调的是:不忘初心,牢记使命。谢谢大家!

(编辑:相茹)

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