「大师风范」李德仁：秀出遥感技术的力量
大师档案：
李德仁，1939年12月31日出生于江苏泰县溱潼，籍贯江苏镇江。测绘与遥感学家，中国科学院院士、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士、国际宇航科学院院士，武汉大学学术委员会主任、测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任、地球空间信息技术协同创新中心主任、武汉市科学技术协会主席、武汉·中国光谷首席科学家。
1963年毕业于武汉测绘学院航测系（现武汉大学遥感学院），获得学士学位；1981年获得武汉测绘学院摄影测量与遥感专业硕士学位；1985年获德国斯图加特大学摄影测量与遥感专业博士学位，同年返回武汉测绘学院任教；1986年被破格晋升为教授；1991年当选中国科学院学部委员（中国科学院院士）；1994年当选中国工程院院士；1997年担任武汉测绘科技大学校长；1999年当选国际欧亚科学院院士；2000年担任测绘遥感信息工程国家重点实验室主任；2008年获得瑞士苏黎世联邦理工学院名誉博士；2018年当选国际宇航科学院院士。在长期的科研生涯中，牵头开展顶层设计与“卡脖子”难题攻关，实现国产遥感卫星全球1:5万无地面控制高精度测图，推动国家设立全球测图专项；创立误差可区分性理论与粗差探测方法，解决测量学中的百年难题；研制我国天-空-地3S集成的测绘遥感系统，引领传统测绘到信息化测绘的变革；建立自主可控的国产地理信息技术体系，推动我国地理信息产业成为战略性新兴产业；带领团队攻克遥感卫星影像处理系列瓶颈问题，为实现我国测绘遥感大国向测绘遥感强国转变做出了杰出贡献。
曾获得国家科学技术进步奖（创新团队）1项、国家科技进步二等奖5项、国家教学成果二等奖2项和何梁何利科学与技术进步奖。2008年获得国际摄影测量与遥感学会“SamuelG.Gamble奖”（国际合作奖）；2012年获得国际摄影测量与遥感学会“荣誉会员”称号；2016年获得国际数字地球学会“科技贡献奖”；2017年获得国际移动测量技术大会“杰出成就奖”、中国地理学会“中国地理科学成就奖”、亚洲遥感大会“陈述彭奖”；2019年获得中国测绘学会“杰出成就奖”；2020年获得国际摄影测量与遥感学会“布洛克金奖”（最高成就奖）。
爱我中华，兴我家邦
1939年，李德仁出生在江苏泰州一个书香门第，曾祖父李贞发曾写过一个80字的家训，挂在江苏老家的厅堂上。其中第一句就是“爱我中华、兴我家邦”，究其内涵，便是一个中华儿女，热爱祖国热爱人民是第一位的。还有一句是“孝德永彰”，一个家庭要对内讲究孝，对外讲究德。
李家有重视读书的传统。李德仁的祖父尤为重视对子女的教育，他勉励后人要坚持读书，无论环境如何都要坚持读书，带着思索读书，在思索的基础上进行创新和实践。父亲李月如和母亲华淑蕙从小告诫子女“立身以立学为先，立学以读书为本”，希望他们勤学苦读、修身养德、对人诚恳、关心邻里、助人为乐、忠厚守纪、奉献社会。长辈们所提出的求学之道、为人之道和处世之道，对李德仁及同辈们的成长产生了能量效应，也是铸就李德仁、弟弟李德毅、堂弟李德群“一门三院士”的主要原因之一。
良好的家风教育伴随李德仁的成长，有几件事让李德仁至今难以忘怀：
小学二年级的时候，作为一个小学生，学校安排要找一个文盲家庭帮助扫盲。幼年的李德仁并不知道扫盲意味着什么，只是听老师说教人读书识字是为人民服务的，是革命和建设的需要，是光荣的工作。回到家后，李德仁告诉母亲“自己要为人民服务，要做光荣的工作”，母亲听后欣慰的笑了，花钱买好扫盲教材，送到人家家里去，年幼的李德仁放学后就去教一两个小时。在李德仁的帮助下，这家人很快掌握了读写的基本知识，大大方便了生活。对李德仁更是赞不绝口，称其“小李老师”。正是这段经历，让李德仁体会到了帮助别人的快乐，同时“孝德永彰”的家训也在李德仁心中扎下了根。
“你现在工作了，弟弟妹妹还在大学，家里负担大，你要承担一些。”大学刚毕业那年，母亲对李德仁说道，辛酸的语气使他久久难以忘怀。虽然月收入并不高，但李德仁毅然接过了抚养弟弟妹妹的重担。那时候，妹妹就读于南京大学，弟弟就读于南京工学院，而李德仁每月薪资仅有55元钱。“就算自己再苦，也不能苦了弟弟妹妹！”李德仁暗下决心，一定要将弟弟妹妹照顾好。为此，他节衣缩食，馒头和咸菜成了他的家常便饭，几件衣服补了又补，穿了又穿。就这样，他坚持每个月给弟弟妹妹每人寄去15元钱，自己仅留25元的必要开支过日子，被同事们戏称为“穷秀才”。
勤俭自强精神的养成，离不开父母从小对他的教育。“人必须学会自力更生，理想生活要靠奋斗获得。”父母的教导他常记于心，也以此不断砥砺前行。在良好家庭教育的熏陶下，李德仁在广阔的人生道路上才越走越远，不断攀越高峰。在德国留学期间，他观察到德国年轻夫妻均是不依靠父母，过着自力更生的生活。这使他感触颇深，也更加坚定了自己奋斗不息的人生理念。
逆境求学，才华展露
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。
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。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。在波恩大学求学的半年内，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。他建议当地政府和自己一起承担李德仁进修所需费用。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，荣获了联邦德国的“汉莎航空测量奖”。今天，在时空大数据时代，人们还要用李德仁的理论来校正自己的空天大数据智能处理系统。
他以智慧和勤奋叩开了权威之门，实现了超越前贤的梦想。
李德仁婉言谢绝了欧美许多摄影测量教学科研单位的热情邀请，1985年，他站在了母校的讲台上，不讲职称和待遇，给本科生开了3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。
“教授的第一任务是教学，第二任务是组织科研，第三任务才是自己动手搞科研。”这是李德仁的信条。不管工作多忙，他都坚持亲自上讲台授课。由李德仁等6位院士和4位知名教授联合主讲的大一专业基础课《测绘学概论》，是武大最受学生欢迎的课之一，2007年入选国家精品课，2012年被列入国家精品视频公开课。
“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，自己最钟爱的是“教师”。
截至今年，已经有190多位博士研究生从李德仁门下毕业，其中走出了1名中国科学院院士、5名全国优秀博士论文获得者、5名长江学者、5名杰青和卓青等人才。从1989年带第一个博士生开始，20多年来，他平均每年要带6人。他的弟子数量之庞大，在整个中国甚至世界都位居前列，而且几乎个个成绩斐然。
在武汉大学，以测绘泰斗王之卓院士为前导，李德仁为中坚，龚健雅为后续的教学、科研、开发精英群体，其师生三代均为院士的测绘佳话，被生动续写和传播着。
从常人的视角来看，做大师的弟子，虽然荣耀，但压力也不会小。“我们要是做得不好，他会当面批评，有时候还会比较严厉。”弟子眭海刚证实了这一点。
弟子黄俊华将李德仁生动概括为：严师、慈父、侠士。“说他侠士，是因为每次都来去匆匆，整天飞来飞去，奔走在世界各地，尽量帮助更多的人，如同古时候的侠士一般。”
视野前瞻，勇攀高峰
早在1997年，李德仁就发表了论文《论遥感、卫星导航和地理信息系统（RS，GPS与GIS）集成的定义、理论与关键技术》，李德仁在论文末尾写道：“‘3S’集成具有重大意义,也具有相当难度，集成方式多种多样,宜从简单到复杂,从低成本到高成本,关键在于要找到它的应用市场。应当肯定地说,‘3S’技术集成大有作为!”
于是，从20世纪90年代后期开始，李德仁便致力于研究以“3S集成及其应用”为代表的空间信息科学以及多媒体通信技术等行业问题。2007年，由李德仁主持的项目“基于3S集成技术的LD2000系列移动道路测量系统及其应用”获2007年度国家科技进步二等奖。
汶川地震的救援经验让李德仁意识到了“3S集成”的不足。他直接指出了缺乏“实时性”的关键原因——我国的卫星太少。“要想解决‘实时性’，就要解决天上的卫星——卫星要多！要与通信卫星组网！”自此，李德仁开启了中国的“卫星组网梦”，而这也可以说是李德仁于近年提出的“通导遥一体化空天信息实时智能服务系统（PNTRC）”设想的雏形。
回想起来，李德仁表示，“正是由于汶川的经验，我才坚定地认为各类卫星要组网。导航提供了位置，遥感提供了信息，而这些信息要送到需要的人手上（则需要通信），所以后来我就提出了‘通导遥一体化’，要把3S集成发展成通导遥一体天基组网”。
这样当灾害发生时，才可以用最快的速度，实时地将灾区信息反馈到一线、反馈给国家，大大提高救灾的效率，才算是尽到了测绘遥感人科技救灾的最大责任。
不过，对于当时卫星数量极少的中国，各个功能的卫星如何实现组网与应用也许还是后话，最急迫的是，我们要先把卫星的精度和数量提上来。
“当时我向国家提了建议，要把中国的卫星分辨率从原来的5米、10米，提高到0.1米，这个建议中央领导接受了，于是成立了高分专项”，李德仁回忆道。“高分专项”即高分辨率对地观测系统重大专项工程，是我国部署的16个重大专项之一。
2002年，李德仁向国家提出了“高分专项”建议，并在2005年成立了专家组进行策划工作。2006年，高分辨对地观测系统重大专项被列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》。2009年，实施方案经领导小组会议审议通过。2010年5月经国务院常务会审议批准，高分专项全面启动实施。
2013年4月26日，高分一号卫星作为高分专项的首发星，由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
“高分专项规划了14颗卫星，包括光学的、雷达的、红外的、多光谱的、高光谱的，其中高分11号已经达到了0.1米，卫星的敏捷程度也提高了，从过去的几分钟，到现在变成小于分钟对目标多次成像，雷达的高分辨率则提高到0.3米，光谱分辨率从原来4个多光谱提高现在300多个高光谱”，谈起高分专项，李德仁如数家珍地介绍起高分系列卫星，说到“高分七号”，李德仁自豪地说“测绘还有一颗0.7米，能实现1：10000（比例尺卫星立体测图）的测绘卫星，已在2019年成功上天”。
说到这，李德仁骄傲地表示，“高分专项的实施，让我国实现了从原来外国不愿意卖卫星影像给我们，到自力更生（的转变），从以前我们的卫星数据有85%依赖国外，发展到现在85%自力更生，而且我们的卫星系统也开始向外国出口，支持亚非拉、一带一路。”
从卫星数据85%依赖国外进口，到实现85%的自给率，再到向其他国家出口，我国的测绘遥感科技，就这样一步步从落后，走到了领先位置。关于卫星，李德仁在过去十年间还有两件让中国实现“从无到有”的“大事”不得不提。
第一件事就是让中国有了自己的测绘卫星——资源三号。2005年1月，李德仁与陈俊勇院士、高俊院士3人向时任国务院副总理曾培炎汇报我国的测绘重大项目筹划工作。
2012年1月9日，资源三号卫星在太原卫星发射中心由“长征四号乙”运载火箭成功发射升空。我国终于有了第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星，在世界上首先实现了无需地面控制点制作全球1:50000地形图。
另一件事，就是带领武汉大学团队与相关机构共同研发制作了全球首颗专业夜光遥感卫星——珞珈一号。2014年10月，李德仁等向国家提出建议，认为国家可考虑允许民营资本进入航天，允许民营资本发射卫星。他认为，“商业化卫星是满足竞争国际市场的必要手段，商业化卫星更能提升中国的航天质量”。
随后在2014年11月，国务院首个支持商业航天发展的政策《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》出台，意见中明确鼓励民间资本进入卫星研制、发射、运营等整个产业链。在政策背景的支持下，2015年6月，“珞珈一号”科学试验卫星项目通过需求分析和卫星可行性论证；2018年6月，“珞珈一号”01星成功发射升空。
随着“珞珈一号”01星的发射，李德仁认为遥感已进入到对人、对社会观测的新阶段。“夜光遥感记录着人类活动的轨迹，通过夜光遥感，我们从对地观测，变成对人观测，对社会观测。根据夜光可以发现城市的扩张或收缩，发现城市是如何发展的，感知人类活动，还可以以此算出GDP，算出碳排放、电能消耗、贫困指数等等等等。”在这次战胜疫情复工复产初期，李德仁团队及时用夜光遥感分析全国从南到北复工复产的速度，得到国务院有关部门表扬。
不难发现，这个时期的李德仁早已将研究与应用的视野从行业，放眼到了更高一级的国家层面。此外，李德仁更不乏将目光看向国际。他带领团队潜心钻研，永攀一座座科研高峰，给我国的测绘遥感事业添上了浓墨重彩的笔画。
贴近实际，创新不已
2008年5月12日汶川发生重大地震灾害，李德仁所在的测绘遥感信息工程国家重点实验室召开全体教职工大会，部署抗震救灾相关工作，并成立了“5.12地震遥感信息收集与灾情评估项目组”，李德仁亲自担任项目组顾问。接着，李德仁和他的学生带着两套设备奔赴灾区前线，以获取灾区的高分辨率航空影像，为抗震救灾贡献“遥感力量”。5月14日晚，中科院遥感所发现北川县发生大面积滑坡和泥石流，形成了堰塞湖，可能会对下游地区产生洪水和泥石流次生灾害，该信息按照国务院意见紧急报送至水利部和国土资源部。从中国水利水电科学研究院陈祖煜院士那里了解到灾区堰塞湖的严峻形势后，他俩共同组织讨论了如何通过机载激光雷达技术和堰塞湖水位自动监测技术尽快掌握灾区的地形、水位等最新数据的方案。很快，李德仁组织专家团队通过激光雷达对堰塞湖的地形进行了扫描，计算了地形和水量，又用遥感拍了照片，把这两个“融合”到一起，做出了一个逼真的三维数字成果，送到了时任国务院总理的温家宝手中。根据所得数据，结合实际情况，做出了“明流排水”的决定，没有导致人员的伤亡。
十余年后的2019年6月17日，四川宜宾市长宁县（北纬28.34度，东经104.90度）发生6.0级地震，震源深度16千米。以微博、微信为代表的新媒体成为了新时代信息传播的主要途径，而同样反应迅速的还有灾后应急测绘保障工作。
地震发生第二日当晚，测绘应急保障中心顺利完成震后第一张无人机影像图《四川长宁6.0级地震震中双河镇无人机影像专题图》。
同日，中国资源卫星应用中心启动重大自然灾害应急响应机制，迅速成立应急小组，紧急安排高分卫星对灾区进行观测。
十年后的测绘遥感人，做到了地震后及时反应，快速地告诉救援队伍震中在哪儿，告诉了解放军该往哪里去。面对生命救援的黄金72小时，这一次，我们用科技与时间赛跑。
除了应急救灾方面，李德仁还关注测绘地理信息技术在我国国防建设中的应用，在2019年国庆阅兵式上，就有着李德仁的“身影”。2019年10月1日，以李德仁为首席科学家的团队所研制的“测绘神器”——5套通导遥一体化的移动测量系统（MMS）亮相庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式。
MMS是一种车载测量装备，能快速采集高精度、三维地理信息，并能与无人机、有人机和遥感卫星采集的数据进行融合使用，形成“天空地”一体化的地理空间信息。“我们选了5辆参加今年的阅兵仪式，上面（装备）都是全的，GPS、北斗、全景扫描、光学、激光雷达、卫星干扰测定等，还有短波、长波通信装备，能装的全装了，能够为移动作战提供保障，是用于作战的高精度全能移动测量系统”，李德仁介绍。
视角回到眼前，为有效控制疫情，医治新冠肺炎患者，中央决定建设火神山医院、雷神山医院。为加强对医院选址周围情况、周边湖水有没有受到污染、医院建设进度的监测，李德仁团队及时采用遥感技术结合北斗导航定位开展工作。如在火神山医院建设中，为了解旁边的湖水有没有受到污染，李德仁提出用“珠海一号”高光谱遥感卫星监测，它有20多个光谱，可以从湖里对高光谱取样，把动工之前和动工之后做对比，看看光谱有没有变化。同时，研究团队又用中国的“高分三号”和欧洲的雷达卫星进行遥感监测。评估显示，地表稳定，对水没有污染，医院建设对周边环境没有造成损害。同时，遥感技术在疫情期间在指挥交通管理、运输物资以及医院里消杀、送饭、送医疗器材的机器人、4000辆保证医务人员上下班的城市电动自行车等方面发挥了重要作用。
李德仁认为：“应急管理是国家的重大课题。疫情发生后，作为科技工作者，我一直在思考如何用智慧化手段应对疫情，更好地运用数据和技术手段降低损失。我们现在身处一个物理空间和网络空间交叉融合的时代，通过测绘、遥感等技术手段获取各种时空大数据，通过地理空间信息、时空大数据实现自动化管理，比如，让机器人、无人机更多地参与工作，可以在尽量不影响人们社会活动的情况下防控疫情。”
面对困难之时更能考验一个国家的科技发展水平，十余年前的汶川地震，当今的新冠肺炎疫情，在全国人民勠力同心攻坚克难之时，这样一位老人，不顾自己的安危，胸怀国家，每天奔走在科研一线，用他一生钻研的地理信息技术，为祖国和人民提供战胜疫情的“科技防线”。
李德仁用他的赤诚和钟爱，将一生的心血都投入遥感科研事业，取得了累累创新硕果；用他的坚守和初心，致力于我国遥感领域科技人才的培养，打造出一支敢于创新拼搏的团队。“兴我家邦”的箴言在他的生命中铭刻，“严谨治学”的态度在后辈口中流传，“勇攀高峰”的信念助他摘得一个个科学桂冠，“步履不停”的他还在谋划下一个十年……
年逾八旬，探索不止，这就是李德仁一往无前的性格。在神奇的测绘遥感领域，他用数字绘天地之大美，用科研谱生活之乐章，用精神和事业影响年轻的一代。他与广大科技人员一道，撑起中华脊梁，铸就不朽功勋，成就未来中华。
（本文资料由武汉大学提供，门雪娇整理编辑
转自《中国高新科技》杂志2020年第11期）
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