做一个尽职尽责的测绘人——专访大地测量学家李建成院士(上）

　　李建成，大地测量学家，中国工程院院士，现任武汉大学测绘学院院长、教授

　　李建成教授长期致力于地球重力场理论及其工程应用领域的教学、科研和人才培养工作，特别在精密高程基准面建立与维持、高程测定模式现代化、全球重力场建模、卫星重力、海洋卫星测高等领域做出了突出贡献，是我国该领域主要的学科带头人和大地水准面工程化应用的主要开拓者。他提出了多项原创性方法，解决了区域精密大地水准面确定的多项理论和技术难题，完成了从米级到分米级、到厘米级、再到亚厘米级三次精度跨越，推进了我国现代测绘基准建设进程；提出了灾区测绘基准快速重建方法，并用极短时间快速恢复了汶川、玉树等地震灾区精密高程基准，提升了我国应急测绘保障能力；开展了全球重力场模型、卫星重力及卫星测高技术的研究，突破了地面重力数据与卫星重力数据最优联合及超大规模快速稳定解算等关键技术，研制了我国首个720 阶WDM2001 模型，形成了自主创新的理论与技术体系。研究成果曾先后四次获国家科技进步二等奖，广泛应用于测绘、国土、规划、石油、水利、交通、航天、国防等领域，产生了巨大的社会经济效益。

　　1999年,35岁的李建成教授开始担任武汉大学测绘学院院长。测绘学院综合办学实力强，人才培养质量高，对我国测绘教育和科技事业的发展具有引领性、示范和辐射性，在国内外享有很高的声誉，被誉为“测绘教育之都”。李建成院长作为教育部高等学校测绘学科教学指导委员会主任委员，立足测绘学院，胸怀大局，在推动我国测绘教育事业发展中做出了突出贡献。

　　然而，成就颇多、头衔满满的李院士并不像想象中那样难以接近，相反，他平易近人，在接受记者采访的过程中，随和而不失风度，优雅地与记者详细解释并探讨了测绘学中那些艰深的学术名词，畅谈测绘地理信息领域未来发展的趋势，并对有志成为测绘人的年轻人寄予了厚望。

划时代的大地水准面精化和高程基准现代化

　　记者：李院士您好，今天很荣幸能够为您做一次专访。您是武汉大学测绘学院院长和教授，您所在专业听起来离普通人的生活非常遥远。能否请您从科普的角度解释一下，什么是大地水准面精化和高程基准现代化？

　　李建成院士：大地水准面精化和高程基准现代化，是指通过建立高精度高分辨率的大地水准面模型，实现卫星定位技术直接精确测出经纬度和海拔高度，减少误差，建立准确的地球外表空间三维数字化模型的做法。大地水准面的应用领域非常广泛，大到国防安全领域，小到修路、架桥、建房、挖隧道、绘制地图等，与人们的生活密不可分。并且，我们将地形的质量和地形的引力位计算进去，以进一步提升这种方法的精度。

　　记者：这是一种高程测量的新方法。那么,传统的高程测量是怎么做的呢？

　　李建成院士：通常在平地传递海拔高程是通过传统的水准测量方式，在山区和丘陵地区则通过三角高程测量,需要作业人员选取可以通视的位置，埋设地面标石，借助水准仪和全站仪来获得高差信息。由于三角高程测量需要通过观测两点间的水平距离和天顶距（或高度角）求定两点间高差而得到高程，故对天气的要求也很高,很难跨海作业。如果碰上雾霾和阴雨天，几公里之外就看不清了，观测就无法继续下去。而且受到大气折光的严重影响，精确度较低。工作人员前期得到观测数据后，后期还要经过大量的人工计算才能得出结果。可以说，这种传统测量方法消耗大量时间、人力和物力，效率也不高。

　　记者：那我们假设修一条10公里长的隧道，如果用传统方法进行高程测量，耗时要多久？

　　李建成院士：为什么要修隧道？因为没有路。没有路，传统的高程测量就不能进行，作业人员就需要绕行隧道长度5-10倍左右的距离进行高程传递。一般来说，一个水准作业组在山区每天最多也只能徒步跑5-7公里的高等级水准。为得到精准度高的数据，往往在一条路上需要两组人同步从两头测，那么每组大约需要5个人。修10公里隧道的话，前期至少要20天的时间测量水准，而且这是假设天气好的情况下所需的最短时间。而通过卫星定位技术联合高精度大地水准面模型，单人测量完就可以得到海拔高结果，数据是即测即得的，不必再依靠大量外业工作人员高强度的户外作业。

　　记者：这样说来，大地水准面精化真是一种划时代的测绘地理信息技术。那么您认为，诸如此类的测量方法普及以后，将如何影响我们的生活，或者说可以带来怎样的经济效益呢？

　　李建成院士：毫无疑问，大地水准面精化等现代测绘新技术新方法可以显著地提高测绘地理信息获取的时效性，降低成本，提高作业效率。测绘地理信息技术本身无法直接产生非常显著的经济效益，但是它能够辅助其他产业产生经济效益。如果我们想要建造一座桥梁，没有测绘地理信息技术，得不到精确的测量数据，桥梁就建不起来。当桥梁建成通车，桥梁两端的城市出现贸易往来，进而产生经济效益。这些经济效益并非由测绘地理信息技术直接产生，但测绘地理信息技术在其中发挥了巨大的作用。所以，我们说，测绘地理信息技术能够从侧面反映一个国家的整体国力。

　　记者：如此看来，测绘地理信息对一个国家的基础设施建设来说是一种必不可少的。那在您的印象中，有没有什么通过测绘应用避免经济损失这样的例子呢？

　　李建成院士：这就不得不提起汶川地震。地震过后，地形、地貌都发生了巨大的变化，从前人工的地界和地标都被破坏，急需重建。如果用传统方法测量，一旦发生余震，这些标石就无效。即使上午快速测完，下午若有余震，刚做的地标就再次无效，需要重新测量，整个测绘基准恢复工程保守估计要花费两三年的时间。而我们当时采用大地水准面精化技术，仅用15天，就建立起了灾区数字化高程基准，接下来用卫星定位技术就可以重新建立大地基准。所以说，我们的大地水准面在当时灾区重建中发挥了很大的作用，它不需要地面再造标石。（未完待续）