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“測”遍青山人未老 “繪”出輝煌錦繡篇

  • 發佈時間:2014-10-24 08:31:34  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  五十五年群星璀璨,五十五載春華秋實。

  2014年,中國測繪科學研究院(簡稱測繪研究院)迎來了建院55年院慶——該院是目前我國測繪地理資訊行業多學科綜合性研究機構,成立於1959年,其前身為國家測繪總局測繪科學研究所,1969年撤銷,1973年重建,1994年更為現名,2004年通過第一批國家公益性科研機構改革試點評估驗收,成為全國100所中央級社會公益類科研院所之一。

  建院55年來,測繪研究院先後有陳永齡、陳俊勇、曾世英、李德仁、劉先林等一大批嘔心瀝血,不懈追求的知名科學家;有國務院有突出貢獻的中青年專家、國家百千萬人才、測繪領軍人才;更有一代又一代廣大科技工作者的勵精圖治,執著奮鬥,才擁有了測繪研究院絢麗的榮耀。測繪研究院現有中國工程院院士——被稱為“測繪領域袁隆平”的平民院士劉先林,還有“國家高層次人才特殊支援計劃”入選者3人,國家測繪地理資訊局科技領軍人才3人、有突出貢獻的中青年專家3人、國家百千萬人才工程入選者6人,全國傑出專業技術人才1人,中國青年科技獎獲得者2人,研究員45人、副研究員(含高級工程師)87人、助理研究員(含工程師)76人,博士、碩士生導師50余人,在讀博士、碩士研究生近200人。通過人才發展規劃的實施,初步形成科技領軍人才、技術研發人才、技術應用人才、産業化推廣骨幹以及科技管理人員相互協作、共同創新格局。

  測繪研究院建院以來,承擔完成了國家重點科技項目和重大工程項目500多項,榮獲世界地理空間資訊傑出獎1項、國家科技進步獎27項、國家發明獎3項、國家專利50余項、省部級科技進步獎150余項,登記軟體著作權200余項,制定國家標準和行業技術規定50余項。測繪地理資訊行業先後有四項成果獲得國家科技進步一等獎,其中三項均被測繪研究院奪得,而第四項的技術原型也孵化于該院。

  半個多世紀以來,伴隨著新中國百廢待舉和改革開放的鏗鏘足音,在實現中國夢的偉大征程中,一代代測繪研究院人篳路藍縷,櫛風沐雨,開拓創新,銳意進取,為我國測繪地理資訊科技創新做出了卓越貢獻。面向國民經濟與社會發展需求,圍繞國家重大戰略與重大工程建設,在測繪地理資訊關鍵技術研究、測繪技術體系建立、高端測繪地理資訊裝備研發、政府地理地理資訊服務和測繪應急保障等領域,取得了一批具有國際領先水準和顯著社會經濟效益的科技創新成果,有力地促進了測繪科技進步,為我國測繪技術體系的變革提供了有力的技術支撐。

  自強不息推創新 持續發展攀高峰

  測繪事業的發展離不開測繪科技的支撐。1959年6月,經原國家科委批准,在北京建立國家測繪總局測繪科學研究所,旨在解決國家建設和測繪生産中的重大技術問題,為國民經濟建設服務,為測繪生産服務,為地球科學研究服務。建所初期,設有大地測量、航空攝影測量、地圖製圖、測繪情報和地名譯音5個研究室,隨後又增設電子儀器室、地圖集編輯室。

  建所以來,為滿足國民經濟建設與社會發展對測繪科技的急需,在測繪主要研究領域,加強自主創新,開展基礎研究、前沿技術研究和關鍵技術研究,攻克大地基準建設、遙感影像測圖、地名譯寫、解析測圖和測繪標準等方面核心技術,取得了一批具有影響力的創新成果,有力地促進了我國測繪科技進步。

  1961年,測繪研究所承擔了青藏高原測圖任務,由於引進的蘇聯航空攝影技術在雪山和高山深谷的陰影地方獲取的影像無法用於測圖,從莫斯科大學學成歸來到測繪研究所工作的夔中羽,為解決青藏高原航空攝影難題,自行提出技術要求,由北京地質儀器廠製造出了中國第一台地物攝譜儀,這也是中國自己製造的第一台“遙感儀器”。

  1963年,大學畢業分配到測繪研究所工作不到一年的劉先林便嶄露出非凡的創新才能。當時航測內業測制中小比例尺地形圖轉入測制大比例尺地形圖時,輻射三角測量平面加密精度低,無法滿足生産要求,劉先林創造性地提出了坐標法解析輻射三角測量方法,成功地解決了該問題,為1:1萬航測內業加密開創了新途徑,被編入當時國家測繪總局1:1萬航測內業規範,並成為我國航空測量規範中第一個由中國人創立的方法。隨後,他又編制出空中三角測量航測內業加密程式,使新興的電腦技術第一次被引進航測生産領域,大大提高了生産效率。

  建所以後,測繪研究所承擔了我國大地控制基準的建立、青藏高原測圖,設計、改造和製造當時我國測繪生産作業需要的各種儀器設備,研究測繪生産作業中急需解決的問題,取得了天文大地網平差、解析輻射三角測量方法、刻圖法等科研成果,並在測繪生産中推廣使用,提高了作業效率,減輕了勞動強度,為新中國測繪事業的起步奠定了基礎。

  一段時間,由於我們沒有研製出精密航空測量儀器,許多外商漫天要價,甚至把一些半成品高價出售。劉先林痛心疾首地説:“花大價錢從國外引進,心疼啊!”劉先林不願意受這樣的“刺激”,“做我們中國人自己的測繪儀器,與國外産品一比高低!”“為中國爭氣!”這是劉先林常説的幾句話,他深知真正的核心技術是買不來的,只能依靠自主創新。

  為了改變我國測繪儀器長期依靠進口和尖端技術受制於人的局面,測繪研究所急國家所急,想行業所想,堅定不移地走自主創新之路。上世紀80年代,面對我國測繪生産需求,測繪研究所研製出了數控測圖儀、正射投影儀等,填補了國內航測儀器的空白,使我國成為世界上第三個能生産此類儀器的國家。當時國內開展農業普查急需正射投影儀,從國外購置一台需要200萬馬克(折合人民幣1000多萬元),而測繪研究所自行研製一台只花了57萬元人民幣。

  1988年,測繪研究所研製出了具有中國特色的解析測圖儀,不僅填補了國內空白,而且在生産單位得到廣泛應用,滿足了國內大比例尺測圖、城市規劃和地籍測量方面的需要,成果獲得1992年國家科技進步一等獎。隨後,測繪研究院于1998年又研製開發出全數字攝影測量系統,具有立體影像清晰、可靠穩定、精度好、效率高等特點,有力地推動了我國攝影測量技術從解析向數字化的轉變,該成果榮獲2001年國家科技進步一等獎。截至目前,國內銷售超過2000台,市場佔有率近50%,並出口至日本、巴基斯坦等國家,在測繪、國土、勘測、水利等領域廣泛應用。

  1985年以前,我國測繪儀器90%以上都是進口的,而到了2005年,90%以上測圖儀都出自國産,研究院完成的系列創新成果不僅填補了多項國內空白,而且迫使國外同類産品大幅降價,結束了我國先進測繪儀器全部依賴進口的歷史,為國家節省資金近2億元。

  著眼世界樹壯志 追趕潮頭填空白

  上世紀90年代中期,測繪研究院瞄準世界測繪技術發展前沿,大力開展3S技術研究,積極促進3S技術的整合與應用,研究設計我國數字化測繪生産的技術模式和産品模式,建立內外業一體化的資訊獲取、處理與應用模式。以劉先林為代表的測繪研究院人,研發了解析測圖儀、影像掃描器、全數字攝影測量系統等系列高科技産品,有力地推動了整個行業的發展,加快了我國測繪技術體系從模擬測圖向數字化測繪的轉變。

  眾所週知,GPS是陸地上的定位導航“利器”,但是在水下卻是個“瞎子”,由於無線電信號無法穿透水體。實現水下高精度定位導航是個世界性難題。測繪研究院在國家863項目支援下,完成的我國首套水下GPS高精度定位導航系統的研製,是繼美國和法國之後,我國自主研製開發的精度更好、功能更強、自動化程度更高的水下定位導航系統,可用於水下目標跟蹤監視和動態定位、水下授時、水下工程測量控制和工程結構放樣等,實現了水下高精度靜態定位,填補了我國在水下高精度定位導航領域的空白,被兩院院士評選為2004年度中國十大科技進展之一。

  新世紀以來,我國測繪領域軟體的短板問題日益凸顯,國外主流軟體大批進入國內。測繪研究院院長張繼賢研究員切身體會到自主創新的重要意義。在他的帶領下,測繪研究院面向我國遙感應用需求,開發了具有我國自主智慧財産權的遙感數據處理軟體系統(Imagelnfo),該系統集RS、GIS、GPS等3S技術于一體,解決了遙感圖像處理中的共性技術問題,突破了對海量數據的快速處理技術難題,在功能和性能上已經達到國外同類軟體的先進水準,結束了我國遙感圖像處理系統長期依賴進口的歷史,連續四年(2003—2006)在科技部國産遙感軟體評測中被評為優秀,獲得表彰和推薦,成果獲得2009年國家科技進步二等獎。面向多源遙感影像解譯的需求,測繪研究院研發了遙感影像智慧解譯工作站(FeatureStaion),建立了以航片、衛片、SAR等多源遙感影像的平面采編和立體量測于一體的協同作業網路化測圖模式,為遙感影像的智慧解譯提供4D産品、成果輸出、數據管理等綜合解決方案,形成了遙感影像解譯人機協助一體化作業鏈。

  2006年,為填補我國西部1:5萬地形圖空白區,經國務院批准,由國家局組織實施了西部測圖工程,測繪研究院作為技術支撐單位,攻克了大範圍稀少控制點遙感影像精確定位、西部複雜環境地形數據自動提取、西部特色地物要素遙感判讀等11項關鍵技術,解決了地形困難區域的外業控制測量、大範圍衛星影像高精度立體測圖、遙感影像智慧解譯、人身安全保障4大難題,研發了測圖生産新技術平臺,構建了資訊化測繪生産與服務新工藝、新流程、新模式,建立了國家西部測圖技術體系,支撐完成了西部測圖工程,提升了我國測繪整體技術發展水準,推動了我國資訊化測繪技術體系的建立,促進了我國測繪生産方式的轉型升級。

  2006年,“海歸”博士張力——瑞士聯邦高等工業大學博士畢業後回國加入測繪研究院。張力回憶説,“當時西部測圖項目涉及大片無人區,外業測量難度大,如果採用傳統測量方法,1幅圖也至少要 3—4個控制點,這樣的話外業工作量太大,無法按期完成,而且傳統方法對控制點的位置要求很高,有些目標點位根本無法到達”。歷時兩年的努力,張力帶領團隊攻克了大範圍衛星影像高精度立體測圖技術難題,構建了稀少控制點條件下大範圍衛星影像區域網平差模型、技術和方法,使得測圖控制點數減少90%以上,研發了高解析度航空航太光學遙感影像一體化測圖系統PixelGrid,其中核心技術基於多基線、多重匹配特徵的自動匹配獲得2007年漢莎航空圖像獎。

  SAR(合成孔徑雷達)測圖技術是目前唯一可以在多雲多霧這樣的測繪困難地區實現全天時、全天候快速成像、測圖的遙感手段,具有傳統光學遙感技術不可比擬的優勢。由於西部測圖工程中有大量難以獲取合格的光學影像的多雲霧和冰雪覆蓋的區域,對SAR測圖技術與系統提出了迫切需求。在張繼賢帶領下的SAR研發團隊,歷時四年的攻關,2010年成功研發了我國首套自主智慧財産權機載多波段多極化干涉SAR測圖系統,以獎狀Ⅱ型飛機作為載機,同時搭載X波段、P波段雷達,具備從萬米高空獲取0.5—5米不同解析度的極化與干涉SAR數據的能力,可滿足1:1萬—1:5萬比例尺測圖的需求。2010年5月,機載SAR測圖系統正式投入西部測圖工程橫斷山脈地區航空攝影,飛行109個架次,獲取了11萬平方公里的2.5米解析度的影像,有力地保障了西部測圖工程的按期完成。

  基本比例尺地形圖是國家戰略性資訊資源,不小于五十萬分之一比例尺的地形圖均屬於國家涉密資料。但是,隨著電子商務、智慧交通的發展,對於基於位置的資訊服務提出了越來越高的要求,基本比例尺地圖作為基礎圖件必不可少,其保密管理與産業需求的矛盾愈加尖銳。特別是地形圖保密直接關乎國家地理資訊安全。測繪研究院面向國家需求,測繪研究院原院長林宗堅研究員與地圖學與地理資訊系統研究所所長李成名研究員的研發團隊通過自主創新,研發出地形圖非線性保密處理技術,提出了保障國家安全不影響一般性應用的地形圖非線性保密處理演算法,解決了産業發展中的瓶頸問題,為導航電子地圖市場打開了綠色通道,催生和推動我國每年150億以上的導航産業,強力支撐了天地圖網站的順利開通。

  資訊技術促發展 數字測繪添支撐

  測繪研究院作是全國數字城市建設技術支撐單位,李成名帶領的科研團隊,研發了具有完全自主智慧財産權的新一代大型地理資訊系統軟體NewMap GIS,推動了測繪地理資訊從數據提供到線上服務的技術升級,顯著提升了城市資訊化水準,加快了數字中國建設進程。2004年以來,在全國322個地級市、260多個縣級市開展了數字城市地理空間框架統一建設,累計開發了3000多個應用系統,惠及國土、規劃、環保、水利、公安、工商、稅務等多個領域。

  資訊化建設作為國家重大戰略,是推進國家治理體系和治理能力現代化的重要途徑。測繪研究院以測繪地理資訊數據為基礎,依靠測繪研究院副院長劉紀平研究員帶領的創新團隊,面向國家資訊化建設需求,研發了電子政務地理資訊服務平臺GeoWindows,支援空間資訊和政務資訊的一體化管理、電子政務地理資訊應用構建與資訊共用,網路化運作與維護,實現海量空間數據網路高效調度、空間資訊與文本資訊融合、大範圍網路地形三維可視化、網站式空間資訊發佈等功能。平臺在一些部委,以及西部多個政府部門和行業領域得到了廣泛應用。

  進入21世紀,測繪研究院面向現代航空航太遙感技術發展前沿,研發了系列航空數位相機、高低空無人機數位攝影測量系統、SAR測圖系統,研製了遙感數據處理軟體、遙感影像測圖系統,開發了地理資訊系統軟體、電子政務地理資訊服務平臺等,形成了集數據獲取、處理與服務於一體的技術體系,初步實現地理資訊數據獲取實時化、處理網路化、服務社會化,推動了資訊化測繪技術體系實現跨越式發展。

  我國地域遼闊,自然災害頻發,應急保障救災任務艱巨。測繪研究院整合創新成果,整合應急三維地理資訊與任務規劃系統、無人機遙感影像獲取系統、地面視頻採集系統、應急遙感影像快速處理系統、衛星遠端傳輸系統、移動會議系統和應急運輸保障系統等軟硬體設施于一體,研發了國家地理資訊應急監測車,作為機動、靈活、快速的移動式應急測繪服務保障裝備,具備災區遙感影像的快速獲取、現場實時處理和輸出、即時遠端傳輸等功能,為應急救災提供及時快速的應急測繪保障服務。

  2012年,在劉先林的帶領下,由測繪研究院牽頭承擔的863重點項目“高精度輕小型航空遙感系統核心技術及産品”結出碩果,開發出輕小型、高精度的航空遙感産品,在可變焦距、降低航高、降低對飛行平臺要求等方面,超過國外同類産品,使該系統近年在國內航攝,特別是中小比例尺航攝市場上佔據越來越大的份額。核心産品SWDC-4A數字航攝儀累計銷售達25套,佔據國內市場超過1/4。

  隨著測繪地理資訊技術的進步,人們不斷對於地圖提出新的更高要求:真實、實時、高清、可交互。三維實景地圖應運而生。測繪研究院自主研發了新一代移動測量設備——SSW車載鐳射建模測量系統,以車輛為載體,整合國産360度鐳射掃描器、IMU和GPS、CCD相機以及轉臺、里程計等多種感測器,由控制單元、數據採集單元和數據處理軟體構成,配合自主研發的智慧點雲處理軟體,可實現從數據採集、預處理、智慧點雲處理的一整套解決方案。系統可在道路高精度高程測量、大比例尺地圖測量、道路資産調查、隧道隱患調查、三維導航地圖、城市的快速建模、連續的真三維彩色精細街景等方面發揮重要作用。

  為有源頭活水來 銳意創新展新顏

  1994年測繪研究所更名為測繪研究院後,按照現代科研院所制度,全面深化科技體制改革,初步建立了“開放、流動、競爭、協作”的科研運作機制。為適應新時期測繪科技發展的需求,實施了以院科研機構調整為主的改革。以“3S”高新技術研究和科技産品開發為中心,建立一支動態穩定、體現優勝劣汰的科研隊伍和技術開發隊伍,通過合併、組建成立了大地測量與工程測量研究所、攝影測量與遙感研究所、地理資訊系統與地圖工程研究所、中國四維測繪技術北京公司等。

  新世紀以來,按照科技部“調整方向、優化結構、分流人員、轉換機制、創新制度”的要求,實施了以深化基礎與公益研究結構調整、推動具有面向市場能力的技術服務和成果轉化部分的企業化轉制為主的改革。為跟蹤國際前沿,圍繞數字中國建設需求,開展測繪基礎理論研究,著力解決重大共性和關鍵技術問題,現代大地測量與導航、攝影測量與遙感、地圖學與地理資訊系統、空間資訊決策等四個重點研究方向。按照現代企業制度組建了中測新圖(北京)遙感技術有限責任公司和北京四維遠見資訊技術有限公司等高新技術企業。

  2004年,在國土資源部的指導下,測繪研究院、香港理工大學和中國土地勘測規劃院聯合成立“對地觀測聯合實驗室”,發揮學科優勢,積極開展對地觀測技術在國土資源與環境調查監測、災害監測評估與防災減災等方面的應用研究,促進對地觀測技術的創新和應用。

  2008年和2012年,測繪研究院分別與浙江省測繪與地理資訊局、新疆維吾爾自治區測繪地理資訊局組建成立的測繪研究院浙江分院、新疆分院,作為區域創新中心,發揮技術優勢,服務地方測繪地理資訊事業科學發展。2014年,依託于測繪研究院成立了國家測繪工程技術研究中心,作為測繪地理資訊行業唯一的工程中心,旨在推動測繪科技成果轉化,促進測繪科技與經濟的有效結合。

  近年來,測繪研究院與英國、德國、荷蘭、芬蘭、澳大利亞等國以及國際攝影測量與遙感學會(ISPRS)、國際大地測量與地球物理聯合會(IUGG)、國際測量師聯合會(FIG)和國際製圖協會(ICA)等國際學術組織建立了良好的合作關係,初步形成了雙邊、多邊的對外交流與合作格局。2009年,測繪研究院主辦了《影像與數據融合國際期刊》(International Journal of Image and Data Fusion, IJIDF),該刊由國際著名的英國泰勒-弗朗西斯(Taylor&Francis)出版集團出版發行,主要刊登多感測器、多時相、多源數據融合的關鍵技術、演算法模型及應用研究成果,為國內外學者提供一個交流和研討的學術平臺。2011年,測繪研究院與英國諾丁漢大學合作共建了“中英地理空間資訊聯合研究中心”。2013年,測繪研究院作為中方依託單位,在中美、中澳、中芬、中德間的國際科技合作基礎上,成立了“測繪地理資訊國家國際聯合研究中心”,作為國際交流合作平臺,有利於吸引海外高層次人才參與我國測繪地理資訊科技創新,推動國內優秀科技人才走向國際。測繪研究院科技人員多人在ISPRS、IUGG、FIG、ICA等國際學術組織中任職,提升了我國測繪地理資訊領域的國際影響力。

  2014年,測繪研究院推動建立了測繪地理資訊科技創新戰略聯盟,聯合國內高校、科研和生産單位,建立多樣化、多層次的自主研發與開放合作創新模式,提升創新能力,促進成果應用。

  目前,測繪研究院已經形成了由公益研究機構、工程中心、高新技術企業、仲介機構、地方協同創新機構共同構成的“産學研”科技創新體系。

  乘風揚帆續夢想 錦繡大地塑輝煌

  “憶往昔崢嶸歲月稠,激情滿懷;望未來邁步從頭越,壯志淩雲”。進入新時期,測繪研究院在院黨委帶領下,深入貫徹落實黨的十八大和十八屆三中全會精神,緊緊圍繞國家測繪地理資訊改革發展定位,按照“構建智慧中國、監測地理國情、壯大地信産業、建設測繪強國”的發展戰略,全面支撐和推動測繪地理資訊轉型升級和跨越發展,全面實施創新驅動發展戰略,以資訊化測繪技術體系為主任務,著力加強基礎研究、深入推進核心突破,繼續加強裝備研製,在“國際知名、國內一流、具有突出特色的高水準科研院所”目標的指引下闊步前進,我們有理由相信,測繪研究院必將會為我國測繪地理資訊事業發展和測繪地理資訊強國建設不斷做出新的更大的貢獻,在實現中華民族偉大復興中國夢進程中再創輝煌。

  (組稿:丁劍、洪志剛、吳亞祺本報記者 王佔奎)

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