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张继贤:见山河广阔绘神州图卷
发布时间:2019-12-24 09:40:01     来源:中国测绘学会     浏览:1221次

1984年,还在读高中的张继贤是老师眼中的好苗子,当时老师建议他报考两所大学,其中一所大学的航空摄影测量与遥感专业吸引着他。高考结束之后他毅然决然选择了测绘类专业,这其中还有一个颇为浪漫的理由,徐霞客“大丈夫当朝碧海而暮苍梧”的旅行志也吸引着他。“我想工作时如果能像徐霞客一样游览祖国大好河山,感受到不同的自然风光和人文生活,这应该是很有意思的。所以分数一出来,我就选择了测绘。”张继贤回忆,于是他成了原武汉测绘科技大学的一名学生。

选择这个专业并走上测绘这条道路之后,张继贤实现了最初的愿望。从研究生起研究如何运用遥感和GIS技术进行土地规划,利用遥感技术进行土地利用动态监测,主持西部测图项目攻关,完成ImageInfo平台开发,SAR测图系列技术研究,主持开展全国地理国情普查、监测的统计分析研究……他在攻克一个个科研难关、实现一个个首创、完成一个个项目的同时,也感受祖国锦绣山河。他在武昌县找出最适合柑橘生长的那片土地,在广袤的西部地区为国家的西部测图工程奔走……他以自己的专业、科研、创新为祖国蓝图的绘制贡献着自己的力量。

科研行进曲:每个节点都要抓住

经由老师的指引,张继贤在大学时候就埋下了科研的种子,在之后的岁月里,种子生根发芽、开花结果,发现问题、研究问题、解决问题,科研里的攻坚克难对于他来说是常态。研究成果能够在实际生产中得到应用,切实解决问题,是他最欣慰的。

大学时,指导老师边馥苓教授将张继贤引入遥感领域,“那时的遥感还是用30米(分辨率)的陆地卫星,美国的Landsat。”也就是在那时,张继贤就开始写文章发论文。如果说大学时是进入了科研的大门,研究生阶段则是一个知行合一的阶段。

现在开展的空间信息技术支撑规划的思路,上个世纪八九十年代就已经开展了相关研究。“研究生时,咱们的地理信息系统刚刚兴起。那时比较流行的是大家如何用地理信息系统技术来解决规划的问题。当时就有一个课题,如何用遥感来进行土地的评价和规划。”张继贤的项目成果让“橘生淮北则为枳”实现翻转,利用遥感、测绘数据以及当地的土壤、气候资料,他找出了湖北武昌县可以种植柑橘的区域。

在博士阶段,张继贤进入了更加深刻、精专的科研阶段。读博期间,他致力于遥感影像的分析,完成了“影像纹理的多层次分析方法”学位论文,被答辩委员会评定为“是一篇优秀的、有创造性的博士论文”。而在华中理工大学研究地形匹配解决导弹不依靠GPS实现精准打击目标的问题,让张继贤开始享受到科研的乐趣。其中涉及到如何减少惯性导航系统随时间而累积的误差问题,张继贤负责的部分是地形匹配和影像匹配的研究。现在回忆起来,张继贤依旧感觉当时遇到的问题非常复杂,在不断努力下,问题最终得到了解决。现在,我国的导弹已可以依靠我们自己的北斗卫星导航系统精准命中目标。

2011年张继贤参加中英地理空问信息联合研究中心挂牌

科研自然有其乐趣,随重大项目而来的还有压力与挑战。在张继贤主持与参加过的五十余项重大科技项目中,几乎每个都让他记忆深刻。其中,让张继贤用了“倍感压力”一词形容的项目是他担任地理国情监测总体设计负责人、国务院第一次全国地理国情普查统计分析组组长的第一次全国地理国情普查工作。

2013年至2015年,第一次全国地理国情普查工作历时三年完成。回忆起来,如何将地理国情要素转化成地理国情信息,让张继贤感到压力。“我们首先搭建统计分析的框架,包括基本统计分析、专题统计分析和分析评价。在这个框架基础上,构建统计指标、模型。”张继贤和团队先后完成了统计分析的技术攻关、方案制定、指标确认、软件开发等工作。其中,地理国情要素提取与解译系统作为第一次全国地理国情普查工程中唯一中标软件平台,约2000余套应用至全国31个省、自治区、直辖市,为第一次全国地理国情普查提供了有力的技术支撑。该项目不仅摸清了家底,还促进了测绘地理信息由以往的只提供数据服务到提供决策支持的转换。

从进入科研世界开始,张继贤每一步有每一步所得,每一步有每一步成长。

至2006年,我国西部地区仍有200多万平方公里的国土面积没有1:5万地形图,约占我国陆地国土面积的21%。而1:5万比例尺的地形图是国家基本图,也是那时覆盖全部国土范围的精度最高的地形图。

大面积的空白和三大难关有密切关系,第一难关是“生命禁区”,这个区域的大面积海拔高在4500米以上,氧气稀薄,人难以长久作业。第二个难关是令人胆战心惊的“死亡之海”,塔克拉玛干等沙漠,昼夜温差极大,白天地表温度能达到70°C,走在上面,鞋子都会被烤开胶。夜间地面冷却极强,甚至可以降到0°C以下。第三个是让人心生敬畏的世界屋脊,昆仑山等地区海拔达6000多米,横断山脉常年云雾遮日,沟壑纵横,在一公里范围内高差可迅速升至2000米。这样“三大难关”加之交通不达,使得很多区域外业人员难以到达,在这样的环境中,当时很多测绘手段难以有效施展。解决这些问题,只能依靠高新技术手段。

2006年,西部测图工程开始实施。作为西部测图工程总工程师,张继贤主要负责三个方面的工作,一是形成整个西部测图的总体设计。因为地形地貌多、面积过大,他们采取了分区设计的方法;同时,负责整个工程技术体系的构建,将测图所需要的平台、系统、规则制定出来;此外,还要对整个工程的质量进行控制。作为项目主任,在西部测图的计划制订后,张继贤需要对整个区域的组织、管理、安全、质量进行把控。他着手项目的时间远远早于2006年,在2003年左右,他就已经开始了相关工作。因为要进行前期调研并确保方案的可实施,青藏高原的长江源头,西藏、四川、云南,塔克拉玛干沙漠……张继贤都曾踏足。在踩点期间,张继贤深受高反之苦,严重时头痛欲裂。即便如此,他还是非常珍惜那段峥嵘岁月。“我现在还很喜欢西部地区的一些歌曲,能够感受到那些歌曲的生命力,它们不仅体现了当地的文化,也和传唱者他们所在的土地有着莫大的关系。”

历时五年,西部测图项目完成了5032幅、6个种类共计32000余张1:5万地形图的测绘,首次实现了陆地国土国家基本地形图全覆盖;同期建立1:5万基础地理信息数据库、服务西部6省区的7个地理信息公共平台及相应的图集图件。最开始项目被预定为一个科技创新工程、优质工程和安全工程。最终,他们也实现了这个目标,这也就意味着实现了技术创新;项目成果的优良级达到85%以上;更让人振奋的是,它实现了零死亡,在这样一个参与人数众多、时间跨度长、地域面积大的项目中,实属难得。

此外西部测图还达成了“五个首创”:首次采用稀少控制技术进行大范围的影像测图,解决了外业控制的难题;研制了卫星影像测图系统,首次采用大范围的卫星立体影像进行国家1:5万地形图测图;首次采用我国自主研制的机载雷达测图系统,解决我国横断山脉云雾覆盖地区的测图难题;首次研制了安全监控系统,保障了作业人员的生产安全;在我国1:5万的测图历史上,对西部首次开展了大范围地表覆盖测图、影像地形图测图和晕渲地形图测图。

西部测图项目的完成,实现了中国国家基本图——1:5万地形图对我国全部陆地国土的全面覆盖,是中国测绘地理信息事业发展史上的重要里程碑,标志着数字中国地理空间框架的初步建成,随后,该项目获得了世界地理空间信息杰出工程奖,国家科技进步二等奖。

张继贤说,这份荣誉是曾经参与工程的7千多人共同努力的成果,是大家共同的荣誉。西部测图项目的完成,使得国家第一次形成一个完整的全国数据库。为项目服务的“五个首创”,实现了测绘技术和能力的提升,很多技术也已成为后来生产作业中的常规应用。通过这个项目,还为国家培养了一批业务过硬的测绘队伍。也正是通过这个项目,他认识到,创新不是闭门造车,也不是空中楼阁,“实践证明,科技创新就是第一生产力,是要和实际需要相结合的。”张继贤说。

当时为攻克难点而进行的每一项创新,现在看来,依旧闪耀着光芒,在生产实践中发挥着巨大的作用。

创新四部曲:一个螺旋式的上升

创新是一个行业不断发展、创造价值的关键。真正做到创新并且能够产出成果并不是灵光一闪并立竿见影的事情。张继贤认为,创新是一个螺旋式的上升,它需要不断地学习、思考、感悟、实践再学习、思考、感悟、实践……

“关于创新,我觉得首先要有自我学习的能力。专业领域的学习尤其要掌握最新发展动态。”张继贤认为还应该广泛涉猎,触类旁通。“对本专业以外的学科要多学习,不同学科的思想能够对我们有所启发,突破因为长久身处某一专业而产生的封闭与僵化,实现‘他山之石,可以攻玉’。”这个深刻体悟,来自于张继贤读博期间的经历,为了完成遥感影像的纹理分析论文。张继贤带着自己的问题去看了哲学、心理学方面的书,用哲学进行指导,从视觉、心理学来理解纹理,思考人的心理和影像认知的关系。此外,他认为在实践中学习、在生活中学习也十分重要。

“第二个就是思考。学到知识后一定要思考,把你学到的知识和你所关注的问题结合起来,找到灵感。”他认为,科研是一个长学长思的过程,切忌三天打鱼两天晒网。

思考之后,感悟是一个非常重要的过程。要将思考得到的想法、答案进行转化,转为一种带有自我印记的一种思想。

“第四个则是实践和实验。我们研究一个问题,实验实践会验证你的思想、方法、算法是否正确、合理。”他认为实践要和学习、思考、感悟相结合,四者之间有一个交互的过程。“善于学习,勤于思考,深刻感悟和不断实践、实验。我想这是我们科技工作要具备的素质。”张继贤总结道。

张继贤认为更重要的是高处的指引,也就是理想的追求与兴趣,要乐在其中。在这二者的指引下,前四个步骤不断循环上升。

2019年张继贤参加FIG工作周会议

21世纪初,我国大量应用遥感技术进行自然资源调查与土地动态监测,而国内没有一款自己的大型的通用的遥感处理平台,为了打破这种“受制于人”的状态,国家立项研制自主的国家级遥感数据处理平台。立项后,作为组长,张继贤联合10余家单位开始了攻坚克难,突破遥感软件平台研制和遥感数据处理系列核心技术,最终构建了我国具有自主知识产权的首个国产集群分布式大型遥感数据处理平台ImageInfo。该平台在国家民用和军事重大工程建设中得到了广泛应用,打破了我国遥感领域重大工程建设长期依赖国外软件的局面,被列为国家“十五”重大科技成果,获2009年国家科技进步二等奖。“科技创新是测绘地理信息事业发展的动力源泉,也是我们建设测绘强国,缩短与国际先进水平之间差距的根本途径。”张继贤一直这么认为,也是这样做的。让他感到欣慰的是,当时成立的遥感软件开发团队持续进行着相关科研、开发,在地理国情普查、智能影像解析等方面有所建树,现在他在攻关自然资源方面的应用。

当被问及对年轻的行业从业者有什么建议时,张继贤一再谦虚说自己还在学习、感悟中,“现在的年轻人处在一个非常好的时代,他们的思路开阔,思想体系新颖,接受到的信息还多,因而起点可能就比我们之前要高。我希望年轻人能够将自己的研究和兴趣结合起来,大胆创新,一定会有很好的发展。”

展望未来式:站在成果上突破

攻克一个科研中的难题,很多时候不意味着结束,因为它可能是一个新的起点,可能将会面对更大的挑战与更多的可能。

这就不得不说在西部测图工程发挥重大作用的“机载多波段多极化干涉SAR测图系统”,该系统不仅有效解决了西部测图项目中云雾和冰雪覆盖区等光学影像测图困难问题,还在青海玉树抗震救灾等应急保障工作中发挥了重要作用。它构建了SAR测图技术体系,打破了国外的技术封锁,填补了国内在该领域的空白,使我国成为世界上少数具备SAR遥感测图能力的国家之一。系统在2013年获得国家科技进步二等奖。

为了填补国内雷达处理软件的空白,2018年,张继贤又带领团队研制了我国首套面向对象高可信SAR处理解译系统SARPlore。实现以精度高、可靠性强、识别类型丰富为特征的SAR影像高可信处理与解译,达到国际领先水平。该系统在2018年获得了测绘科技进步特等奖。

现在,张继贤正致力于将雷达与无人机航测结合起来,目标是完成全极化、高分辨率、轻小型的系统研发,满足1:2000的测图需要,并且更加经济简便。与光学手段的无人机航测相比,雷达手段的无人机航测不受时间以及云雾天气影响,能实现全天时、全天候作业。虽然有此前的科研基础,但是此时的工作并没有更加从容,“雷达工作的频率为Ku波段,带宽3公里,要实现实用还是非常难的。”张继贤介绍。

科技日新月异,对于测绘如何发展,张继贤有自己的思考。他认为在自然资源高质量发展时代,测绘工作要融入自然资源管理和国土空间治理体系框架中,进入一个新的时代。同时新时代的测绘地理信息需要围绕自然资源管理“两统一”职责,与互联网、大数据、人工智能、空天技术等深度融合,实现向全球化感知、空天地海组网、实时化处理、智能化分析服务的技术提升。

面对新技术、新需求、新变革,张继贤有自己的计划与步伐。他设想如果SAR手段能和光学手段一样得到广泛应用,“我们就可以全天时、全天候测图了,我想在这个方向上把我们的测图技术体系再进一步建立起来。”经历了数字化测绘和信息化测绘的张继贤,希望能继续在智能化测绘做出自己的贡献。他还对测绘如何深度融合自然资源进行了思考,在对自然资源的调查和监测、空间规划、生态修复、不动产登记等方面上,他希望测绘发挥更大更好的作用。作为国家测绘产品质量检验测试中心主任,提升测绘的质检技术能力也是他的课题,他希望通过质量管理和质检技术能力提升来推动质量变革,推动质量发展。

测绘人确实有更多机会走入祖国的大好河山,但其中也必将经历更多艰辛。多年后的今天,张继贤对测绘的热爱还在不断增加。“这么多年过去,我对测绘依旧有着深厚的感情,喜爱测绘事业,敬畏测绘人。这种感情让人能够更好地融入到自己所从事的事业中。”张继贤感慨道。

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